Устройство для управления процессом обработки глубоких отверстий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБРАБОТКИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ , содержащее два электромагнитных датчика, установленных на пшюли станка и предназначенных для взаимодействия с двумя синхронными электромагнитными записями, выполненными в виде диаметрально расположенных магнитных меток, нанесенных на режущем инструменте, причем первая электромагнитная запись нанесена на нерабочей части инструмента, а первый датчик установлен неподвижно на пиноли станка, блок обработки инфсфмации, вход которого соединен параллельно с указанными датчиками, а выход через усилитель МО1ЦНОСТИ соединен с системой управления приводом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возможностей устройства , второй датчик установлен с возможностью перемещения вдоль рабочей части режущего инструмента, вторая электромагнитная запись нанесена на рабочей части инструмента, бдок обработки информащ и выполнен в виде последовательно соединенных устройства измерения временного интервала между импульсами с первого и второго (Л датчиков, блока умножения и cxeNOJ сравнения с задатчиком, при этом в с устройство дополнительно введены датчик положения инструмента относительно детали, соединенный с задатчиком схемы сравнения, и датчик скорости вращения шпицделя соединенный с Bfo42 рым входом блока умножения. 4 vl ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l91 0 13

4<511 В 23 В 47/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3695921/25-08 (22) 31. 01. 84 (46) 15.03.85,Вюл. Ф 10 (72) Е.Т. Шаров, В.А. Таран енко и Ф.Н.Канареев (71) Севастопольский приборостроительный институт (53) б 21. 91(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 743791, ran. В 23 В 47/24, 1977 (прототип). (54) (5?) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОИ ОБРАБОТКИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ, содержащее два электромагнитных датчика, установленных на пиноли станка и предназначенных для взаимодействия с двумя синхронными электромагнитными записями, выполненными в виде диаметрально расположенных магнитных меток, нанесенных на режущем инструменте, причем первая электромагнитная запись нанесена на нерабочей части инструмента, а первый датчик установлен неподвижно на пиноли станка, блок обработки информации, вход которого соединен параллельно с указанными датчиками, а выход через усилитель мощности соединен с системой управления приводои, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возможностей устройства, второй датчик установлен с возможностью перемещения вдоль рабочей части режущего инструмента, вторая электромагнитная запись нанесена на рабочей части инструмента, бпок обработки информации выполнен в виде последовательно соединенных устройст" ва измерения временного интервала 3 между импульсами с первого и второго датчиков, блока умножения и схемы сравнения с задатчикои, при этом в устройство дополнительно введены датчик положения инструмента относитепь-= но детали, соединенный с задатчикои схемы сравнения, и датчик скорости вращения шпинделя, соединенный с вторым входои блока умножения.

55

1 11447

Изобретение относится к актоматизации обработки на станках и может быть использовано в станках при обработке глубоких отверстий при сверлении, нареэании резьбы.

Известно устройство для управления процессом глубокого сверления, содержащее два электромагнитных датчика, установленных вблизи нерабочей части инструмента, кольцевые дорожки на нерабочей части инструмен та, выполненные электромагнитной записью, блок обработки информации, подключенный к датчикам через схему сравнения с задатчиком, и усилитель мощности с приводом главного движения. При превышении углом раскручивания инструмента предельного значения на выходе блока обработки информации появляется сигнал на устройство управиения приводом главного движения, осуществляющее вывод инструмента из зоны обработки 13.

Недостатком этого устройства явля-25 ется низкая точность определения предельного угла раскручивания инструмента, обусловленная близким расположением датчиков у нерабочей части инст-. румеита. Так, при расстоянии между датчиками, равном 3 см, измеряемый угол раскручивания нерабочей части сверла при максимальио допустимой нагрузке Иа инструмент не превышает г

2-3, что нах щится в пределах точности нанесения магнитных меток и не мо"З5 жет быть зафиксировано блоком обработки информации. Вследствие этого, устройство имеет низкий, нерегулируемый поро1 чувствительности. Кроме тоro, порог срабатывания устройства постоянен, соответствует статическо" му раскручиванию стержневого ииструмента и не учитывает динамику процесса обработки (закономерное динамическое раскручивание инструмента при эа- 5 глублении его в деталь). Не учитывается также, что крутильивя жесткость стержневого инструмента и допустимый относительный угол раскручивания saвисят от длины инструмента. Это не позволяет испопьзовать данное устройство в системах автоматического уп.равления процессом обработки.

Цель изобретения = повышение точности и расширение технологических. воэможностей устройства для управления процессом обработки глубоких отверстий.

99 2

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для управления процессом обработки глубоких отверстий содержащем два электромагнитных датчика, установленных на пиноли станка и предназначенных для взаимодействия с двумя синхронными электромагнитными записями, выполненными в виде диаметрально расположенных магнитных меток, нанесенных на режущем инструменте, из которых первая запись нанесена на нерабочей части инструмента, а первый датчик установлен неподвижно на пиноли станка, блок обработки информации, вход которого соединен параллельно е указанными датчиками, а выход через усилитель мощности соединен с системой управления приводом, второй датчик установлен с возможностью перемещения вдоль рабочей части

:режущего инструмента, вторая электромагнитная запись нанесена на рабочей части инструмента, блок обработки информации выполнен в виде последовательно соединенных устройства измерения временного интервала между импульсами с первого и второгЬ датчиков, блока умножения.и схемы сравнения с задатчиком при этом в устройство дополнительно введены датчик положения инструмента относительно детали, соединенный с задатчиком схемы сравне" ния, и датчик скорости вращения шпинделя, соединенный с вт6рым входом блока умножения.

На фиг. 1 приведена схема устройства, на фиг. 2 — деформационные характеристики сверла; на фиг. 3 — сигналы на выходных элементах схемы.

Деталь 1 обрабатывается сверлом

2, установленным в шпинделе 3 пиноли

4 станка, на которой закреплен кронштейн 5 с первым электромагнитным датчиком 6, представляющим собой магнитную считывающую головку, установленную на кронштейне 5 с возможностью закрепления винтом 7 в горизонтальном пазу 8 . Второй датчик 9 жест ко установлен на кронштейне 10, закрепленном винтом 11 на штоке 12 с возможностью перемещения в горизонтальном пазу 13 относительно штока 12. Последний свободно перемещается в вертикальной направляющей 14 крепления на кронштейне 5 так, что сверло 2, датчик 9 и шток 12 находятся в одной вертикальной плоскости.

К креплению 14 подключен датчик 15

799 4

Выход (Входы

3 .1 144 положения инструмента. Датчики 6 и 9 подключены на вход логического элемента 16, являющегося измерителем временного интервала, выходом подключенного к блоку l7 умножения, к другому. входу которого подключен датчик

18 скорости вращения шпинделя 3. Выходы блока. 17 умножения и датчика 15 положения инструмента подключены к схеме 19 сравнения с эадатчиком с ре- 10 гулируемой уставкой, выход которого через усилитель 20 мощности подключен к системе управления 21 приводом главного движения.. Магнитная метка 22 находится на нерабочей части сверла 2, магнитная метка 23 — линия на рабочей части сверла.

На фиг. 2 приведены диаграммы изменения угла раскручивания 8 и регулируемой уставки t схемы 19 в функ- go ции от длины Ъ заглубленной части инструмента в режиме его работы без перегрузки (a) и с перегрузкой (<).

На фиг. 3 приведена временная диаграмма работы блока обработки информации устройства при возникновении перегрузки инструмента.

Устройство для управления процес сом сверления глубоких отверстий построено на принципе контроля нагрузки инструмента по величине крутящего момента М„ . Величина М„ косвенно оценивается по. углу раскручивания 8 сверла. Если в процессе обработки детали угол раскручивания 6 превышает допустимое значение, то на

35 выходе устройства появляется сигнал, воздействующий на привод главного движения станка и уменьшающий подачу.

Перед началом. обработки сверло 2 устанавливают до упора на деталь 1.

Датчики 6 и 9 подводят по соответствующим пазам в кронштейнах 5 и 10 к сверлу 2 так, чтобы зазор между датчиком и, сверлом не превышал 1,5-2 мм. 5

Подключают датчики 6 и 9 к: источнику питания и, подняв вручную шток 12 до упора о крепление 14, производят датчиком 9 на рабочей части неподвижного сверла .2 магнитную запись по o6- разующей, параллельной оси сверла; в виде метки-линии (пунктир 23 на сверле, фиг. 1). Достаточная для считывания метка остается на ленточке .и спинке сверла (кроме канавки). Од- 5 новременно происходит синхронная запись короткой метки на нерабочей части сверла 2 датчиком 6. Для записи используется свойство обратимости электромагнитных головок, которые могут использоваться и как записывающие и как считывающие. Затем разворачивают сверло 2 на 180 и при опускаь гии штока 12 до упора на деталь 1 производят вторую, диаметрально противоположную первой магнитную запись на рабочей и нерабочей поверхностях сверла 2.

При обработке отверстия по мере заглубления инструмента в деталь происходит раскручивание сверла. Относи-. тельный угол раскручивания сверла 8 (рад!мм) зависит от типа сверла, режима обработки (подача, скорость вращения шпинделя, материал детали) и составляет для рабочей части сверла (10-30) ° О рад/мм.

При фиксированном расположении датчиков 6 и 9 при определенном режиме обработки, для определенного типа сверла деформационная характеристика

8(h) представляет собой монотонно возрастающую зависимость а (фиг. 2).

При раскручивании сверла 2 между меткой 22 на нерабочей части и меткой 23 на рабочей части сверла появляется рассогласование во времени ht.

Чем больше раскручивание сверла, т.е. чем больше М„, тем больше йй. Величина рассогласования ht в схеме блока обработки информации устройства фиксируется на выходе логического элемента 16, на входы которого подключены датчики .6 и 9. Высокая чувствительность устройства обеспечивается удаленным расположением датчиков: одного (датчик 6) — у нерабочей части сверла, другого — у детали, в зоне обработки. Элемент 16 реализует логическую функцию вида

О О О

1 О 1 ht

О О

1 1 О т.е. сигнал с уровнем логической

"1" появляется на выходе элемента 16 только нри появлении сигнала от датчика 6 при отсутствии сигнала от датчика 9 и исчезает при появлении сигнала с выхода датчика 9 (фиг. 3). Логический элемент 9 реализуется на двух элементах ИЛИ, элементе И и

RS-триггере.

114479

Э

В блоке 17 рассогласование йй меток 22 и 23 во времени преобразуется масштабно в угол раскручивания 8, Для этого в блоке 17 производится умножение сигнала от датчика 18 ско- 5 рости вращения шпинделя 3 (и об/мин) на Ьй о (p *1.

Длительность сигнала на выходе 1п блока 17 умножения соответствует 8 .

Далее она сравнивается с установкой .

t схемы 19, которая регулируется в зависимости от положения сверла 2 датчиком 15 положения (например, через регулировочный резистор). Перед началом обработки установка t выбирается на минимальном уровне.

При заглублении сверла 2 уставка автоматическй изменяется датчиком 15 положения в соответствии с кривой

8(h) (фиг. 2) и должна быть не больше, чем соответствующее предельно допустимое значение угла раскручивания. Тогда при работе сверла 2 без перегрузки длительность сигнала на выходе блока 17 умножения будет мень- ше уставки t на выходе схемы 19, 9 4 сигнал на регулирование привода 21 не появляется.

Ксли угол раскручивания 8 сверла при определенной длине h заглубления превышает соответствующую уставку схемы 19 (фиг. 2), то на ее выходе появляется сигнал (фиг. 3), подаваемый через усилитель 20 на систему 21 управления приводом главного движения. B интервале этого сигнала, т.е. пока угол раскручивания 6 сверла .превышает допустимый, происходит снижение подачи до тех пор, пока угол м не уменьшается до допустимого значения.

Таким образом, повышение точности предлагаемого устройства обусловлено высокой чувствительностью измерительных датчиков и их расположением по

I всей длине незаглубленной части инструмента. Регулирование уставки блока информации в зависимости от положения инструмента позволяет контролировать угол раскручивания инструмента и автоматически регулировать режим обработки.

1144799 дых А(%f7

Составитель В.Апексеенко

Редактор И.Касарда Техред Т.дубичнак . Корректор И.Муска - Заказ 1031/9 . . Тирек 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного-комитета СССР по деЛам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г.уагород, ул.Проектная, 4