Способ управления процессом совмещенной обработки резанием и ппд

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при совмещениой обработке деталей резанием и поверхностно-пластическим деформн ровйнием ка станках, имеющих систему адаптивного управления. Изобретение позволяет повысить точность обработки за счет увеличения быстродействия управления процессом . Для этого в процессе обработки непрерывно осуществляют измерение и стабилизированне упругих отжатий системы СПИД путем перемещения двух деформирующих элементов, симметрично расположенных относнтельно нормали к обрабатываемой поверхностн. Перемещение осуществляется по направляющим, выполненным с радиусом кривизны, большим радиуса кривизны обрабатываемой детали. За счет этого и смещейия центров кривизны друг относительио друга изменяется угол заклииивания между деформирующими элементами и деталью. 4 ил., i табл. i (Л со IN СП О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1321563 (щ 4 В 24 В 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4025548/31-27 (22) 24.02.86 (46) О?.07.87. Бюл. № 25 (71) -Могилевский машиностроительный ннститут . (72) П. С. Чистосердов, В, В. Радьков и А. Н. Жигалов (53) 621.923.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1286396, кл., В 24 В 39/00, 25 09.85. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СОВМЕЩЕННОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ И ППД (57) Изобретение относится к областн машиностроения и может быть использовано прн совмещенной обработке деталей резанием н поверхностно-пластическим деформисованием на станках, имеющих систему адаптивного управления. Изобретение позволяет повыснть точность обработки за счет увеличения быстродействия управления процессом. Для этого в процессе обработки непрерывно осуществляют измерение н стабилизирование упругих отжатий системы СПИД путем перемещения двух деформнрующнх элементов, симметрично расположенных относительно нормали к обрабатываемой поверхностн. Перемещенне осуществляется по направляющим, выполненным с радиусом кривизны, большим радиуса кривизны обрабатываемой детали. 3а счет этого н смещения центров кривизны друг относительно друга изменяется угол заклинивания между деформирующнмн элементами и деталью.

4 ил., 1 табл.

1321563

10 или

Изобретение относится к машиностроению, а именно к отделочно-упрочняющей совмещенной обработке резанием и поверхностно-пластическим деформированием (ППД) комбинированными инструментами, и может быть использовано при обработке деталей на станках, имеющих систему автоматического (адаптивного) управления.

Цель изобретения — повышение точности обработки за счет изменения угла заклинивания между деформирующими элементами и деталью.

На фиг. 1 показана схема обработки, поясняющая вывод величины смещения центров кривизны; на фиг. 2 — схема обработки деталей в диапазоне от наименьшего и до наибольшего и поясняюгцая выбор величины угла заклинивания; на фиг. 3 принципиальная схема устройства для осуществления способа, общий вид; на фиг. 4— разрез А — А на фиг. 3.

Величину смещения центров кривизны направляющих желобов и обрабатываемой детали выбирают из соотношения. а =- r.sin (ctg(z — В ) — с(дф).

Обоснование выбора величины а заключается в следующем. Из точки А контакта деформирующего элемента с обрабатываемой деталью 1 (фиг. 1) опускаем на горизонтальную ось перпендикуляр. Рассмотрим два треугольника hO AO и лО,AO,.

Из л О,АО определим

IO AI = r cos(90 — ) = г.з1пф; (0 0 t = IO AI tg(90 — + — ) = r в1п+с1д

Из ь О,АО, найдем

/О, 0,1 = I O, А I t g (90 — ф — +,В ) .

Подставим значение IO AI, получим (ОгО,I — Г я!п —,"-.с tg(— В ).

Тогда после вычитания из IO 0 I значения 0 0 получим искомую величину а смещения центров кривизны

a = IO О(! — !0,0 — г яп- - с1д(— —,в)— г $1п с(gx = Г з!п р (с(g(g — — В) —— — ctg — ).

Величину угла заклинивания при работе деталей в диапазоне диаметров от D до выбирают из следующих соображений (фиг. 2).

При обработке детали большего диаметра D деформирующие элементы контактируют с деталью в точках А, и А, . Из треугольника ОА, В, определяем угол ч

R, = R + R, -- 2RR,.сов ч .

Отсюда

R + k e,ã R Р сов ч =

ZRR 2RR ZR где К вЂ” расстояние от центра детали до оси поворота кронштейна; или ф =- arccos —.

- гк;

R — — наибольший радиус обрабатываемой детали, 15

2

При обработке детали наименьшего диаметра d деформирующие элементы контактируют с деталью в точках А и А . Из

LOAB определяем угол д аналогичным образом.

Угол заклинивания 8 деформирующего элемента с деталью в диапазоне типоразмеров от D до ci, равен разности углов у и ч плюс 1...2, необходимых для того, чтобы начался процесс заклинивания, т.е.

1з = (ч — ч ) + 1- 2

P = (arccos —" — — arccos — — ) + 1...2 .

Z К. ZR.

После замены радиусов на диаметры имеем

 = (arccos- - — — arccos4 — ) +1...2 .

Устройство (фиг. 3) содержит корпус, в котором с одной стороны находится резец 2, имеющий возможность регулировки, а с другой — исполнительный механизм в виде, например, тягового электромагнита переменного тока. В корпусе на осях 3 расположены два кронштейна 4, в которых выполнены направляющие односторонние желоба. В кронштейнах 4 со стороны, противоположной осям 3, запрессованы пальцы 5, входящие в пазы корпуса инструмента. Усилия деформирования, необходимые для упрочнения поверхностного слоя и стабилизирования упругих отжатий технологической системы, создаются двумя деформирующими элементами 6, которые через оси 7 насажены на опорные подшипники 8, взаимодействующие с желобами кронштейнов 4.

Оси деформирующих элементов 6 соединены рычагами 9 шарнирно с приводом механизма управления.

Односторонние желоба имеют радиусы кривизны больше радиуса кривизны обрабатываемой детали как минимум на величину сумм ы радиусов опорного подшипника и деформирующего элемента и смещенный относительно центра детали центр кривизны. В противном случае, когда радиусы кривизны желобов меньше радиу.са обрабатываемой детали и центры кривизны не смещены, наблюдается склонность механизма управления к колебаниям и появляется перерегулирование стабилизируемой величины, что значительно снижает точность обработки.

В резец 2,(фиг. 4) заделана упругая балочка 10, на которую наклеены датчики

11 упругих отжатий, сигналы от которых н астр аи ваются на нул ь винтом 12.

Способ осу ществляют следующим образом.

Изменение отклонений упругих отжатий технологической системы, возникающих от изменения условий обработки, контролируется датчиками 11. Система адаптивного управления, имеющаяся на станке, регистрирует величину отжатий, сравнивает с заданной и при наличии их рассогласования по1321563

3 дает сигнал на механизм управления, состоящий из исполнительного механизма, шарнирных рычагов 9 и деформирующих элементов 6 с опорными подшипниками 8.

В зависимости от величины и знака сигнала рассогласования исполнительный механизм (например, тяговый электромагнит переменного тока) через шарнирные рычаги 9 осуществляет качение опорных подшипников 8 по желобам, имеющим радиус кривизны больше радиуса кривизны обрабатываемой детали как минимум на величину суммы радиусов опорного подшипника и деформирующего элемента и смещенный относительно центра детали центр кривизны, тем самым изменяя угол заклинивания между деформирующими элементами и деталью.

Это влечет за собой изменение натяга деформирования и возвращение технологической системы в исходное положение. Ч ак как изменение угла заклинивания ввиду неравенства и смещения радиусов кривизны желобов и детали, а также наличия шарнирных рычагов, связывающих деформирующие элементы и исполнительный механизм, который обладает большим быстродействием, происходит практически мгновенно, то быстродействие срабатывания механизма управления также значительно увеличивается.

Пример. Обработку проводят на токарновинторезном станке. Изготавливают три партии образцов из стали 45 с разностью диаметров 53,5...56,0 мм и четвертую партию с разностью диаметров 73,5...76,0 мм.

Образцы одной партии обрабатывают комбинированным устройством (фиг. 3), реализующим предлагаемый способ. Режущий элемент устройства предварительно настраивают на размер ф 53,0 мм, а деформиру ющим элементам (роликам) сообщают усилие по 700 Н для каждого элемента.

В процессе обработки с помощью специального датчика упругих отжатий (цена деления 0,001 мм) измеряют у каждого образца фактические величины упругих отжатий технологической системы, вызванные суммарной силой, образующейся от действия режущего и деформирующих элементов. Эти отжатия, имеющие разные значения для каждого образца, сравниваются с заданной величиной отжатия, возникающей при обработке заготовки со средним значением диаметра, т. е. 54,5 мм.

При появлении сигнала рассогласования исполнительный механизм (тяговый электромагнит переменного тока) через шария;":ûå рычаги 9 и опорные подшипники 8 воздействует на деформирующие элементы 6, перемещая их по направляющим желобам, радиус кривизны которых равен 120 мм, а центр кривизны отнесен относительно центра обрабатываемого сбразца на 14 мм. При перемещении деформирующих элементов 6 соответствующим образом происходит изменение угла заклинивания между деформирующими элементами и деталью, т.е. изменяется натяг деформирования. Этот процесс происходит до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет ра вным нулю.

Данная операция непрерывно повторяется во время всей обработки.

Для получения сравнительных данных образцы второй партии обрабатывают только одним режущим инструментом, настроенным на размер ф 53,0, без стабилизирова10 ния отклонений упругих отжатий, а образцы третьей партии обрабатывают комбинированным инструментом, реализующим известный способ.

При обработке образцов четвертой партии резец 2 и деформирующие элементы 6 путем раздвижения кронштейнов 4 настраивают на размер ф 73,0 мм.

Режимы обработки для четырех обрабатываемых партий образцов принимают одинаковыми.

20 После обработки каждой партии определяют разность предельных отклонений от номинального размера, т. е. точность обработанных деталей, горизонтальным оптиметром (цена деления 0,001 мм).

Результаты измерений сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ обеспечивает повышение точности обработки на 100/о и возможность обработки деталей в широком диапазоне диаметров.

Формула изобретения

Способ управления процессом совмещенной обработки резанием и ППД, при котором осуществляют измерение и стабилизирование упругих отжатий системы СПИД

35 путем перемещения в направляющих двух деформ ирующих элементов, симметрично расположенных относительно нормали к обрабатываемой поверхности детали, отличающийся тем, что, с целью повышения точ40 ности обработки за счет изменения угла заклинивания между деформирующими элементами и деталью, направляющие выполняют с радиусом кривизны больше радиуса кривизны обрабатываемой детали, при этом центры кривизны смещены друг относитель45 но друга, а для обработки применяют жесткие деформирующие элементы, причем величины смещения центров кривизны и угла заклинивания выбирают из соотношений а = г з1п (ctg(z — Ь ) — ctg ). где r — радиус обрабатываемой детали;

50 в — угол заклинивания; д, — угол между деформирующими элементами в исходном положении;

Р = (arccos — — arccos — ) + 1...2, С о И4 „ Ж где d — наименьшйй диаметр обрабатывае55 мой детали;

D — наибольший диаметр обрабатываемой детали.

К, — расстояние от центра детали до оси поворота кронштейна.

1321563

Р, Н

S, мм мм

П об об мин

0,5 — 3,5

0,205

0,5 — 3,5

0,028

700

0,5 — 3,5

0,024

700

0,5 — 3,5

0,025

Вид обработки

Обработка режущим инструментом

Обработка инструментом по известному способу

Обработка устройством по предлагаемому способу

Обработка устройством по предлага— емому способу для деталей большего диаметра

Режимы обработки

600 0,094

600 0,094 400

600 0,094

600 0,094

Разность предельных отклонений размеров партии, мм

1321563

Йсг.2!

32!563

Составитель С. Чукаева

Редактор В. Петраш Техрвд И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 2705/9 Тираж kl5 Подп и си ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4