Способ шлифования сложных поверхностей и устройство для его осуществления
Изобретение относится к станкостроению и предназначено для обработки деталей со сложным пространственным профилем по программе или по жесткой кинематической связи системы СПИД. Целью изобретения является повышение качества и производительности обработки за счет поддержания постоянства удельного давления инструмента на деталь. При шлифовании сложных поверхностей исполнительному органу станка с инструментом задают перемещение по программе эквидистантно профилю готовой детали, а инструменту придают дополнительное перемещение относительно исполнительного органа станка в плоскости подачи его на врезание, которое ограничивают при достижении заданного профиля. При этом обеспечивают упругое поджатие инструмента к детали усилием, пропорциональным площади контакта инструмента с деталью при заданной глубине шлифования. Устройство содержит исполнительный орган, абразивный инструмент, установленный на исполнительном органе с возможностью перемещения в плоскости подачи на врезание при помощи силового цилиндра, каждая полость которого соединена с источником рабочей среды через регулятор давления, исполнительный орган которого кинематически связан с задающим механизмом, а также регулируемый упор, ограничивающий перемещение поршня в направлении подачи инструмента на врезание. Задающий механизм выполнен в виде катушки соленоида и ее подпружиненный якорь кинематически связан с исполнительным органом регулятора давления. Обмотка катушки электрически связана с усилителем постоянного тока, вход которого через цифроаналоговый преобразователь связан с выходом вычислительного устройства. Инвертирующий вход усилителя постоянного тока при помощи сопротивлений отрицательной обратной связи через обмотку катушки соленоида связан с выходом усилителя. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к станкостроению и предназначено для обработки деталей, имеющих сложный пространственный, например, аэродинамический профиль, по программе или по жесткой кинематической связи системы СПИД станка. Цель изобретения - повышение качества и производительности процесса абразивной обработки сложных поверхностей за счет поддержания постоянства удельного давления инструмента на деталь. На чертеже показана принципиальная схема устройства для реализации способа шлифования сложных поверхностей. Устройство для шлифования сложных поверхностей содержит исполнительный орган 1, абразивный инструмент 2, установленный на штоке поршня 3 с обеспечением возможности перемещения инструмента в плоскости подачи абразивного инструмента 2 на врезание в деталь-лопатку 4 при помощи силового пневмоцилиндра 5, который закреплен на исполнительном органе 1 при помощи кронштейна 6. Для ограничения перемещения поршня 3 в плоскости подачи инструмента на врезание служит регулируемый упор 7, установленный в штоковой полости пневмоцилиндра 5. Полости силового пневмоцилиндра 5 соединены через дросселирующие каналы жиклеров 8 и 9 с источником сжатого воздуха, а при помощи сопел 10 и 11 и шариков-заслонок 12 и 13 (пневмоусилителя типа "сопло-заслонка") - с атмосферой. При этом исполнительный орган дифференциального пневмоусилителя, выполненный в виде подпружиненной пружиной 14 поворотной планки 15, на которой размещены винты-толкатели 16 и 17, связанные с шариками-заслонками 12 и 13, кинематически связан с подпружиненным пружиной 18 якорем 19 катушки соленоида 20. Обмотка 21 катушки соленоида 20 электрически связана с выходом усилителя 22 постоянного тока, вход которого через цифроаналоговый преобразователь 23 связан с выходом вычислительного устройства 24. При этом инвертирующий вход усилителя 22 постоянного тока при помощи сопротивления 25 отрицательной обратной связи через обмотку 21 катушки соленоида 20 электрически связан с выходом усилителя 22. Устройство для шлифования сложных поверхностей работает следующим образом. В исходном положении на выходе усилителя 22 постоянного тока управляющее напряжение равно нулю и электрический ток в обмотке 21 катушки соленоида 20 отсутствует, а значит и магнитное поле также отсутствует. Это приводит к тому, что под действием усилия пружины 18 якорь 19 выдвигается в крайнее верхнее положение, поворачивая при этом планку 15 вместе с установленными на ней винтами-толкателями 16 и 17 против часовой стрелки в крайнее правое положение. В результате этого сопло 11 полностью закрыто шариком-заслонкой 13, а сопло 10 полностью открыто. Это приводит к созданию избыточного давления сжатого воздуха в штоковой полости силового цилиндра 5, и шток поршня 3 перемещает абразивный инструмент 2 в крайнее верхнее положение. В этом положении производят смену заготовки детали 4 и абразивного инструмента 2. В процесс обработки лопатки 4, исполнительный орган 1 станка совершает перемещение по траектории III-III, задаваемой в координатах X1-Y1 эквидистантно профилю II-II, соответствующего профилю готовой детали 4, который задается в координатах X-Y-Z в трех плоскостях. При этом абразивный инструмент 2 совершает при съеме припуска движение по траектории, проходящей через профиль I-I заготовки детали 4. Переустановку инструмента 2 на строку осуществляют по оси Z. При этом в каждом случае координаты X1-Y1 считываются с программоносителя (на схеме не показан) в соответствии с задаваемым профилем детали 4. Усилие прижатия абразивного инструмента 2 к поверхности обрабатываемой детали 4, создаваемое поршнем 3 силового пневмоцилиндра 5 и рассчитываемое из условий обеспечения наибольшей производительности при заданном значении качества обработки, поддерживают пропорциональным площади контакта абразивного круга с поверхностью обрабатываемой детали 4 при заданной величине припуска t, снимаемого абразивным инструментом 2 за один проход. Площадь контакта абразивного инструмента 2 с поверхностью обрабатываемой детали 4 при заданной глубине шлифования t определяют по известным методикам. Обеспечение заданной величины технологического усилия инструмента 2 осуществляют следующим образом. С программоносителя станка с ЧПУ (на схеме не показан) считывается информация о кривизне участка поверхности детали 4, находящегося в контакте с абразивным инструментом 2, и поступает на вход вычислительного устройства 24. На последнем по заранее заданному алгоритму рассчитывается требуемая величина технологического усилия инструмента 2 на деталь 4 и определяется численное значение величины управляющего напряжения (или электрического тока), которое необходимо подать на обмотку 21 катушки соленоида 20, чтобы обеспечить соответствующее необходимое положение исполнительного органа (планка 15) регулятора давления рабочей среды, устанавливая тем самым соответствующий необходимый перепад давления в полостях силового пневмоцилиндра. Таким образом, на выходе вычислительного устройства формируется электрический сигнал в цифровом коде, который поступает на вход цифроаналогового преобразователя 23. На выходе цифроаналогового преобразователя 23 формируется управляющее напряжение (или электрический ток), которое через усилитель 22 постоянного тока подается на обмотку 21 катушки соленоида 20. При этом для обеспечения стабилизации заданной величины управляющего напряжения на выходе усилителя 22 постоянного тока на его инвертирующий вход подается напряжение отрицательной обратной связи, которое снимается с сопротивления 25, образующего с обмоткой 21 соленоида 20 электрическую цепь последовательного соединения. Под действием силы магнитного поля, возбуждаемого током, проходящим по обмотке 21, якорь 19 втягивается на некоторую величину 
, сжимая при этом пружину 18. Это приводит к тому, что кинематически связанная с якорем 19 поворотная планка 15 с установленными на ней регулировочными винтами-толкателями 16 и 17 поворачивается под действием пружины сжатия 14 против часовой стрелки, прикрывая тем самым при помощи шарика-заслонки 12 сопло 10 и открывая при помощи шарика-заслонки 13 сопло 11. В результате перераспределения давления сжатого воздуха в полостях силового пневмоцилиндра 5, на штоке его поршня 3 развивается усилие, направленное в сторону упругого поджатия абразивного инструмента 2 к обрабатываемой поверхности детали 4. Причем величина этого усилия пропорциональна площади контакта абразивного круга с поверхностью детали 4 при заданной величине t припуска, снимаемого инструментом за один проход. При движении инструмента 2 по профилю обрабатываемой детали 4 и изменении радиуса кривизны контактного участка поверхности на выходе вычислительного устройства формируется новое значение электрического сигнала в цифровом коде, соответствующее новому значению величины технологического усилия инструмента 2 на деталь 4, пропорциональное соответственно новому значению площади контакта инструмента 2 с поверхностью обрабатываемой детали 4. Этот сигнал поступает на вход цифроаналогового преобразователя 23, а на его выходе формируется новое управляющее напряжение, которое через усилитель 22 постоянного тока подается на обмотку 21 катушки соленоида 20. Изменение управляющего напряжения на обмотке 21 катушки соленоида 20 приводит к изменению величины протекающего тока, а следовательно, и к изменению силы магнитного притяжения якоря 19, вызывая тем самым изменение равновесного положения якоря 19 и кинематически связанного с ним исполнительного органа дифференциального усилителя типа "сопло-заслонка", выполненного в виде подпружиненной пружиной 14 поворотной планки 15 с установленными на ней регулировочными винтами-толкателями 16 и 17, связанными с шариками-заслонками 12 и 13. Изменение положения заслонок 12 и 13 относительно сопел 10 и 11 приводит к перераспределению давления сжатого воздуха в полостях силового пневмоцилиндра 5. В результате в поршневой полости формируется избыточное давление, пропорциональное площади контакта инструмента 2 с поверхностью детали 4. Таким образом на штоке поршня 3 развивается усилие, направленное в сторону упругого поджатия инструмента к поверхности детали 4 заданной (расчетной) величины. Тем самым удельное давление инструмента на поверхность обрабатываемой детали 4 поддерживается постоянным по всему обрабатываемому профилю. При снятии припуска перемещение поршня 3 в направлении подачи абразивного инструмента 2 на врезание ограничивается регулируемым упором 7 и, когда поршень 3 опирается на упор 7, происходит выхаживание профиля поверхности детали 4.
Формула изобретения
СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. 1. Способ шлифования сложных поверхностей, при котором исполнительному органу станка с инструментом задают перемещение по программе эквидистантно профилю готовой детали, а инструменту сообщают дополнительное перемещение относительно исполнительного органа станка, обеспечивая при этом упругое поджатие инструмента к детали в плоскости подачи его на врезание, а при достижении заданного профиля дополнительное перемещение ограничивают, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и производительности обработки за счет поддержания постоянства удельного давления инструмента на обрабатываемую поверхность, упругое поджатие инструмента к детали регулируют в процессе обработки пропорционально площади контакта инструмента с поверхностью детали. 2. Устройство для шлифования сложных поверхностей, содержащее исполнительный орган, абразивный инструмент, установленный на исполнительном органе с возможностью перемещения в плоскости подачи инструмента на врезание при помощи силового цилиндра, полости которого соединены с источником рабочей среды через регулятор давления, исполнительный орган которого кинематически связан с задающим механизмом, а также регулируемый упор, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и производительности обработки, задающий механизм выполнен в виде катушки соленоида, подпружиненный якорь которой кинематически связан с исполнительным органом регулятора давления, в устройство также введены усилитель постоянного тока цифроаналоговый преобразователь и вычислительное устройство, причем обмотка катушки соленоида электрически связана с выходом усилителя постоянного тока, вход которого через цифроаналоговый преобразователь связан с выходом вычислительного устройства, при этом инвертирующий вход усилителя постоянного тока при помощи сопротивления отрицательной обратной связи через обмотку катушки соленоида электрически связан со своим выходом.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000
Извещение опубликовано: 20.03.2000
