Автомат для шлифования винтовых канавок

 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для шлифования винтовых канавок режущего инструмента. Цель изобретения - сокращение времени на переналадку и расширение технологических возможностей. Автомат содержит каретку 3, установленную на направляющих качения 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода с шаговым двигателем 4, установленную на каретке 3 бабку изделия 6, шпиндель которой имеет привод вращения от шагового двигателя 7^ а также систему управления, которая обеспечивает винтовое движение изделия при/СО Xl XI 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 (я)э В-23 Q 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

FlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I» щ !

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2 1) 3902178/08 (22) 29.05.85 (46) 23.02.92. Бюл. I4 7 (72) Н.И.Краснянский; Д.Н,Тверской, С.К.Сперанский, Л.Б.Коц и А.В.Стрельник (53) 621.91(088.8) (56) Патент США hh 4068414,.кл. В 24 В 3/24, опублик. 1978. (54) АВТОМАТ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ ВИНТОВЫХ КАНАВОК (57) Изобретение, относится к устройствам, предназначенным для шлифования винто„, 42„„1713778 А1

l вых канавок режущего инструмента. Цель изобретения — сокращение времени на переналадку и расширение технологических воэможностей. Автомат содержит каретку 3, установленную на направляющих качения 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода с шаговым двигателем 4, установленную на каретке 3 бабку изделия 6, шпиндель которой имеет привод вращения от шагового двигателя 7; а также систему управления, которая обеспечивает винтовое движение изделия при

1713778

40 обработке винтовых канавок шлифовальным кругом и деление на заданное число обрабатываемых винтовых канавок. Винтовое движение изделия обеспечивается при совместной работе двух шаговых двигателей, а деление — дополнительным поворотом шагового двигателя вращения шпинделя после окончания обработки винтовых канавок, Схема деления обеспечивает в процессе обработки винтовых канавок постоянноесравнение фактическогоуглового положения шпинделя с начальным углоИзобретение относится к машиностроению, в частности к станкам для шлифования винтовых канавок режущего инструмента.

Целью изобретения является сокраще- 5 ние времени на переналадку автомата и расширение его технологических возможностей путем автоматического управления процессом деления.

На фиг.1 изображена кинематическая 10 схема автомата; на фиг.2 — функциональная схема системы управления автоматом;

На станине 1 на направляющих 2 качения установлена каретка 3 с возможностью возвратно-поступательного перемещения. 15 от шагового двигателя 4. На каретке на направляющих 5 качения установлена бабка изделия 6 со шпинделем, имеющим привод вращения от шагового двигателя. 7. Бабка иэделия имеет устройство 8для автоматиче- 20 ского зажима изделия.

В каретку 3 встроен поршневой привод

9 с регулируемым ходом, связанный с бабкой изделия 6. Поддерживающая призма 10, на которую опирается обрабатываемое из- 25 делив в процессе вышлифовки винтовой канавки шлифовальным алмазным кругом 11, установлена на каретке 3, Шлифовальный.круг 11 имеет специальный профиль, обеспечивающий одновре- .30 менную обработку канавки и спинки обрабатываемого инструмента, и может быть введен в контакт с обрабатываемым инструментом посредством механизма 12 подъема круга, Для обеспечения загрузки и 35 выгрузки обрабатываемого изделия автомат имеет манипулятор (не показан1.

На шпинделе бабки изделия установлен диск 13, имеющий отверстие и фотодатчик

14. Диск 13 и фотодатчик 14 составляют задатчик начального углового положения шпинделя изделия. Фотодатчик 14, шаговые двигатели 4 и 7, а также механизм подьвым положением шпинделя при обработке первой винтовой канавки. Сигнал для начала обработки очередной винтовой канавки формируется при совпадении числа импульсов, отработанных шаговым двигателем вращения шпинделя с момента окончания обработки предыдущей винтовой канавки, с числом импульсов, определяющим момент начала обработки следующей канавки. Это число задается предварительно с отсчетом от момента начала обработки первой винто-. вой канавки. 2 ил. ема круга связаны с системой 15 управления, которая состоит из блока 16 управления, счетного датчика 17 углового положения и пинделя изделия, сумматора

18, коммутатора 19 сигналов эадатчика 20 исходных угловых положений шпинделя, счетчика 21 числа канавок, программного переключателя 22 числа канавок, счетчика

23 длины обработки, программного переключателя 24 длины обработки, распределителей 25 и 26 и усилителей 27 и 28.

Выходы программных переключателей 22 и

24 подключены к информационным входам соответствующих счетчиков 21 и 23, первый и второй выходы блока 16 управления, а также его кодоимпульсные выходы связаны через распределители 25 и 26 импульсов с входами соответствующих усилителей, 27 и.

28 мощности, подключенных к обмоткам щаговых двигателей 4 и 7. Второй кодоимпульсный выход блока 16 управления подключен также к импульсному входу счетчика

23 длины обработки, а первый управляющий выход блока управления связан с входом приема кода счетчика 21 числа канавок, выход которого соединен с первым синхронизирующим входом блока управления.

Второй синхрониэирующий вход блока 16 управления связан с нулевым выходом счетчика 23..

Фотодатчик 14 соединен с входом сброса счетного датчика 17, вход прямого счета которого связан с первым выходом, а вход обратного счета — с вторым выходом коммутатора 19 сигналов, Импульсный вход коммутатора 19 сигналов подключен к первому кодоимпульсному выходу блока 16 управления, а управляющий вход- к второму управляющему выходу блока управления.

Нулевой выход счетного датчика 17 соединен с блоком 16 управления, а информационные выходы этого датчика подключены

1713778

5 6

1 к соответствующим первым входам сумма- его на определенйый угол (в данном случае тора 18. 1.5О), то в любой момент известно угловое

Знаковый выход сумматора 18 связан с положение шпинделя бабки изделия. С каж первым входом блока f6 управления, ин- дым полным оборотом шпинделя отверстие формационные выходы — с информацион- 5 диска 13, пересекая световой поток фото- ными входами датчика 17, а вторые входы — датчика 14, вызывает сигнал, который, пос соответствующими выходами задатчика ступая на вход сброса счетного датчика 17, 20 исходных угловых положений. приводит его в нулевое состояние, Первые входы эадатчика 20 исходных С информационных выходов датчика 17 угловых положений соединены с выходами 10 двоичный код углового положения шпин еи r ро раммного переключателя 22, а вторые ля постоянно поступает на вход сумматора д — с выходами счетчика 21 числа канавок, 18. На второй вход сумматора с задатчика нулевой выход которого подключен к выхо- 20 исходных угловых положений поступает ду блока 16 управления на механизм подь- код исходного углового положения, в котоема круга. 15 ром должен находиться шпиндель в начале

Автомат работает следующим образом. обработки следующей канавки. Этот код заВ исходном положении отверстие диска дается состоянием программного переклю13 находится на пути светового потока фо- чателя 22 и состоянием счетчика 21 числа тодатчика 14, Полученный сигнал подается канавок.. навходсбросасчетногодатчика17углового 20 В сумматоре 18 производится сравне- положения шпинделя и переводит его в ну- ние кода фактического углового положения левое состояние. шпинделя изделия и кода его исходного yrНа входы приема кода счетчика 23дли- лового положения s начале обработки слены обработки и счетчика 21 числа канавок дующей канавки, и результат сравнения с подается команда для установки их в исход- 25 информационного выхода сумматора поданое состояние, которое определяется поло- ется на информационный вход датчика 17. жением соответствующих программных По достижении заданной на счетчике 23 переключателей 24 и 22. длины обработки канавки этот счетчик приРабота автомата в цикле начинается с водится в нулевое состояние и с его нулевозагрузки манипулятором и закрепления с 30 го выхода через блок управления на вход помощьюустройства8 изделия в шпинделе. приема кода датчика 17 подается сигнал, После этого бабка изделия 6 поршневым который устанавливает в этом датчике код, приводом 9 подводится в зону обработки, соответствующий результату сравнения, погде изделие ложится на поддерживающую ступившему с сумматора, Одновременно с призму 10. Включается привод механизма 35 знакового выхода сумматора 18 на бло 16

12 к

2 подъема круга. Круг 11 опускается и в управления поступает знак результата сравсистему 15 управления подается сигнал, ко- нения, что вызывает подачу команды с втоторый поступает на вход блока 16 управле- рого управляющего выхода блока ния. По этому сигналу с первого и второго управления на коммутатор 19 сигналов на кодоимпульсныхвыходовблокауправления 40 переключение поступающих на датчик 17 подаются импульсы на распределители 25 и импульсов с прямого. счета на обратный.

26 импульсов, а затем через усилители 27 и С третьего управляющего выхода блока

28 на шаговые двигатели 4 и 7. Совместная управления на вход приема кода счетчика 23 работа шаговых двигателей по программе подается код, определяющий величину отобеспечивает вращение и осевое переме- 45 вода бабки иэделия в исходное положение щение изделия, что приводит в процессе для обработки следующей канавки, а на имшлифования к образованию на изделии пульсный вход этого счетчика с второго Ковинтовой канавки. С началом вращения ша- доимпульсного выхода блока управления гового двигателя 7 с первого кодоимпульс- поступают импульсы, одновременно: -поданого выхода блока 16 управления импульсы 50 ваемые на шаговый двигатель 4, режим вратакжеподаютсянаимпульсныйвходкомму-. щения которого по сигналу с второго татора 19 сигналов, который по управляю- знаковоговыходаблокауправления меняется щему сигналу с второго управляющего на противоположный. Шаговый двигатель 7 выхода блока 16 управления переключает поворачивается на угол, определяемый кодом подачу импульсов с первого входа коммута- 55 на датчике 17, который теперь рабо ь ра ответ в р на вход прямого счета счетного дат- режиме вычитания поступающих импульсов. чика 17 углового положения шпинделя. При окончании счета на нулевом выходе датДатчик 12 отсчитывает число шагов,.от- чика 17 появляется сигнал, который поступает работанных двигателем 7. Поскольку каж- на блок управления. По этому сигналу о

ый ды шаг двигателя соответствует повороту ча импульсов на шаговый двигатель 7 пре1713778 кращается и он останавливается. Шпиндель бабки изделия занимает угловое положение, соответствующее началу обработки очередной канавки, Шэговый двигатель 4 в это время вращается на ускоренном ходу и отводит бабку изделия на величину, определяемую кодом на счетчике 23, работающем в режиме вычитания. По окончании счета на нулевом выходе счетчика 23 появляется сигнал, который подается на второй синхронизирующий вход блока управления. По этому сигналу подача импульсов нэ двигатель 4 прекращается, он останавливается и бабка изделия . занимает положение, исходное для начала обработки очередной канавки, Сигналом для начала обработки следующей канавки служит выход в нулевое состояние того из счетчиков 21 или 23, который закончил счет последним, Этим достигается независимость продолжительности процесса деления от времени возврата шпинделя изделия в исходное положение.

Цикл повторяется до момента окончания обработки последней канавки, В этот момент счетчик 21 приводится в нулевое состояние и с его нулевого выхода на первый синхронизирующий вход блока управления поступает сигнал; По этому сигналу шаговый двигатель 7 вращения шпинделя поворачивает шпиндель до совпадения отверстия диска 13 со световым потоком датчика t4. В этом положении двигатель 7 отключается и шпиндель останавливается.

Шаговый двигатель 4 в зто время, работая на ускоренном ходу, возвращает каретку с бабкой иэделия в исходное положение до срабатывания конечного выключателя (не показан). Сигнал с нулевого выхода счетчика 21 одновременно поступает на механизм 12 подъема круга, что приводит к срабатыванию привода механизма на отвод круга 11 от изделия. После выхода в исходное положение шпинделя изделия и каретки подается команда на отвод бабки изделия 6 в зону загрузки поршневым. приводом 9, где цанга бабки разжимается с помощью устройства 8, и манипулятор производит удаление обработанного иэделия и загрузку заготовки. Цикл обработки изделия повторяется.

В примере выполнения, приведенном на фиг.2, блок управления состоит из RSтриггера режима работы, восьми элементов

И, четырех элементов ИЛИ, переключателя

П1, задающего шаг нарезаемой винтовой канавки, кодирующего устройства (КУ), двух программируемых делителей Д1 и Д2 частоты, переключателя П, задающего направление нарезаемой винтовой канавки, 30 ветственно на соответствующие входы

5

25 генератора G импульсов и формирователя .

Ф импульсов.

Работа начинается.с приема в счетчик

21 кода числа нарезаемых канавок, При этом с выхода счетчика 21 на соответствующий вход блока управления поступает сигнал B>.= 1 и происходит опускание обрабатывающего круга. После опускания круга на другом входе блока управления появляется сигнал В2=1. Сигналы В1=В2=1 поступают на элементы И1 и И2 и, тэк как в исходном состоянии триггер режима работы находится в положении 0=1, 0=0, то импульсы генератора 6 частотой fg(t) подаются на входы делителей Д> и Д2 с коэффициентами деления К1 и К2, задаваемыми переключателями П1 и КУ, Это соответствует вращению шаговых двигателей с частотами

f1 (t) =fg ()/К1 2 (т) = д{1)/К2.

Коэффициенты К1 и К2 определяют шаг нарезаемой винтовой канавки. Направление вращения двигателя шпинделя z>(t) в этом случае определяется переключателем

П2, так как на соответствующие входы схем

И 3 и 4 подаются сигналы Q--1, 0=0, Сигнал

zz(t)=1, поступающий с выхода Q триггера, обеспечивает подачу изделия вперед, Импульсные сигналы А1 и А2 поступают соотсчетчика 23 длины обработки и коммутатора

19 сигналов. Коммутатор сигналов состоит. из двух элементов И и одного элемента

ИЛИ-HE и в соответствии с сигналом р(1) управляет счетом импульсов датчика 17.

По окончании обработки первой канавки счетчик 23 вырабатывает сигнал, поступающий на вход Вз блока управления, Сигнал на входе Вз преобразуется формирователем Ф в импульс, сбрасывающий по входу R триггер режима работы, Этот же импульс обеспечивает через элемент И 5 и элемент ИЛИ 1 прием кода величины перемещения 1 в счетчик 23 (выход Аз блока), вычитание единицы из счетчика 21 числа канавок (выход Ад блока) и прием в счетный датчик 17 (выход Ав) разности Лфмежду требуемым угловым положением шпинделя р, (t) и фактическим его положением у(т), определяемым кодом, который был подсчитан счетчиком. После установки триггера режима работы в состояние 0=0, Q--1 обеспечивается: подьем круга 11 (на схеме не показана связь между триггером и входом управления механизма подьема круга); установка знака перемещения бабки изделия zz(t)=0, т.е. на отвод инструмента из зоны обработки; установка сигнала z<(t) в соответствии с выходным сигналом сумма1713778 тора 18 (вход 84 блока) через схему И 4 и элемент ИЛИ 2, z>(t)=1, если p, (t) -rp(t) > 0 и z>(t)= О, если р (с) -p(t} 5 О, что определяет выбор оптимального пути доворота шпинделя при выходе изделия в начальное 5 положение при нарезании следующей канавки; установка кодов К> и Kz (на выходах

КУ) в состояние, при котором

Й (t)= fg (t)/K1= f t max (т); т2 (t) = fg (t)/К2= f2max (4), 10 где hmax (t), fzmax (t) — максимальные скорости отработки перемещения по соответствующим координатам.

Кроме того, сигнал 0=1 разрешает прохождение импульсов с выхода генератора 6 15 через схемы И 6 и 7 и схемы ИЛИ 3 и 4 на входы делителей Д и Д2. При этом осуществляется ускоренный отвод инструмента в положение, соответствующее началу обработки второй канавки, Появление нулевого 20

-потенциала на выходе счетного датчика 17 (вход В блока) блокирует прохождение импульсов генератора 6 через схему И 6 на вход делителя 4>, f>(t)=0, т.е. вызывает останов шпинделя в том угловом положении, 25 которое соответствует началу обработки второй канавки. Появление нулевого потенциала на входе Вз блока управления через схему И 7 блокирует отвод бабки, fz(t)=0.

Однако приема кода L в счетчик 23 не про- 30 исходит, так как сигнал 0 на соответствующем входе схемы.И 5 равен нулю. В тот. момент, когда Вз=В5=0, т.е. когда заканчивается процесс отвода инструмента и разворота шпинделя для обработки второй 35 канавки, через элемент И 8 устанавливается в состояние Q-1, Q=O триггер режима работы и принимается код L в счетчик 23.

При этом начинается цикл обработки второй канавки. 40

Аналогично процесс нарезания винтовых канавок происходит до тех пор, пока содержимое счетчика 21 не станет равно нулю. При этом блокируются элементы И 1 и И 2, процесс нарезания канавок останав- 45 ливается до занесения в счетчик 21 нового кода, задаваемого переключателями 22..

Формула изобретения

Автомат для шлифования винтовых ка- 50 навок режущего инструмента, содержащий каретку, установленную на направляющих качения с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода с. шаговым двигателем, установленную íà 55 . каретке бабку изделия, шпиндель которой . имеет привод вращения от шагового двигателя, а также систему управления шаговыми .

1 двигателями. включающую программные переключатели задания длины обработки и числа канавок, выходы которых подключены к информационным входам соответствующих счетчиков, блок управления, первый, второй и кодоимпульсные выходы которого связаны через распределители импульсов с входами соответствующих усилителей мощности, подключенных к обмоткам шаговых двигателей, причем второй кодоимпульсный выход блока управления связан с входом приема кода счетчика числа канавок, выход которого соединен с первым синхронизирующим входом блока управления, второй синхронизирующий, вход которого связан с нулевым выходом счетчика длины обработки, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью сокращения времени на переналадку и расширения технологических возможностей, на шпинделе изделия автомата установлен задатчик начального углового положения изделия при обработке первой канавки, а в систему управления автомата дополнительно введены счетный датчик углового положения .шпинделя изделия, задатчик исходных угловых положений шпинделя изделия, сумматор и коммутатор сигналов, при этом задатчик начального углового положения шпинделя соединен с входом сброса счетного датчика углового положения шпинделя, вход прямого счета указанного датчика связан с первым выходом, а вход обратного счета — с вторым выходом коммутатора сигналов, импульсный вход которого соединен с первым кодоимпульсным выходом блока управления, а управляющий вход — с вторым управляющим выходом блока управления, кроме того, нулевой выход счетного датчика углового положения шпинделя соединен с первым управляющим входом блока управления, а информационные выходы указанного датчика подключены к соответствующим первым входам сумматора, знаковый выход которого подключен к второму управляющему входу блока управления, а информационные выходы — к информационным входам счетного датчика углового положения шпинделя изделия, вторые же входы сумматора связаны с соответствующими выходами задатчика исходных угловых положений шпинделя изделия, первые входы которого соединены с выходами программного переключателя числа канавок, а вторые — с выходами счет-чика числа канавок, причем нулевой выход счетчика числа канавок подключен к первому синхронизирующему входу блока управления.

1713778

-1

Составитель В.Алексеенко

Редактор О,Юрковецкая Техред M.Моргентал Корректор Т.Пал„й

Заказ 653 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"; г. Ужгород, ул.Гагарина, 1р1 миарклит ачиа иьб огкшвирр Иауоьот р

- л шабюм ипнИ иьабао олиа(виар Юиаумаю у