Устройство стабилизации режима резания при токарной оработке деталей на оборудовании с чпу

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к системам контроля и управления точностью обработки деталей. Устройство стабилизации режима резания при токарной обработке деталей на оборудовании с ЧПУ содержит резцедержательный блок с электродвигателем и исполнительные механизмы, два тепловых реле, два электроклапана, датчик перемещения, микроконтроллер семейства Pic, компьютер и рабочий цилиндр. В рабочих камерах цилиндра размещены пластины белого олова, а поршень цилиндра жестко связан с электродвигателем и резцедержательным блоком, соединенными между собой. Выход Rb0 микроконтроллера соединен с входом электродвигателя, выход Rb1 микроконтроллера соединен с входом первого теплового реле, выход Rb2 микроконтроллера соединен с входом первого электроклапана, вход Rb3 микроконтроллера соединен с выходом датчика перемещения, выход Rb4 микроконтроллера соединен с входом второго электроклапана, выход Rb5 микроконтроллера соединен с входом второго теплового реле, выход Rb6 микроконтроллера соединен с входами исполнительных механизмов, а выход Rb7 микроконтроллера соединен с входом компьютера. Обеспечивается повышение качества обрабатываемых поверхностей за счет стабилизация режима резания. 4 ил.

 

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к системам контроля и управления точностью обработки деталей на оборудовании с ЧПУ.

Известно устройство обработки деталей на оборудовании с ЧПУ, содержащее деталь, резец, резцедержатель, датчик силы резания, операционный усилитель, резистор, коммутатор, микроконтроллер, компьютер и устройство удаления пыли и стружки [Патент РФ №2309034, кл. B23Q 11/02, 2006 (аналог)].

Недостаток этого устройства заключается в том, что при обработке детали происходит нагрев резца и обрабатываемой поверхности, в следствии чего появляются шероховатости и неровности на поверхности детали.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство управления точностью обработки деталей, содержащее деталь, резец, резцедержательный блок, силометрический датчик, исполнительные механизмы с ЧПУ, операционный усилитель, резистор, микроконтроллер, компьютер и аналого-цифровой преобразователь [Патент РФ №2379169, кл. B23Q 15/00, 2006 (прототип)].

Недостаток этого устройства заключается в том, что перерасчет режима резания происходит только при изменении силы резания, а остальные возмущающие воздействия, действующие на технологическую систему: станок, приспособление, инструмент, деталь (СПИД) не учитываются, за счет этого снижается точность обработки деталей.

Технической задачей изобретения является повышение качества обрабатываемых поверхностей на оборудовании с ЧПУ, стабилизация режима резания при токарной обработке и уменьшение энергетических затрат при работе устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее деталь, резец, резцедержательный блок, исполнительные механизмы, компьютер, микроконтроллер семейства Pic введены поршень, рабочий цилиндр, электродвигатель, два электроклапана, два тепловых реле, датчик перемещения, две пластины белого олова. Выход микроконтроллера Rb0 соединен с входом электродвигателя, выход микроконтроллера Rb1 соединен с входом первого теплового реле, выход микроконтроллера Rb2 соединен с входом первого электроклапана, вход микроконтроллера Rb3 соединен с выходом датчика перемещения, выход микроконтроллера Rb4 соединен с входом второго электроклапана, выход микроконтроллера Rb5 соединен с входом второго теплового реле, выход микроконтроллера Rb6 соединен с входами исполнительных механизмов, которые воздействуют на резцедержательный блок, выход микроконтроллера Rb7 соединен с входом компьютера. Рабочий цилиндр жестко связан с электродвигателем и резцедержательным блоком. Использование таких связей в устройстве позволит повысить качество обрабатываемых поверхностей на оборудовании с ЧПУ, стабилизировать режим резания при токарной обработке деталей и уменьшить энергетические затраты при работе устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 приведена схема устройства стабилизации процесса резания при токарной обработке деталей на оборудовании с ЧПУ, на Фиг.2, 3 и 4 приведены схемы рабочих цилиндров устройства стабилизации процесса резания при токарной обработке деталей на оборудовании с ЧПУ.

Устройство стабилизации режима резания при токарной обработке деталей на оборудовании с ЧПУ содержит деталь 1, резец 2, исполнительные механизмы 4, два тепловых реле 7.1 и 7.2, два электроклапана 9.1 и 9.2, датчик перемещения 11, микроконтроллер 12 семейства Pic (порты Rb0, Rb1, Rb2, Rb4, Rb5, Rb6, Rb7 которого настроены на выход, а порт Rb3 настроен на вход), компьютер 13 и рабочий цилиндр 14, состоящий из двух воздушных камер 8.1 и 8.2, двух пластин белого олова 6.1 и 6.2 и поршня 10, жестко связанного с электродвигателем 5 и резцедержательным блоком 3.

Связи в устройстве стабилизации режима резания при токарной обработке деталей на оборудовании с ЧПУ расположены в следующем порядке: выход микроконтроллера 12 Rb0 соединен с входом электродвигателя 5, выход микроконтроллера 12 Rb1 соединен с входом первого теплового реле 7.1, выход микроконтроллера 12 Rb2 соединен с входом первого электроклапана 9.1, вход микроконтроллера 12 Rb3 соединен с выходом датчика перемещения 11, выход микроконтроллера 12 Rb4 соединен с входом второго электроклапана 9.2, выход микроконтроллера 12 Rb5 соединен с входом второго теплового реле 7.2, выход микроконтроллера 12 Rb6 соединен с входами исполнительных механизмов 4, которые воздействуют на резцедержательный блок 3, выход микроконтроллера 12 Rb7 соединен с входом компьютера 13. Рабочий цилиндр 14 жестко связан с электродвигателем 5 и резцедержательным блоком 3. Использование этих связей в устройстве позволит повысить качество обрабатываемых поверхностей на оборудовании с ЧПУ, стабилизировать режим резания при токарной обработке деталей и уменьшить энергетические затраты при работе устройства.

Устройство стабилизации процесса обработки деталей на оборудовании с ЧПУ работает следующим образом. До начала обработки детали с порта Rb0 микроконтроллера 12 на электродвигатель 5 поступает сигнал, и электродвигатель 5 подводит поршень 9 в положение 1, при котором равны расстояния N1=N2 (Фиг.2). После этого открываются два электроклапана 9.1 и 9.2, чтобы воздух попал в воздушные камеры 8.1 и 8.2. Затем электроклапаны 8.1 и 8.2 закрываются, и с портов Rb1 и Rb5 микроконтроллера 12 поступает сигнал на тепловые реле 7.1 и 7.2, которые нагревают пластины белого олова 6.1 и 6.2, находящееся внутри рабочего цилиндра 14. При нагреве пластин белого олова 6.1 и 6.2 на 13.2°С происходит их расширение на 27% (анизотропический эффект), что увеличивает давление P1 и Р2 в воздушных камерах 8.1 и 8.2, тем самым создавая высокое давление с обеих сторон поршня 10, что позволяет возвращать его в положение 1 при любых отклонениях как в положительную сторону (ΔN+, 2 положение поршня 9)(Фиг.3), так и в отрицательную сторону (ΔN-, 3 положение поршня 9) (Фиг.4). С момента процесса обработки детали 1 появляются возмущающие воздействия, которые могут переместить резец 2 как в положительную сторону ΔN+, так и в отрицательную ΔN- (Фиг.3 и 4).

При перемещении резца на величину ΔN+ в рабочем цилиндре происходит перемещение поршня из положения 1 в положение 2, при этом равенство давлений в воздушных камерах 8.1 и 8.2 нарушается Р1≠Р2. Давление в камере 8.1 Р1 увеличивается, а давление в камере 8.2 Р2 уменьшается, при этом вакуум в камере 8.2 стремится вернуть поршень из положения 2 в положение 1 до равенства величин давлений в камерах 8.1 и 8.2 (Р12).

С целью увеличения скорости перемещения поршня из положения 2 в положение 1 давление в воздушных камерах нагнетается с помощью нагрева и дальнейшего увеличения объема пластин белого олова.

При перемещении резца на величину ΔN- в рабочем цилиндре происходит перемещение поршня из положения 1 в положение 3, при этом равенство давлений в воздушных камерах 8.1 и 8.2 нарушается P1≠P2. Давление в камере 8.1 P1 уменьшается, а давление в камере 8.2 Р2 увеличивается, при этом вакуум в камере 8.1 стремится вернуть поршень из положения 3 в положение 1 до равенства величин давлений в камерах 8.1 и 8.2 (Р12).

С целью увеличения скорости перемещения поршня из положения 3 в положение 1, давление в воздушных камерах нагнетается с помощью нагрева и дальнейшего увеличения объема пластин белого олова.

Таким образом, предлагаемое устройство стабилизации процесса резания при токарной обработке деталей на оборудовании с ЧПУ позволяет повысить качество обрабатываемых поверхностей деталей и уменьшить энергетические затраты.

Устройство стабилизации режима резания при токарной обработке деталей на оборудовании с ЧПУ, содержащее резцедержательный блок, электродвигатель и исполнительные механизмы, отличающееся тем, что оно снабжено двумя тепловыми реле, двумя электроклапанами, датчиком перемещения, микроконтроллером семейства Pic с выходами Rb0, Rb1, Rb2, Rb4, Rb5, Rb6, Rb7 и входом Rb3, компьютером и рабочим цилиндром, состоящим из двух воздушных камер с пластинами белого олова и поршня, жестко связанного с электродвигателем и резцедержательным блоком, соединенными между собой, при этом выход Rb0 соединен с входом электродвигателя, выход Rbl соединен с входом первого теплового реле, выход Rb2 соединен с входом первого электроклапана, вход Rb3 соединен с выходом датчика перемещения, выход Rb4 соединен с входом второго электроклапана, выход Rb5 соединен с входом второго теплового реле, выход Rb6 соединен с входами исполнительных механизмов, а выход Rb7 соединен с входом компьютера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления токарным оборудованием с ЧПУ в режиме реального времени. .

Изобретение относится к области высокоточного станкостроения, в частности к автоматизированным системам управления токарным оборудованием с ЧПУ в режиме реального времени.

Изобретение относится к области высокоточной обработки металлов резанием с активным контролем размеров деталей. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для разрезания или деления полос, листов, в частности металлических полос, металлических листов. .

Изобретение относится к системам автоматического управления, в частности, процессом резания металла при механической обработке деталей. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к металлорежущим станкам и устройствам для управления подачей металлорежущих станков. .

Изобретение относится к станкостроению, в частности к области прогнозирования и управления точностью токарной обработки поверхности детали на оборудовании с ЧПУ. .

Изобретение относится к системам управления гибочным прессом и предназначено для использования с оборудованием, имеющим рабочий орган, выполненный с возможностью перемещения по известной траектории.

Изобретение относится к металлорежущим станкам, в частности к устройствам автоматического контроля и управления их электропривода

Способ включает установление величин тепловых смещений шпинделя станка в процессе обработки, введение коррекции в перемещение рабочих органов станка по управляемым осям координат и определение вида и параметров функций теплового смещения шпинделя станка для каждой частоты его вращения и при простоях, по которым рассчитывают величины тепловых смещений шпинделя станка в зависимости от времени работы на различных частотах вращения и от времени простоя, а в моменты достижения рассчитанных величин установленных допустимых значений осуществляют корректировку величины перемещения рабочих органов станка. Для расширения технологических возможностей установление величин и параметров функций тепловых смещений шпинделя станка производят для различных пространственных положений теплонагруженных деталей и узлов станка с изменением скорости теплонагружения и с учетом температуры окружающей среды при многократных испытаниях станка для получения статистических характеристик значений величин и параметров функций тепловых смещений шпинделя станка в рабочем объеме станка, а величины тепловых смещений шпинделя станка в зависимости от времени работы на различных частотах вращения и от времени простоя рассчитывают с требуемой установленной вероятностью непрерывно через заданные малые интервалы времени и в моменты достижения рассчитанных величин, установленных с заданной вероятностью допустимых значений, обусловленных требуемой точностью обработки, по каждой управляемой координате и осуществляют корректировку величины перемещения рабочих органов станка или механизмов микроперемещений деталей, которые устанавливают на рабочих органах станка. 7 ил., 1 табл.

Способ включает генерирование управляющих сигналов, поступающих на электромагнитные муфты автоматической коробки скоростей подач станка. Для повышения универсальности и расширения области применения профиль обрабатываемой детали представляют цифровой моделью в виде координат большого числа элементарных отрезков, вносят в память цифровой системы управления (ЦСУ). Затем в процессе обработки посредством ЦСУ определяют отклонения реального положения рабочего органа станка от исходного теоретического профиля и в зависимости от величины отклонения, направления подачи и угла наклона текущего элементарного отрезка профиля формируют управляющие сигналы, поступающие на электромагнитные муфты следящей подачи, которые переключают редуктор автоматической коробки скоростей для обеспечения автоматического отслеживания траектории движения рабочего органа станка в отношении положения линии каждого элементарного отрезка. При этом выбор ведущей и следящей подачи определяют автоматически в зависимости от угла наклона каждого элементарного отрезка, а интервалы включения и выключения следящей подачи и частоту ее работы определяют по приведенным формулам. Моменты включения и выключения следящей подачи определяют в зависимости от качества обработанной поверхности, заданного диапазоном расчетных значений указанных отклонений положения рабочего органа станка и шириной зоны слежения. 2 ил.

Изобретение относится к области общего и специального машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства, а именно при токарной обработке длинных деталей типа вал, и, в частности, при обработке валопроводов движительно-рулевых колонок (ДРК). Способ адаптивного управления обработкой валопроводов ДРК включает генерирование сигналов управления, поступающих на электропривод поперечной подачи каретки с резцедержателем, при этом в плоскости, проходящей через вершину резца перпендикулярно оси центров станка, с помощью оптоэлектронных датчиков контролируют горизонтальные и вертикальные отклонения суппорта от оси центров станка, величину которых компенсируют за счет дополнительного перемещения каретки с резцедержателем, причем величину перемещения определяют по предлагаемой формуле. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к станкостроению, и предназначен для управления осевыми температурными деформациями рабочих органов металлорежущих станков. Измеряют температуры передней и задней стенок колонны 2 и шпиндельной бабки 1 и по ним определяют значение средних избыточных температур передней и задней стенок колонны 2 и шпиндельной бабки 1. Для заданной величины осевых температурных деформаций рабочих органов станка вычисляют допустимое значение избыточной температуры шпиндельной бабки и сравнивают полученное значение со средним значением температуры шпиндельной бабки 1. При неравенстве значения избыточной температуры шпиндельной бабки и среднего ее значения осуществляют изменение температуры шпиндельной бабки 1. Обеспечивается повышение точности управления, расширение технологических возможностей, увеличение надежности и стабильности взаимного осевого положения рабочих органов (1, 4, 5) металлорежущего станка в период его работы. 2 ил.

Изобретение относится к механической обработке материалов и управлению точностью обработки изделий при использовании станков с ЧПУ. Сущность изобретения заключается в том, что в способе адаптивной обработки изделий на станках с ЧПУ обеспечивается автоматизированная компьютерная поддержка измерений на обрабатывающем оборудовании с ЧПУ с интеграцией механической обработки и измерений в одной управляющей программе посредством применения предложенной программы (программной подсистемы CAIT) комплексно взаимосвязанной и представляющей единое целое с CAD/CAM-системой, обладающей функцией выделения или распознавания комплексов конструкторско-технологических элементов (КТЭ) обрабатываемых деталей. Обеспечивается повышение точности обработки, снижение затрат на оснащение процессов обработки, повышение производительности изготовления деталей на станках с ЧПУ, упрощение и ускорение технологической подготовки производства. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для определения оптимальной скорости резания при работе на выбранном технологическом оборудовании. Согласно изобретению осуществляется предварительная обработка заготовки при разных скоростях резания с записью сопровождающих вибраций и с последующим выделением посредством полосовых фильтров высокочастотной и низкочастотной составляющих вибраций и определением амплитудных значений указанных составляющих. За величину оптимальной скорости резания принимают значение скорости, при которой отношение упомянутых значений амплитуд высокочастотной составляющей к низкочастотной минимально. 3 ил.

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для управления линейными перемещениями исполнительных узлов металлорежущего станка с ЧПУ. Управление исполнительных узлов в процессе обработки деталей осуществляется по измеренным и определенным средним избыточным температурам: ходовых винтов, противоположных стенок корпусных деталей, несущих ходовые винты, в направлении продольной оси ходовых винтов, оси вращения шпинделя и вдоль стенок шпиндельной бабки, которые расположены перпендикулярно оси вращения шпинделя. При этом производят выравнивание температуры противоположных стенок корпусных деталей, несущих ходовые винты в направлении продольной оси ходовых винтов, стенок шпиндельной бабки, перпендикулярных оси шпинделя, до момента достижения попарного равенства температур, после чего с помощью системы ЧПУ через равные периоды времени осуществляют управление текущим положением исполнительных узлов металлорежущего станка по соответствующим корректирующим сигналам. Изобретение позволяет повысить уровень точности перемещений исполнительных узлов, расширить технологические возможности станка, увеличить надежность. 3 ил.

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано для повышения точности токарной обработки серийных некруглых деталей при наличии на обрабатываемой поверхности зон прерывистого резания. В устройстве реализован принцип самообучения, обеспечивающий минимальные систематические от детали к детали ошибки формы, при этом минимизируются и случайные ошибки, вызванные смещением указанных зон. Эффект достигается посредством отключения интегральной составляющей в регуляторе положения режущего инструмента в зонах отсутствия резания. Технический результат - повышение точности токарной обработки серийных некруглых деталей в условиях случайного от детали к детали смещения зон прерывистого резания. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Технический результат - повышение качества обработанной поверхности и геометрической точности детали. Способ автоматического управления копировальным токарным станком с автоматической коробкой скоростей подач станка, содержащей электромагнитные муфты, включает задание теоретического профиля поверхности обрабатываемой детали в виде отрезков линий. При этом генерируют управляющие импульсы следящей подачи uy(СП) при постоянстве напряжения управления ведущей подачи uy(ВП)=const на электромагнитные муфты автоматической коробки скоростей подач станка. Первый форсирующий импульс генерируют длительностью, соизмеримой с постоянной времени электромагнитной муфты, по окончании которого генерируют импульсы управления длительностью τи с постоянной частотой следования fшим=1/Tшим, где Tшим - период генерирования управляющих импульсов. При этом частоту импульсов выбирают из условия непрерывности тока в обмотке электромагнитной муфты, а длительность - в зависимости от угла наклона отслеживаемого отрезка теоретического профиля поверхности обрабатываемой детали. 2 ил.

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к системам контроля и управления точностью обработки деталей

Наверх