Устройство контроля волнистости обрабатываемой поверхности в процессе фрезерования

Изобретение относится к машиностроению, в частности к фрезерным станкам, и может быть использовано для контроля волнистости обрабатываемых поверхностей в процессе фрезерования. Устройство содержит средство съема информации, выполненное в виде двух датчиков виброперемещений, которые установлены в горизонтальной плоскости центральной зоны шпинделя фрезерного станка ортогонально друг к другу и коммутационно соединены посредством токосъемника со средствами сбора и обработки информации и с компьютером. В той же горизонтальной плоскости устройство оснащено регулируемым противовесом, обеспечивающим высокоточную балансировку датчиков виброперемещений. На станине фрезерного станка установлен лазерный датчик, а в центральной зоне шпинделя размещены под технологически регламентированным углом к его поверхности отражательные элементы в количестве, соответствующем числу зубьев фрезы. При этом лазерный датчик установлен с возможностью фокусировки на отражательные элементы в процессе фрезерования заготовки и коммутационно связан со средствами сбора и обработки информации. Датчики виброперемещений зафиксированы непосредственно на шпинделе в его центральной зоне. Повышается точность определения параметров волнистости последней. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к фрезерным станкам и может быть использовано для контроля волнистости обрабатываемых поверхностей в процессе фрезерования.

Из уровня техники известно техническое решение, заключающееся в том, что на основе измерения траекторий оси фрезы в процессе фрезерования определяют величину динамических смещений режущих кромок ножей относительно базовой плоскости, что позволяет определить отклонение от расчетной траектории резания (Авторское свидетельство РФ №1749028, B27C 1/00, 1990 г.).

К недостаткам известного технического решения следует отнести недостаточную точность контроля за динамикой смещения режущих кромок ножей относительно плоскости резания, что искажает реальную картину резания и, в конечном итоге, снижает точность контроля за геометрическими параметрами обрабатываемой поверхности в процессе фрезерования.

Наиболее близким техническим решением из уровня техники по технической сущности и достигаемому результату является устройство диагностирования шпиндельного узла фрезерного станка, содержащее средства съема информации в виде двух бесконтактных датчиков перемещения, установленных в горизонтальной плоскости в зоне измерительного кольца ортогонально друг другу, и одного бесконтактного датчика, установленного в зоне торца шпинделя, функционально обеспечивающего возможность дистанционного съема информации при смещении последнего в вертикальной плоскости, а также средства сбора и обработки информации с возможностью определения отклонений формы поверхности от допустимых значений, в частности, параметров волнистости и шероховатости поверхности. (Патент на полезную модель РФ №98348, B23C 1/06,2010 г.).

Недостатком известного технического решения является невозможность получения по собранной информации репрезентативных данных по волнистости обрабатываемой поверхности, в частности по максимальной и средней высоте волнистости, а также по максимальному и среднему шагу волнистости.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности в процессе фрезерования снятие сигнала в момент возникновения контакта каждого зуба фрезы с обрабатываемой поверхностью детали, что в свою очередь позволит повысить точность определения параметров волнистости последней.

Поставленный технический результат достигается тем, что устройство контроля волнистости обрабатываемой поверхности в процессе фрезерования, содержащее средство съема информации в виде двух датчиков виброперемещений, установленных в горизонтальной плоскости в центральной зоне шпинделя ортогонально друг другу, а также средства сбора и обработки информации, коммутационно связанные с упомянутыми датчиками, согласно изобретению оно дополнительно содержит лазерный датчик и отражательные элементы, при этом отражательные элементы зафиксированы в центральной зоне шпинделя под технологически регламентированным углом к его поверхности и их количество соответствует числу зубьев фрезы, а лазерный датчик установлен с возможностью фокусировки луча на поверхность отражательных элементов и коммутационно связан со средствами сбора и обработки информации.

Целесообразно также, чтобы устройство дополнительно было оснащено регулируемым противовесом, установленным на шпинделе.

Оптимально, чтобы устройство дополнительно было снабжено токосъемником.

Устройство контроля волнистости обрабатываемой поверхности в процессе фрезерования поясняется графическими материалами, где:

- на фиг.1 схематично изображено устройство контроля волнистости обрабатываемой поверхности в процессе фрезерования;

- на фиг.2 изображено сечение А-А устройства;

- на фиг.3 изображена схема построения геометрического образа обрабатываемой поверхности.

Заявленное устройство контроля волнистости обрабатываемой поверхности в процессе фрезерования содержит средство съема информации, выполненное в виде двух датчиков 1 виброперемещений, которые установлены в горизонтальной плоскости центральной зоны шпинделя 2 фрезерного станка ортогонально друг к другу, и коммутационно соединены посредством токосъемника 3 со средствами 4 сбора и обработки информации и с компьютером 5. В той же горизонтальной плоскости устройство оснащено регулируемым противовесом 6, обеспечивающим высокоточную балансировку датчиков 1 виброперемещений. Устройство также содержит лазерный датчик 7, установленный на станине фрезерного станка, а в центральной зоне шпинделя 2 размещены под технологически регламентированным углом к его поверхности отражательные элементы 8 в количестве, соответствующем числу зубьев фрезы 9. При этом лазерный датчик 7 установлен таким образом, что его фокусировка направлена на поверхность отражательных элементов 8 в процессе фрезерования заготовки 10 и коммутационно связан со средствами 4 сбора и обработки информации, а датчики 1 виброперемещений зафиксированы непосредственно на шпинделе 2 в его центральной зоне. На фрезе 9 имеются зубья 11, 12, 13, 14, которые производят обработку заготовки 10.

Заявленное устройство контроля волнистости обрабатываемой поверхности в процессе фрезерования работает следующим образом.

При обработке заготовки 10 фрезой 9 из-за возникающих при этом нагрузок на шпиндель 2 происходит перемещение оси фрезы 9 по траектории формообразования. Это перемещение фиксируется в декартовой системе координат с помощью двух датчиков 1 виброперемещений. Сигналы от датчиков 1 виброперемещений посредством токосъемника 3 подаются на средства 4 сбора и обработки информации и на компьютер 5. В процессе фрезерования лазерный датчик 7, установленный на станине фрезерного станка, сканирует своим лучом по поверхности шпинделя 2 в зоне размещения отражательных элементов 8. Результаты сканирования в виде электрических сигналов подаются на средства 4 сбора и обработки информации и на компьютер 5. В тот момент, когда лазерный луч датчика 7 падает на отражательные элементы 8, установленные под технологически регламентированным углом, величина сигнала резко увеличивается, что позволяет проставлять метки для зубьев 11, 12, 13, 14 фрезы 9 при построении геометрического образа обработанной поверхности (фиг.3), соответствующих максимуму выборки зубьев 11, 12, 13, 14 обрабатываемой поверхности, или минимуму волнистости поверхности в этой же точке. При этом число отражательных элементов 8 соответствует числу зубьев 11, 12, 13, 14 фрезы 9 и они имеют ориентацию, соответствующую положению вершин зубьев 11, 12, 13, 14 этой фрезы 9. Установка датчиков 1 виброперемещений вызывает необходимость в осуществлении балансировки, которая реализуется регулируемым противовесом 6, закрепленным на шпинделе 2 в горизонтальной плоскости крепления датчиков 1 виброперемещений. Сигналы от датчиков 1 виброперемещений и лазерного датчика 7, поступившие в компьютер 5, обрабатываются по специально разработанной программе, которая производит построение траекторий оси фрезы 9 и геометрического образа обрабатываемой поверхности заготовки 10. Для этого на траектории оси фрезы 9 находятся точки, соответствующие положениям зубьев 11, 12, 13, 14 фрезы 9. Эти точки О1, О2, О3, О4 являются центрами окружностей, по которым движутся вершины зубьев 11, 12, 13 14 фрезы 9 и по которым производится снятие стружки с обрабатываемой поверхности заготовки 10, при этом радиус снятия стружки у всех равен R. Последовательное построение этих дуг для вершин режущих зубьев 11, 12, 13, 14 фрезы 9 позволяет произвести построение геометрического образа обрабатываемой поверхности при этом зубья 11, 12, 13, 14 будут обрабатывать заготовку на разных уровнях по высоте, что характеризуется отрезками х3-1, х3-2, х3-4. На основе построенного геометрического образа производится расчет параметров волнистости обрабатываемой поверхности: максимальная и средняя высота волнистости, максимальный и средний шаг волнистости. Полученная информация выводится на экран монитора средства 4 сбора и обработки информации и сравнивается с величинами допусков на параметры волнистости, которые указаны на рабочем чертеже на обрабатываемую деталь. В том случае, если рассчитанные показатели волнистости укладываются в пределах допуска, то продолжается изготовление детали. В том случае, если рассчитанные показатели волнистости будут превосходить допуски, то производится остановка технологического процесса и принимаются меры по изменению технологического режима и/или замене режущего инструмента.

Таким образом, заявленное техническое решение позволяет повысить точность определения параметров волнистости за счет обеспечения получения сигнала при контакте каждой из режущих кромок лезвий фрезы с поверхностью обрабатываемой детали непосредственно в процессе резания.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном устройстве отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении может найти применение для контроля волнистости в процессе фрезерной обработки;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условию патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему и подлежит правовой охране в качестве изобретения.

1. Устройство для контроля волнистости обрабатываемой поверхности в процессе фрезерования, содержащее средство съема информации в виде двух датчиков виброперемещений, установленных в горизонтальной плоскости в центральной зоне шпинделя фрезы ортогонально друг другу, и средства сбора и обработки информации, коммутационно связанные с упомянутыми датчиками, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено лазерным датчиком и отражательными элементами, при этом отражательные элементы зафиксированы в центральной зоне шпинделя под технологически регламентированным углом к его поверхности, а их количество соответствует числу зубьев фрезы, причем лазерный датчик установлен с возможностью фокусировки луча на поверхность отражательных элементов и коммутационно связан со средствами сбора и обработки информации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно оснащено регулируемым противовесом, установленным на шпинделе.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено токосъемником.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки резанием, в частности к способам крепления концевых фрез с цилиндрическим хвостовиком, в цанговом патроне, устанавливаемом в шпинделе станка.

Изобретение относится к области буровой техники и может быть использовано в технологии изготовления буровых шарошечных долот, предназначенных для бурения глубоких нефтяных и газовых скважин, а также взрывных скважин на шахтах и карьерах горнорудной промышленности.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к производству буровой техники, в частности буровых долот. .

Изобретение относится к области машиностроения, обработке резанием. .

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к обработке профиля поверхности катания колесных пар железнодорожного транспорта. .

Изобретение относится к области металлообрабатывающей промышленности, в частности к обработке на фрезерных станках. .

Изобретение относится к области станкостроения и предназначено для определения силы сцепления нароста с передней поверхностью инструмента при быстром отводе фрезы из зоны резания для получения корней стружек.

Изобретение относится к обработкe активных материалов. .

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано на сверлильно-фрезерных станках для обработки наружного контура и фигурных пазов в печатных платах.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении шлицевых соединений путем сочетания операций строгания и фрезерования. Режущий инструмент может продвигаться по всей используемой части шлицевого элемента и вытачивать углубление для инструмента в лицевой поверхности прилегающей детали, такой как уступ, перед отводом в обратном направлении с повторением цикла. Приведены конструктивные особенности выполнения охватываемого и охватывающего шлицевых устройств шлицевого соединительного устройства и варианты способов изготовления шлицов. Увеличивается прочность шлицевого соединения. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для установки осевых двухлезвийных инструментов в цанговом патроне, устанавливаемом в шпинделе станка. Способ включает позиционирование цилиндрического хвостовика инструмента внутри цанги патрона с последующей его окончательной фиксацией в патроне. При позиционировании цилиндрического хвостовика инструмента сначала на патрон наносят четыре метки с интервалом 60 градусов, а на хвостовик инструмента наносят одну метку, затем инструмент поворачивают, совмещая метку на хвостовике инструмента с метками на патроне. Измеряют радиальное биение инструмента. Окончательную фиксацию инструмента проводят по метке, которая соответствует минимальному значению радиального биения инструмента. Обеспечивается оптимальная установка инструмента и возможность использования способа на различных станках без специальной оснастки. 1 пр., 4 ил.

Изобретение относится к области металлообработки, а именно к изготовлению сменных режущих пластин с износостойким покрытием для металлорежущего инструмента. Способ включает изготовление основы и нанесение на нее износостойкого покрытия. Основу изготавливают из стальной полосы или листа путем вырубки. Износостойкое покрытие наносят толщиной более 0,3 мм методом детонационного напыления или порошковой наплавкой с последующим шлифованием пластины по боковым поверхностям с обеспечением затачивания режущих кромок. Повышается производительность изготовления сменных режущих пластин. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве технологической оснастки при обработке тонкостенных нежестких деталей. Виброгаситель закрепляется на тонкостенной детали при её фрезеровании и содержит корпус, заполненный вязкой средой. Внутри корпуса с возможностью перемещения относительно его стенок размещен груз с зазором, величина которого определена из условия обеспечения оптимального значения вязкого сопротивления колебаниям упомянутого груза. Обеспечивается интенсивное рассеивание энергии колебаний детали за счет сил вязкого сопротивления при перетекании вязкой среды, улучшается качество и точность обработки детали. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Виброгаситель предназначен для закрепления на детали на время обработки и содержит колебательную систему, состоящую из груза и демпфирующего элемента, создающего сопротивление перемещению груза. При этом демпфирующий элемент выполнен в виде поршневого амортизатора, размещенного в теле груза и имеющего шток, предназначенный для прикрепления виброгасителя к фрезеруемой тонкостенной нежесткой детали. Виброгаситель может быть снабжен размещенной в колебательной системе упругой подвеской груза, жесткость которой мала настолько, что собственная частота колебаний виброгасителя не превосходит нижней границы его рабочего диапазона. Достигается снижение амплитуды вибраций детали за счет интенсивного рассеивания энергии её колебаний. 1 з.п. ф-лы, 15 ил.
Наверх