Устройство для автоматической механической обработки тонкостенной детали

Авторы патента:

B23Q3/00 - Съемные устройства для крепления, поддерживания или установки в рабочее положение обрабатываемых изделий или режущих инструментов (рабочие столы или другие детали, например планшайбы, обычно не имеющие встроенных приспособлений для крепления обрабатываемых изделий B23Q 1/00; автоматическое управление и регулирование положения инструмента или обрабатываемого изделия B23Q 15/00; вращающиеся резцедержатели к токарным станкам B23B 3/24, B23B 3/26, бесприводные держатели инструментов B23B 29/00; револьверные головки B23B 29/24; инструменты для закрепления, соединения, разъединения или поддерживания B25B)

B23Q15/00 - Автоматическое управление подачей, скоростью резания или положением инструмента и(или) обрабатываемого изделия (программное управление G05B 19/00,например числовое программное управление G05B 19/18)[3]

Владельцы патента RU 2559081:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) (RU)

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов точной механической обработки тонкостенных деталей, подверженных механической деформации в процессе обработки. Устройство содержит вращающийся шпиндель с режущим инструментом (например, торцевой фрезой, сверлом, разверткой, дисковой фрезой и т.д.), свободно перемещаемый в пространстве первым манипулятором, оснащенным первой системой управления, устройство поддержки с присосками, располагаемое с противоположной стороны от режущего инструмента по отношению к обрабатываемому участку тонкостенной деформируемой детали, свободно перемещаемое в пространстве вторым манипулятором, оснащенным второй системой управления, стереокамеру, помещаемую и закрепляемую определенным образом в пространстве вблизи детали так, чтобы с ее помощью можно было точно определять отмеченные маркером на детали места ее предстоящей механической обработки, и устройство программного управления, соединенное с первой и второй системами управления, а также со стереокамерой и с приводами шпинделя и присосок. Технический результат: обеспечение автоматической механической поддержки не жестко закрепленных обрабатываемых участков деталей, подверженных деформациям в процессе силовой механический обработки, с помощью автоматически перемещаемого манипулятором поддерживающего устройства. 1 ил.

Известно устройство для автоматической механической обработки, содержащее исполнительный инструмент, установленный на манипуляторе, выполненном с возможностью свободного перемещения в пространстве, оснащенном системой управления (см. RU №2356721, МПК B24B 51/00, 2009).

Недостатком этого устройства является невозможность его использования для обработки тонкостенных деталей, например, типа оболочечных конструкций, подверженных механической деформации в процессе обработки.

Известно также устройство для механической обработки тонкостенной детали, содержащее держатель обрабатывающего инструмента и средство для компенсации упругих деформаций детали, выполненное с возможностью передачи детали компенсирующего усилия, противоположного усилию обрабатывающего инструмента (см. SU №1355452, МПК B23Q 15/00, 1987 г.).

Данное устройство по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому решению. Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для обработки на токарных станках деталей ограниченного поперечного сечения (типа валов) и не может быть использовано для обработки тонкостенных деталей типа оболочечных конструкций, выполненных из металлов, конструкционных материалов, пластмасс и др., отдельные части (участки) которых при механических воздействиях инструмента значительно деформируются.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является устранение указанного выше недостатка и, в частности, обеспечение высокой точности автоматической механической обработки тонкостенных деталей из металлов, конструкционных материалов, пластмасс и др., отдельные части (участки) которых при механических воздействиях инструмента значительно деформируются.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого решения, выражается в обеспечении автоматической механической поддержки не жестко закрепленных обрабатываемых участков деталей, подверженных деформациям в процессе силовой механический обработки, с помощью автоматически перемещаемого манипулятором поддерживающего устройства.

Поставленная задача решается тем, что устройство для автоматической механической обработки тонкостенной детали, содержащее режущий инструмент, отличается тем, что оно снабжено вращающимся шпинделем для режущего инструмента, свободно перемещаемым в пространстве первым манипулятором, оснащенным первой системой управления шпинделем, устройством поддержки детали с присосками, располагаемым с противоположной стороны от режущего инструмента по отношению к обрабатываемому участку детали и свободно перемещаемым в пространстве вторым манипулятором, оснащенным второй системой управления перемещением устройства поддержки детали, стереокамерой, закрепленной вблизи детали, для определения отмеченных маркером на детали мест предстоящей механической обработки, и устройством программного управления, соединенным с первой и второй системами управления, а также со стереокамерой и приводами шпинделя и присосок.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с его аналогом и прототипом свидетельствует о его соответствии критерию «Новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают точную автоматическую механическую обработку отдельных участков легко деформируемых деталей.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для автоматической механической обработки тонкостенной детали.

Это устройство содержит режущий инструмент 1 (например, торцевую фрезу, сверло, развертку, дисковую фрезу и т.д.), который снабжен вращающимся шпинделем 2, свободно перемещаемым в пространстве первым манипулятором 3, оснащенным первой системой 4 управления шпинделем 2. Также оно снабжено устройством 5 поддержки детали 6 с присосками 7, располагаемым с противоположной стороны от режущего инструмента 1 по отношению к обрабатываемому участку детали 6 и свободно перемещаемым в пространстве вторым манипулятором 8, оснащенным второй системой 9 управления перемещением устройства 5 поддержки детали 6, стереокамерой 10, закрепленной вблизи детали 6, для определения отмеченных маркером на детали 6 мест 11 ее предстоящей механической обработки, и устройством программного управления 12, соединенным с первой 4 и второй 9 системами управления, а также со стереокамерой 10 и с приводами шпинделя 1 и присосок 7.

Кроме того, на чертеже показано обозначенное буквой А направление рабочего перемещения шпинделя 2 с режущим инструментом 1.

Предложенное устройство работает следующим образом. Тонкостенная деталь 6 произвольным образом фиксируется в пространстве, но ее отдельные части при механических воздействиях на них со стороны режущего инструмента 1, возникающих в процессе механической обработки этой детали, могут неизвестным заранее образом деформироваться, изменяя пространственное расположение и ориентацию ее обрабатываемых участков, что приводит к появлению брака или разрушению детали.

Для полного исключения указанной деформации обрабатываемый участок детали 6 должен быть жестко зафиксирован. Для этого стереокамера 10 фиксируется в пространстве таким образом, чтобы с ее помощью по команде, поступающей от устройства программного управления 12, можно было точно определить пространственные координаты очередного отмеченного маркером места 11 на тонкостенной детали 6 для ее последующей механической обработки. Стереокамера 10 с учетом ее текущего пространственного положения, которое может изменяться, передает координаты и ориентацию очередного обнаруженного места обработки в устройство программного управления 12, которое на основе этой полученной информации формирует программные сигналы и подает их в систему 9 управления приводами второго манипулятора 8, который перемещает устройство 5 поддержки детали 6 в нужное место 11 обрабатываемой детали 6 (с противоположной стороны от режущего инструмента 1) до касания присосок 7 с поверхностью этой детали 6. После этого касания устройство программного управления 12 подает сигнал на приводы присосок 7, которые с помощью второго манипулятора 8 жестко фиксируют обрабатываемый участок детали 6 в пространстве.

После фиксации очередного обрабатываемого участка 11 детали 6 устройство программного управления 12 подает команды в систему 4 управления приводами первого манипулятора 3, который перемещает шпиндель 2 с режущим инструментом 1 в направлении А обрабатываемой поверхности детали 6. При этом режущий инструмент 1 с требуемой точностью обеспечивает выполнение необходимой механической операции по командам, поступающим от устройства программного управления 12, на уже жестко закрепленном участке 11 детали 6.

После завершения выполнения указанной операции устройство программного управления 12 подает команды управления на приводы присосок 7 для их отключения и во вторую систему 9 управления приводами второго манипулятора 8 для перемещения устройства 5 поддержки детали 6 на новый участок, определенный стереокамерой 10. Указанная последовательность операций продолжается до полного завершения обработки всех отмеченных маркером участков механической обработки детали 6.

Устройство для автоматической механической обработки тонкостенной детали, содержащее режущий инструмент, отличающееся тем, что оно снабжено вращающимся шпинделем для режущего инструмента, свободно перемещаемым в пространстве первым манипулятором, оснащенным первой системой управления шпинделем, устройством поддержки детали с присосками, располагаемым с противоположной стороны от режущего инструмента по отношению к обрабатываемому участку детали и свободно перемещаемым в пространстве вторым манипулятором, оснащенным второй системой управления перемещением устройства поддержки детали, стереокамерой, закрепленной с возможностью определения отмеченных маркером на детали мест предстоящей механической обработки, и устройством программного управления, соединенным с первой и второй системами управления, а также со стереокамерой и приводами шпинделя и присосок.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для держателей инструментов, в частности расточных головок, зажимных патронов или оправок фрез. Державка содержит демпфирующее средство в виде удлиненного тела, которое расположено в установочном теле, соединенном одним концом с телом держателя инструмента и имеющем на своем другом конце концевой фитинг для установки инструмента.

Устройство для крепления нежестких заготовок // 2546953

Изобретение относится к станкостроению, а именно к оснастке для металлорежущих станков, и может быть использовано для установки и крепления на металлорежущих станках нежестких крупногабаритных заготовок, например роторных дисков газотурбинных двигателей.

Способ изготовления резьбовой муфты для обсадных и насосно-компрессорных труб // 2539282

Изобретение относится к области бурения грунта или горных пород, добычи нефти, газа, а именно к способам изготовления резьбовых муфт для обсадных и насосно-компрессорных труб.

Способ изготовления аэродинамических поверхностей лопаток роторов газотурбинных двигателей на станках с чпу // 2500506

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке профиля пера рабочих лопаток газотурбинных двигателей. Способ основан на выборе безопасной частоты вращения шпинделя, обеспечивающей исключение резонанса между частотами колебаний фрезы, воздействующих на обрабатываемую поверхность, и собственными частотами обрабатываемой лопатки, которую закладывают в управляющие программы обработки.

Гибкая автоматизированная система базирования // 2495738

Изобретение относится к приспособлениям для крепления-зажима деталей, более конкретно к способам и устройствам для базирования сложнопрофильных нежестких деталей на многокоординатных станках, которое может быть использовано в авиакосмической и других отраслях промышленности.

Круговая аэростатическая направляющая для металлорежущих станков (варианты) // 2494850

Группа изобретений относится к машиностроению, в частности к аэростатическим направляющим металлорежущих станков. Круговая аэростатическая направляющая для металлорежущих станков содержит микроканавки с подводящим воздух соплом, к которому подводится воздух под давлением.

Способ фрезерования на станках с чпу моделей лопаток роторов газотурбинных двигателей // 2481177

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиадвигателестроении при обработке профиля пера рабочих лопаток газотурбинных двигателей, в частности аэродинамических моделей лопаток роторов газотурбинных двигателей, имеющих малую толщину и осевые габариты 200-300 мм.

Зажимное устройство // 2480313

Зажимное устройство с зажимным кольцом и установочной деталью // 2477209

Устройство крепления деталей сложной формы для оборудования с чпу // 2470756

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к зажимным устройствам оборудования с ЧПУ. .

Устройство для механической обработки легко деформируемых деталей // 2549803

Способ автоматического управления копировальным токарным станком с автоматической коробкой скоростей подач станка // 2543020

Изобретение относится к машиностроению. Технический результат - повышение качества обработанной поверхности и геометрической точности детали.

Устройство автоматизированного контроля нагрузки на валу электродвигателя металлорежущего станка // 2481183

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

Устройство стабилизации режима резания при токарной оработке деталей на оборудовании с чпу // 2475346

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

Способ и устройство управления скоростью резания на токарном оборудовании с чпу // 2465115

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

Устройство для создания программ, устройство числового программного управления, способ создания программ // 2438849

Устройство прогнозирования и управления точностью токарной обработки деталей на оборудовании с числовым программным управлением (чпу) // 2386519

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

Способ и устройство управления точностью обработки деталей // 2379169

Изобретение относится к области управления точностью обработки деталей на станках с ЧПУ. .

Устройство обмена информацией между металлорежущим станком и передаточным устройством // 2365480

Изобретение относится к металлорежущим станкам, а именно к устройствам для автоматического управления станком и передаточным устройством. .

Устройство для коррекции погрешностей изготовления деталей на станках с чпу // 2359801

Изобретение относится к оборудованию для автоматизации работы технологического оборудования и может найти применение на станках с ЧПУ. .

Способ позиционирования проволочного электрода на вырезных электроэрозионных станках // 2572678

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к вырезной электроэрозионной обработке, и предназначено для позиционирования проволочного электрода на вырезных электроэрозионных станках. Способ включает установку на столе станка куба, грани которого строго ориентированы по направлениям координатных осей станка, при этом рабочий орган станка с регулируемой и нерегулируемой опорами перематываемого проволочного электрода последовательно перемещают в направлении координатных осей в плоскости стола станка до касания прилегающей и противолежащей относительно стола граней куба, причем используют куб, на двух гранях которого, перпендикулярных координатным осям в плоскости стола станка, выполнены по два наклонных паза, проходящих через прилегающее и противолежащее относительно стола ребра куба соответственно, касание проволочным электродом указанных ребер осуществляется последовательно в области наклонных пазов, а моменты касания проволочным электродом ребер куба определяют по возникновению вибраций в частотном диапазоне свыше 2 кГц, при этом в момент возникновения вибраций фиксируют координату рабочего органа, а величину корректирующего смещения δ регулируемой опоры проволочного электрода относительно нерегулируемой опоры по каждой из координатных осей в плоскости стола станка определяют по формуле: δ = -H/h (lн-lв), где H - расстояние между регулируемой и нерегулируемой опорами проволочного электрода, h - размер ребра куба, lн и lв - значения фиксируемой координаты рабочего органа в момент касания проволочным электродом прилегающего и противолежащего относительно стола ребер куба соответственно. Технический результат - повышение точности позиционирования проволочного электрода и сокращение времени выполнения операции. 3 ил.