Система автоматического управления положением инструмента металлорежущего станка

 

382065

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹ 323766

Заявлено 15.VI I.1971 (№ 1681570/25-8) с присоединением заявки №

Приор итет

Опубликовано 22.V.1973. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 26.XI.1973

i!. Кл. С 05Ь 19 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и атирытий

УДК 62-503.55(088.8) В. С. Васильев, В. Г. Зусман, И. А. Вульфсон, М. С. Гор кйи, Авторы изобретения

Г. В. Бронштейн и Е. Р. Гордон

Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков

Заявитель

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ

ИНСТРУМЕНТА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА

По основному авт. св. № 323766 известна система автоматического управления положением инструмента металлорежущего станка, содержащая блок управления перемещением рабочего органа с инструментом по двум координатам с заданием информации об окончательном черновом контуре детали в цифровом коде; блок для определения положения инструмента в начале каждого чернового прохода; блок сравнения действительного положения инструмента с заданным программой; блок запоминания положения инструмента в момент встречи его с заданным программой окончательным черновым контуром детали.

Недостатком известной системы является то, что она не позволяет обрабатывать детали из заготовок произвольной формы типа ступенчатых поковок и т. п. Кроме того, система, реагируя на изменение твердости заготовки, изменяет глубину резания, тогда как в ряде случаев экономически более целесообразно было бы изменение подачи. При этом назначение исходной глубины резания с учетом быстродействия привода, колебания твердости заготовки и других параметров резания должно предусматривать большой запас по длине режущего лезвия инструмента, что приводит к неполному использованию возможностей инструмента и потере производительности.

Предложенная система устраняет указанные недостатки и расширяет технологические возможности станка за счет того, что в нее введены датчик для определения предельной

5 глубины резания, взаимодействующий с контуром заготовки, установленный непосредственно на резце вблизи режущего лезвия на расстоянии от вершины, примерно равном длине режущего лезвия, и блок анализатора

1О сигналов датчика и устройства для измерения силового параметра резания, вырабатывающий в блок управления перемещением инструмента сигнал, определяющий возможность движения инструмента по одной из коорди15 натных осей или двум осям одновременно с сохранением или изменением величины подачи.

Датчик предельной глубины размещен на

20 задней грани резца под режущим лезвием и выполнен в виде сопла, подключенного к пневмосистеме высокого давления, снабженной преобразователем давления в электрический сигнал.

25 Такое конструктивное исполнение обеспечивает простоту встройки датчика в резец, надежность его работы и защиту от стружки и охлаждающей жидкости в зоне резания.

На фиг. 1 показана блок-схема системы;

30 на фиг. 2, 3, 4 — конструктивная схема датчика предельной глубины резания; фиг. 5, 6, 7 поясняют принцип работы системы.

Предлагаемая система включает блок 1 управления перемещением рабочего органа 2 с инструментом по двум координатам с заданием информации об окончательном черновом контуре детали в цифровом коде; блок 8 для определения положения инструмента в начале каждого чернового прохода; блок 4 сравнения действительного положения инструмента с заданным программой; блок б запоминания положения инструмента в момент встречи его с заданным программой окончательным черновым контуром детали; устройство б для измерения силового параметра резания.

Дополнительно система включает датчик 7 предельной глубины резания и блок 8 анализатора сигналов датчика 7 и устройства б.

Датчик 7 представляет собой сопло-втулку 9, установленное на задней грани резца 10 в отверстии державки под пластиной твердого сплава (в частном случае может быть предусмотрено сверление или канавка непосредственно в самой пластине) . Расстояние от отверстия сопла до вершины резца 4р,д принимается примерно равным длине режущего лезвия.

В державке резца имеется канал 11 для подключения сопла к пневмосистеме высокого давления, снабженной преобразователем 12 давления воздуха в электрический сигнал.

Принцип работы преобразователя аналогичен принципу работы его в измерительных схемах с пневмодатчиками для размерных измерений.

Между торцом сопла и главной режущей кромкой предусматривается зазор о, предупреждающий касание сопла о поверхность обработки при резании. При необходимости сопло выполняется сменным и регулируемым по размеру 6.

При наличии датчика 7 и блока 8 работа системы осуществляется следующим образом.

В исходном положении (фиг, 5, 6) резец устанавливается блоком 1 в точку О начала программируемого окончательного чернового контура 18 детали. В этом положении включается максимальная рабочая подача.

Момент соприкосновения инструмента и детали фиксируется либо датчиком 7, либо устройством б, либо одновременно тем и другим.

При этом блок 8 в случае срабатывания датчика 7 (припуск /) 4р,д) выдает команду на прекращение перемещения по Х и включение движения по У, пока датчик не выйдет на границу контура заготовки.

В случае (фиг. 6), если соприкосновение инструмента и детали сопровождается только сигналом устройства б (1 < @pea) блок 8 выдает команду перехода с максимальной на рабочую подачу, которая в дальнейшем может также регулироваться по измеряемому устройством б силовому параметру Рр .

Если в процессе обработки имеет место превышение величиной Fpea предельного значе882065

4 ния Р,р,д, являющегося силовым ограничением системы СПИД, то в зависимости от сигнала датчика 7 блок 8 может выдавать следующие команды в блок 1.

При Fpea ) Р,рд и < < ярд (нет сигнала датчика), что может соответствовать, например, повышенной твердости заготовки или завышенной подаче по сравнению с подачей, определяемой из условий Fp — — Р р,д и t = t,, 10 блок 8 выдает команду на уменьшение подачи

Ррез = Fnpед.

При Fpee)Fnpeg и 1)4ред (есть сигнал датчика) блок 8 анализирует скорость нарастания силового параметра и в зависимости от ее

15 величины выдает команды либо на прекращение по Х и включение движения по У (как и в случае соприкосновения), если имеет место резкое увеличение припуска и соответственно силового параметра, либо на включение до20 полнительно подачи по У, не прекращая подачи по Х, в случае плавного увеличения припуска; при этом скорость подачи по У может функционально связываться с величиной скорости нарастания силового параметра.

25 В слУчае, если t < fрд (датчик вне контУРа заготовки), что определяется из условий

Рр„< Р р,д и величина подачи не меньше, чем для Fpee = Fnpep и 1 = tnpep блок 8 блокирует сигнал датчика даже при случайном перекры30 тии стружкой отверстия сопла («ложной» команде).

При использовании датчика 7 и блока 8 возможна обработка ступенчатых заготовокслюбыми перепадами диаметров и крутизной сту35 пеней до 90 (фиг. 7).

В этом случае резец имеет угол в плане

rp) 90, как это обычно принято для проходных резцов, выполняющих также функции подрезки. Управление траекторией перемеще40 ння инструмента аналогично описанному.

На фиг. 7 примерно показан характер траектории движения инструмента в первом проходе при обработке ступенчатой заготовки.

Таким образом, наличие датчика предель45 ной глубины резания и блока анализатора сигналов датчика и устройства для измерения силового параметра резания позволяет значительно расширить технологические возможности системы, более точно определить функции

50 управления перемещением инструмента, как по траектории, так и по подаче, более полно использовать режущие возможности инструмента и повысить производительность при черновой многопроходной обработке.

При этом размещение датчика на задней грани резца под режущим лезвием и вблизи

его позволяет предохранить датчик от непосредственного воздействия сходящей по передней грани стружки и от охлаждающей жидко60 сти в зоне резания.

Выполнение датчика в виде пневматического сопла позволяет сравнительно просто встраивать его в конструкции черновых резцов и других инструментов, а применение высокого дав65 ления позволяет обеспечить надежность его

382065 работы и невосприимчивость к загрязнению мелкой стружкой и охлаждающей жидкостью.

При использовании датчика предельной глубины упрощаются функции блока 8, так как отпадает необходимость в арифметических операциях, связанных с вычислением координаты У„ установки инструмента в начале прохода.

Предмет изобретения

1. Система автоматического управления положением инструмента металлорежущего станка по авт. св. 323766, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности обработки на станке деталей из заготовок произвольной формы, в том числе ступенчатых с большими и резкими перепадами диаметров ступеней, и повышения безопасности и эффективности обработки, в систему введены датчик для определения предельной глубины резания, взаимодействующий с контуром заготовки, установленный непосредственно на резце вблизи режущего лезвия на расстоянии от вершины, примерно равном длине режущего лезвия, а также блок анализатора сигна5 лов датчика и устройства для измерения силового параметра резания, вырабатывающий в блок управления перемещением инструмента сигнал, определяющий возможность движения инструмента по одной из координат10 ных осей или двум осям одновременно с сохранением или изменением величины подачи.

2. Система по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения надежности работы и защиты датчика от стружки и охлаждающей

15 жидкости в зоне резания и упрощения его установки на резце, датчик размещен на задней грани резца под режущим лезвием и выполнен в виде сопла, подключенного к пневмосистеме высокого давления, снабженной

20 преобразователем давления в электрический сигнал.

382065

Редактор Н. Перышкова

Заказ 3525,4 Изд. М 1523 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2!

Составитель Т. Юдахина

Техред Л. Богданова

Корр ектс р ы; А. Дзесова и М. Лейзерман