Устройство для ротационного резания

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)965608

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.11.80 (21) 3001086/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l) M. Кл.

В 23 В 27)22

Гасударственный комитет местной промышленности (НПО «Прогресс» (? 1) Заявитель (54) УСТРОИСТВО Д,г1Я РОТАЦИОННОГО РЕЗАНИЯ

Изобретение относится к обработке материалов резанием, вращающимися чашечными резцами (ротационное резание).

Известно устройство для дробления стружки, содержащее резцедержатель с ротационным резцом в виде режущей чашки, установленной на шпинделе, смонтированном на подшипниках в корпусе. Корпус снабжен хвостовиком, ось которого проходит через вершину режущей чашки. В качестве привода для сообщения резцу качательно го движения на оси резцедержателя установлен двуплечий рычаг, на одном конце которого установлен толкатель, взаимодействующий с хвостовиком, а на другом — эксцентриковый ролик, взаимодействующий с обрабатываемой деталью. За счет того, что ось хвостовика проходит через вершину режущей чашки, положение ее вершины относительно обрабатываемой поверхности в течение всего времени обработки детали остается неизменным. Это способствует улучшению качества и точности обработки 11). 2о

Недостаток данного устройства заключается в том, что в п.роцессе работы при повышенных режимах резания происходит проскальзывание эксцентрикового ролика относительно обрабатываемой детали, причем, тем чаще, чем выше режимы. Это объясняется тем, что с увеличением глубины резания и подачи растут составляющие силы резания. Тем труднее их преодолевать и сообщать режущей чашке качательное движение. Кроме того, при повышенных скоростях резания, возвратная пружина, в силу своей инерционности, не успевает возвращать в исходное положение режущую чашку. В результате процесс стружкодробления нарушается.

Цель изобретения — повышение надежности стружкодробления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ротационного резания, включающем резцедержатель, ротационный резец, содержащий шпиндель с режущей чашкой, размещенный в корпусе, установленном на цапфе, ось которой проходит через вершину режущей чашки, привод для сообщения резцу качательного движения выполнен в виде закрепленного на корпусе резца электродвигателя, на валу которого установлены диск и шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатым сегментом, закрепленным на резцедержателе, на корпусе рез965608 ный 12, правый 13 (фиг. 2) и левый 14.

На шпинделе 4 резца закреплена шестерня

15, находящаяся в зацеплении с ведомой шестерней 16 тахогенератора 17, установленного на корпусе резца. Электродвигатель

7 содержит обмотку 18 якоря и обмотку 19 возбуждения. Датчик правого положения через элемент И вЂ” НЕ 20 соединен со входом а блока 21 управления, вход б которого через элемент И вЂ” НЕ 22 подключен к датчику

12 центрального положения, вход в — к датчику 14 левого положения, а вход г — к тахогенератору 17. Кроме того, блок 21 управления имеет вход д — «Пуск-Стоп». Вы.— ход е блока 21 управления подключен к управляющим входам элементов И вЂ” НЕ 20 и 22, выход ж — к входам цифро-аналогового преобразователя 23 (ЦАП 23), выход и — к входу элемента И вЂ” НЕ 24 вычитания, выход которого соединен со входом

55 ца установлен тахогенератор, вход которого кинематически связан со шпинделем резца.

Обмотка возбуждения элекродвигателя соединена с блоком управления возбуждением, подключенным к первому выходу блока управления, второй выход которого нодклю- 5 чен к входам цифро-аналогового преобразователя, выход которого, через усилитель постоянного тока, соединен с обмоткой якоря, третий выход блока управления подключен через первый элемент И вЂ” НЕ к суммирующему входу цифро-аналогового преобразова- 10 теля, четвертый выход через второй элемент

И вЂ” НŠ— к вычитающему входу цифро-аналогового преобразователя, а пятый выход— к управляющим входам третьего и четвертого элементов И вЂ” НЕ. Первый вход блока управления через третий элемент И вЂ” НЕ

15 соединен с датчи ком правого положения, второй вход соединен через четвертый элемент И вЂ” НЕ с датчиком центрального положения, третий вход — с датчиком левого положения, а четвертый вход — с тахогене- щ0 ратором. Первый и второй элементы И вЂ” НЕ подключены к генератору импульсов.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг. 2 — блок-схема устройства.

Устройство для ротационного резания содержит резцедержатель 1 (фиг. 1), в отверстии которого на цапфе 2 установлен корпус 3 ротационного резца. В корпусе 3 установлен шпиндель 4 с режущей чашкой 5, взаимодействующей в процессе резания с деталью 6. Ось цапфы 2 резца проходит через вершину 0 режущей чашки. На корпусе 3 резца закреплен электродвигатель 7 постоянного тока, на валу которого установлены шестерня 8 и диск 9. Шестерня 8 находится в постоянном зацеплении с зубча- Э5 тым сегментом 10, закрепленным на резцедержателе. Вал электродвигателя кинематически не связан со шпинделем резца.

Электродвигатель снабжен опорными роликами 11. На резцедержателе 1 установлены индукционные датчики положения: централь- 40

ЦАП 23, второй вход которого подключен через элемент И вЂ” НЕ 25 суммирования к выходу к блока 21 управления, выход А которого соединен с входом блока 26 управления возбуждением, подключенного к обмотке 19 возбуждения двигателя 7. Обмотка 18 якоря двигателя 7 соединена с усилителем 27 постоянного тока, вход которого подключен к выходу ЦАП 23. Генератор 28 импульсов соединен со вторыми входами элементов И вЂ” НЕ 24 и 25.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении на вход д блока 21 управлени11 сигнала «Обработка» (разрешающий потенциал) все триггеры устройства устанавливаются в исходное состояние (установочные входы на блок — схеме не показаны). После этого на выходе е блока 21 управления с некоторой задержкой по времени возникает запрещающий потенциал, который запрещает прохождение импульсов через элементы И вЂ” НЕ 20 и 22, а по выходу ж блока 21 управления в ЦАП 23 записывается определенное число. С выходов И и К поступают запрещающие потенциалы на элементы И вЂ” HE 24 и 25, а с выхода л— разрешающий потенциал в блок 26 управления возбуждением, который обеспечивает определенное направление тока в абмотие возбуждения 19. Направление ЦАП 23, пропорциональное записанному числу, усиливается усилителем 27 постоянного тока, который обеспечивает определенный по величине ток в обмотке якоря 1 8 двигателя 7. Наличие определенного тока в обмотке якоря

18 и тока заданного направления в обмотке возбуждения 19 двигателя 7 приводит к тому, что вал двигателя, а вместе с ним шестерня 8 и диск 9, начнут медленно поворачиваться со скоростью, определяемой числом, записанным в ЦАП 23, и в определенном направлении, например против часовой стрелки. 3а счет зубчатого зацепления сегмента 10 с шестерней 8, последняя обкатывается по сегменту, поворачивая корпус резца, а вместе и весь резец, по часовой стрелке в цапфе 2 относительно оси 0 — 0 до тех пор, пока диск не воздет в зазор датчика 14 левого положения. После этого с выхода датчика 14 на вход в блока 21 управления поступает первый управляющий импульс, который информирует о том, что резец пришел из произвольного положения в начальное— крайнее левое. С приходом первого импульса происходит сброс триггеров ЦАП 23 в нулевое состояние.

Оператор подводит резец к детали, после чего начинается цикл обработки. От вращающейся детали вращается, одновременно срезая стружку, режущая чашка 5 резца, закрепленная на шпинделе 4 резца, на котором закреплена и шестерня 15, находящаяся в зацеплении с шестерней 16 тахогенератора 17. При этом на выходе тахогенератора 17 появляется электрический

965608

5 импульс, поступающий на вход г блока 21 управления. В результате на выходе и появляется запрещающий, а на выходе к — разрешающий потенциалы. Вследствие этого импульсы от генератора 28 импульсов проходят через элемент И вЂ” НЕ 25 на суммирующий вход ЦАП 23. Кроме того, на выходе л появляется запрещающий потенциал, а на выходе е — разрешающий потенциал.

Запрещающий потенциал с выхода л с помощью блока 26 управления возбуждением осуществляет смену направления тока в обмотке 19 возбуждения двигателя 7. В результате направление вращения вала двигателя

7, а с ним и направление поворота резца относительно оси Π— О, изменяются. Резец перемещается против часовой стрелки из крайнего левого положения. Это перемещение происходит с момента прихода первого электрического импульса на суммирующий вход ЦАП 23 через элемент 25 И вЂ” НЕ с генератора 28 импульсов. Первый и последующие электрические импульсы с генератора 28 импульсов обеспечивают форсированный рост напряжения в ЦАП 23 и, соответственно, тока в обмотке 18 якоря двигателя 7, а следовательно, интенсивный разгон последнего и быстрый поворот резца против часовой стрелки относительно оси Π— О. B момент, когда резец занимает среднее положение, т. е. когда угол между осями резца и детали составляет 90, изменяется схема резания, а так же направление самовращения резца и направление схода стружки, что вызывает появление в стружке внутренних напряжений, ведущих к ее надежному дроблению. Этот факт совпадает с моментом прохождения диска 9 в зазоре датчика

12 центрального положения, в результате чего на его выходе появляется электрический импульс, который поступает через элемент И вЂ” НЕ 22 на вход б блока 21 управления, за счет присутствия разрешающего потенциала на управляющем входе этого элемента.

С приходом импульса на вход б блока

21 управления происходит смена потенциалов на выходах и и к, а именно: на выходе и появляется разрешающий, а на выходе кзапрещающий потенциалы, 3а счет этого происходит переключение работы ЦАП 23 с режима суммирования на режим вычитания.

В результате напряжение на выходе ЦАП

23 и, соответственно, ток в обмотке 18 якоря двигателя 7 уменьшаются со скоростью, определяемой скоростью поступления импульсов от генератора 28 импульсов через элемент И вЂ” НЕ 24 на вычитающий вход ЦАП

23. Таким образом, начиная с момента прохождения диска 9 в зазоре датчика 12 центрального положения, скорость поворота резца относительно оси Π— О падает и, за счет соответствующего подбора частоты поступления импульсов от генератора 28 импульсов, упадет до своего минимального значения в тот момент, когда диск 9 войдет в зазор датчика 13 правого положения. Импульс, генерируемый этим датчиком 13, проходит через элемейт И вЂ” НЕ 20 за счет присутствия на ее управляющем входе разрешающего потенциала и поступает на вход а блока

5 21 управления. После этого происходит смена потенциалов на выходах и, к и л, на выходе и появляется запрещающий, на выходе к — разрешающий, на выходе л— разрешающий потенциалы. Происходит оче10 редная смена режима работы ЦАП 23 с режима вычитания на режим суммирования. Резрешающий потенциал с выхода л с помощью блока 26 управления возбуждением осуществляет смену направления тока в обмотке 19 возбуждения двигателя 7. В результате направление вращения вала двигателя 7, а с ним и направление поворота резца относительно оси Π— О, меняются на обратные. Резец поворачивается по часовой стрелке из крайнего правого положения.

По мере поступления импульсов на суммирующий вход ЦАП 23 через элемент И вЂ” НЕ

25 с генератора 28 импульсов происходит возрастание напряжения на выходе ЦАП

23, что влечет возрастание тока в обмотке

18 якоря, подключенной к усилителю 27 постоянного тока, который преобразует возрастающее напряжение ЦАП 23 в пропорциональное значение тока обмотки 18 якоря двигателя 7. Процесс разгона двигателя

7 и связанного с ним поворота резца вокруг оси Π— О по часовой стрелке происходит до

55 тех пор, пока резец не займет среднее положение. При этом изменяется схема резания, направление самовращения резца и направление схода стружки. За счет внутренних напряжений, появляющихся в стружке. происхожит надежное ее дробление. В этот момент диск 9 находится в зазоре датчика

12 центрального положения. Появившийся на его выходе электрический сигнал поступает через элемент И вЂ” НЕ 22 на вход б блока 21 управления, за счет присутствия разрешающего потенциала на элементе И—

НЕ 22. В связи с этим происходит смена потенциалов на выходах и и к: на выходе и появляется разрешающий, на выходе к запрещающий потенциалы. Таким образом, элемент И вЂ” НЕ 25 переключается на элемент И вЂ” НЕ 24, в результате чего счетчик

ЦАП 23 переходит из режима суммирования в режим вычитания и, в конечном счете, скорость вращения якоря двигателя 7 уменьшается, в результате чего уменьшается и скорость поворота резца относительно оси

Π— О. Уменьшение этой скорости поворота происходит до тех пор, пока диск 9 не окажется в зазоре датчика 14 левого положения. В момент вхождения диска 9 в зазор датчика 14, последним генерируется импульс, который поступает на вход в блока 21 управления. На выходе и появляется запрещающий, на выходе к — разрешающий, 968608 на выходе л — запрещающий потенциалы.

В результате происходит изменение направления тока в обмотке 19 возбуждения и нарастание тока в обмотке 18 якоря. Таким образом, процесс повторяется и происходит надежное стружкодробление. При окончании обработки на выход д блока управления 21 поступает запрещающий потенциал и устройство отключается.

Предлагаемое устройство для ротационного резания обеспечивает при обработке надежное стружкодробление в широком диапазоне режимов резания за счет принудительного возвратно-поворотного движения резца, сообщаемого ему приводным электродвигателем. Увеличение же режимов резания при надежном стружкодроблении обеспечивает сокращение машинного времени на обработку и повышение производительности процесса. Это особенно, важно при съеме повышенных припусков и резании вязких труднообрабатываемых материалов.

Формула изобретения

Устройство для ротационного резания, включающее ротационный резец, содержа8 щий режущую чашку, закрепленную на шпинделе, установленном в корпусе, закрепленном на резцедержателе, с помощью цапфы, ось которой проходит через вершину режущей чашки, и имеющем возможность качаться относительно этой оси от одного крайнего положения до другого с помощью привода качательного движения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности стружкодробления, привод качательного движения выполнен в виде электродвигателя, закрепленного на корпусе резца и управляемого схемой реверсивного его движения, на валу электродвигателя установлена шестерня, предназначенная для взаимодействия с зубчатым сегментом, закрепленным на резцедержателе, на корпусе установлен тахогенератор, вход которого кинематически связан со шпинделем резца, а выход — с входом схемы управления, причем устройство снабжено датчиками крайних и среднего положений корпуса резца, под20 ключенными к входам схемы управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 611724, кл. В 23 В 27/22, 1978.

965608

Редактор Н. Воловик

Заказ 7 182/1 2

Составитель В. Алексеенко

Техред И. Верес Корректор А. Гриценко

Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4