Станок для копировальной обработки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

»

Й.,,, Ь Ф,; т» у тин к,. к

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 0?1?81 (21) 3359817/25-08 fgq) М Кп 3

В 23 Q 35/04 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.914.37 (088. 8) Опубликовано 23.0283. Бюллетень ¹ 7 н

Дата опубликования описания . 230?83 (A.И. Гущин „..т / т и у ( (1 1,:,;,, / у

Крнмнтсрский иниустринньный институт (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) СТАНОК ДЛЯ КОПИРОВАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ

„„ яье э„еа+еа е„.

Ъ 4ти е -щ хд + d

4 f где m

ОМ

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при масштабном копировании деталей, имеющих сложный профиль поверхности.

Известен станок для копировальной обработки, включающий расположенные на основании инструментальные.и копировальные головки, снабженные следящим приводом с линейными электричес- 10 кими двигателями, подвижные элементы которых выполнены в- виде .рабочего инструмента и копировального купа и жестко соединены друг с другом при . помощи основного передаточного органа, выполненного в виде сообщающихся силовых цилиндров, при этом инструментальная и копировальная головки соединены между собой дополнительным передаточнем органом, выполненным в виде сообщающихся силовых цилинд- ров (1) .

Недостатком известного станка является дискретный масштаб копирования так как для каждого масштаба обработки необходимо иметь набор цилиндров соответствующих диаметров.

Цель изобретения — расвирение технологических возможностей.

С этой целью станок для копировальной обработки снабжен рычагами, один из которых предназначен для соединения копировальыого.щупа с подвижнык элементом основного- передаточного ор» гана и снабжен опорой, установленной с возможностью перемещения относительно копировальной головки, которая жестко соединена с дополнительно передаточным органом посредством второго рычага, размещенного на основании и также снабженного установленной на основании с,возможностью перемещения опорой, причем диаметры сообщающихся . силовых цилиндров основного и переда- точного органа связаны соотношением общий масштаб копирований вдоль оси уу общий масштаб копирования вдоль оси х; внутренний диаметр силового цилиндра копировального щу» па; внутренний диаметр силового цилиндра. инструментами

998095

D — внутренний диаметр силового

Ъ цилиндра копировальной головки;

D — внутренний диаметр силового цилиндра инс труме нталь ной головки;

d — диаметр штока силового цилиндра копировального щупа;

d — диаметр штока силового ци L линдра инструмента;

<1 — диаметр штока силового циЭ линдра копировальной головки;

Й4 — диаметр штока силового цилиндра инструментальной го-. ловки;,,15

1 — длина рычага от цент а сое1 динения рычага с под ижным элементом следящего привода копировального щупа до опоры; 20

1 — длина рычага от LIBpHHpB, на

2.

u:òîêå силового цилиндра. копировального щупа до опоры>

1 — длина рычага от центра сое-

3 динения рычага с копироваль.25 ной головки до опоры;

14 — длина рычага от центра сопряжения рычага со штоком силового цилиндра копировальной головки до опоры.

На фиг. 1 изображена схема станка для копировальной обработки; на фиг. 2 — расчетная схема перемещений копировального щупа и инструмента при масштабном копировании. 35

Станок для копировальной обработки содержит основание 1, на котором установлены инструментальная 2 и копировальная 3 головки. Инструментальная головка 2 имеет следящий привод 4 в 40 виде линейного электрического двига- теля, подвижным элементом которого является якорь 5. На якоре 5 закреплен рабочий инструмент б. Деталь 7 получает необходимые движения для об-45 работки от привода 8, который сообщает такие же синхронные движения и копиру 9. Копировальный щуп 10 установ лен на подвижном якоре 11 следящего привода 12, который выполнен в виде линейного электрического двигателя.

Якори следящих приводов инструментальной и копировальной головок имеют по две якорные обмотки 13,14 и 15, 16. Питание якорных обмоток осуществляется от источников постоянного то-55 ка 17 и 18, а регулирование силы тока в их цепи. производится настроечными сопротивлениями 19 и 20. Следящие приводы снабжены также обмотками возбуждения 21 и 22, которые подключены 60 к источникам постоянного тока 23 и

24. Якори следящих приводов жестко соединены между собой передаточным органом в виде сообщающихся силовых цилиндров 25 и 26, полости которых сое-65 динены трубопроводами 27 и 28. Инструментальная и копировальная головки, кроме того, жестко соединены между собой передаточным органом в виде двух сообщающихся силовых цилиндров 29 и

30, полости которых соединены трубопроводами 31 и 32, причем подвижным элементом силового цилиндра 29 является корпус 33, а корпус 34 силового цилиндра 30 закреплен на основании 1 станка. Поршень 35 неподвижно установлен на основании 1 станка, а поршень

36 имеет возможность перемещаться совместно с копировальной головкой 3.

Вращение инструменту б сообщает отдельный привод 37 через передачу 38, расположенную на штоке 39.

Шток 40 силового цилиндра 26 связан с копировальным щупом .10 посредством рычага 41, одна кулиса 42 которого связана шарнирно со штоком 40, а вторая кулиса 43 — с подвижным якорем 11 следящего привода 12.

Рычаг 41 имеет также подвижную опору.44, которую можно перемещать относительно головки 3.

Продольные перемещения вдоль оси у копировальная головка 3 получает от отдельного привода 45 посредством механизма 46 типа винт-гайка, а . инструментальная головка 2 движение вдоль оси х получает от кулисы 47, закрепленной на копировальной головке-, через рычаг 48, который имеет подвижную опору 49, закрепленную на основании 1, кулису 50, установленную на штоке 51 силового цилиндра 30, и рабочую жидкость, перекачиваемую иэ силового цилиндра 30 в цилиндр 29.

Все кулисы станка для копировальной обработки шарнирно связаны с соответствующими подвижными элементами станка.

Для проведения копировальных работ в станке также предусмотрены источник питания 52, датчик тока 53, токопроводящая щетка 54 и блок управления

55.

Станок для копировальных работ работает следующим образом.

Обрабатываемую деталь 7 и копир 9 устанавливают на приводе 8 вдоль оси х и сообщают им синхронное вращение.

Копировальный щуп 10 устанавливают на расстоянии а от оси х, а рабочий инструмент б на расстоянии в от той же оси специальными механизмами (не показаны), причем соотношение а в. является величиной масштаба m предЪ стоящей копировальной обработки по оси у. Величины а и в выбирают такими, чтобы был гарантированный радиальный зазор между инструментом и обрабатываемой деталью, и, соответственно, между копировальным щупом и копиром.

Затем закрепляют опоры 44 и 49 на ко998095 пировальной головке и станине станка..

Включают привод 8 вращения детали и копира, источники питания 17 и 18, 23 и 24, а также привод 37 вращения инструмента 6 и привод 45 продольной подачи копировальной головки.

При включении источников питания

17 и 18 происходит перемещение инструмента 6 и копировального щупа 10 вдоль оси у в направлении сближения 10 инструмента с деталью 6 и щупа с копиром 9 под действием электродинамических сил ГВ ° и F8 возникающих при взаимодействии магнитных потоков обмоток возбуждения 21 и 22 с током )5 якорных обмоток 14 и 16.

При движении копировального щупа

10 и инструмента 6 перемещаются также штоки 39 и 40, перераспределяется при этом рабочая жидкость в полостях Щ силовых цилиндров 25 и 26. B то же время,при движении копировальной го- ловки 3 перемещается шток 51, перераспределяя при этом рабочую жидкость в силовых цилиндрах 30 и 29. Наличие рабочей жидкости в сообщающихся силовых цилиндрах и кинематическая связь штоков 39 и 40 с якорями следящих приводов, а также кинематическая связь копировальной головки со штоком 51 позволяют реализовать функциональную зависимость между величиной перемеще- . ния копировального щупа и инструмента вдоль осей х и у.

Функциональная зависимость может быть выведена из следующих соображеа ний.

При перемещении копировального щупа 10 под действием силы Р на величину Ь (фиг.2) рычаг 41 повернется относительно опоры 44 на некоторый 40 угол, соответственно шток 10 цилиндра 26 переместится на величину h определяемую из соотношения или (1)

%3» Я Щф (5)

5 где h

2.

D

D4

Й

61

3 h Q д >, 2

Ъ (D2 2) (7) „ь;е,, е„ (2) Е;Ъ, Поу Ер„- н,у Е,й„+Е„д„(13)

2,, 2

„,,/ е э - > е.а„+е-а

2 (14) (3.) е„

Соответственно для перемещений по

55 оси х 1) g хЯох D - »»ох В + . (15)

4 Е

В станке для копировальной обраббтки принимается, как правило, д»= Й2=йэ= д4, поэтому решение задачи .несколько упрощается.

Формулу (10) можно также записать:

65 Оу »ур о щ (16) v„=v, (4) При перемещении штока 40 рабочая жидкость перераспределится между полостями гидроцилиндров 26 и 25 при условии, что

1 где Ч,» — объеМ жидкости, вытесненной из полости силового цилиндра 26;

Ч вЂ” объем жидкости, перешедший

Я. в полость силового цилиндра

25..

Зная конструктивные размеры силовых цилиндров, можно записать или 42(D - d2) = 4 (.D2-82 )> (6) величина перемещения штока

40; величина перемещения штока

39; диаметр поршня цилиндра 26;. диаметр поршня цилиндра 25; диаметр штока цилиндра 26; диаметр штока цилиндра 25; величина перемещения поршня цилиндра 25, Величина перемещения ЬЗ поршня силового цилиндра 25 является одновременно величиной перемещения инструмента 6, поэтому масштаб обработки тОупо оси у определяется как оу (8) Ь

Подставляя в выражение. (8) из выражния (3) h< и h из выражения (7), получим:

A#1 (Ъ2 о2 ) оу Е. ()2 g2) (9) Упрощая выражение (9), можно записать

М-82) . о9 р2 (за 2) (10) Иэ уравнения - (10) можно определить зависимость между величинами диаметров поршней силовых цилиндров копировальной и инструментальной головки:

2 2. „, 2 2 (11)

e0qe2O)„-É„)=(.„(Э -д„)

2. 2.. оу Ер» ™оуЕаа =Е Э вЂ” Е а (12) 998095 где m — общий масштаб копирования

0У вдоль оси;

m масштаб копирования вдоль оси у>получаемый при помощи рычага 41, т,„р = 1

m масштаб копирования вдоль оси у, получаемый при помощи силовых цилиндров 26 и в4: -d< ъ

m с ° Ц В -й !О

Как правило, в станке для копировальной обработки m>+ есть величина постоянная, а главное регулирование масштаба копйрования производят изменением плеч рычага. 15

Перемещение вдоль оси у инструмента б и копировального щупа 10 происходит до тех пор, пока инструмент не углубится в обрабатываемую деталь настолько, что сила резания, противодействующая силам F и Р,, станет Ь4 равная сумме сил

РРЕЪ = РЬ4 + F82 Величина суммы сил Р 4 и Рй опре« деляет:глубину резания, с которой про25 исходит обработка по всей поверхности детали.

По мере снятия припуска с обрабатываемой детали происходит перемещение инструмента и.копировального щу- ЗО па вдоль оси у до соприкосновения последнего с копиром 9. В этот момент происходит замыкание электрической цепи источник питания 52 — датчик то-: ка 53 — щетка 54 — копир 9 — копировальный щуп 10 — источник питания 52, и датчик тока 53 посылает сигнал на блок управления 55. При наличии сигнала на блоке управления 55 замыкается цепь источник питания 17 — сопротивление 19 — обмотка 3,5 — блок управления 55 — обмотка 13 — .источник питания 17 и возникают электродинамические силы Рн4и Рн,которые направлены противоположно Р,4 и Ря1,а сумма их по величине больше суммы сил F u

М

FSeРн + н1 r F + РЭ .

Поэтому происходит отвод копировального щупа .10 от копира 9, а инструмента б от детали 7 и разрыв электрической цепи в месте контакта копировального щупа 10 и копира 9, что вызывает, в свою очередь, исчезновение сил F>4 и Fz, и якори следящих приводов вновь движутся вперед вплоть

Э до контакта копировального щупа с копиром, а инструмента — с обрабатываемой деталью. Происходит ощупывание копира 9 щупом 10, а рабочий инструмент б повторяет все перемещение копировального щупа 10 в соответствующем масштабе, в авToKолебательном режиме.

В процессе обработки происходит также непрерывное перемещение копиро 45 вальной головки 3 вдоль оси х приводом 45, в результате чего с той же скоростью перемещается и кулиса 47.

При перемещении кулисы 47 рычаг 48 поворачивается относительно неподвижной опары 49, перемещая при этом кулису 50., а вместе c ..ней и шток 51.гидроцилиндра 30. Происходит перераспределение объемов рабочей жидкости между полостями силовых цилиндров 30 и

29, а так как корпус 33 цилиндра 25. закреплен на инструментальной головке, то происходит ее перемещение вдоль оси х в соответствующем масштабе. В станке для копировальной обработки, как правило, геометрические размеры рычагов и силовых цилиндров передаточных органов выбираются из условия: 4 - (1 т с(1 2 4t е„е ; е,=е„, поэтому масштаб копирования по оси у получается равным масштабу копирования по оси х.

При необходимости можно также получить различный масштаб копирования по осям х и у.

На станке легко реализовать масш; таб копирования 100 и более раз, что необходимо .при изготовлении микродеталей размером 1 мм и менее.

Станок прост в изготовлении и экс-плуатации.

Формула изобретения

Станок для копировальной обработки, содержащий расположенные на основании инструментальные и копировальные головки, снабженные следящим приводом с линейными электрическимй двигателями., подвижные элементы которых выполнены в виде рабочего инструмента и копировального щупа и жестко соединены друг с другом при помощи основного передаточного органа, вЫполненного в виде сообщающихся.силовых цилиндров, при этом инструментальная и копировальная головки соединены между собой дополнительным передаточным органом., выполненным в виде сообщающихся силовых цилиндров, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, станок снабжен рычагами, один из которых предназначен для соединения копировального щупа с подвижным элементом основного передаточного органа и снабжен опорой, установ енной с воэможностью перемещения относительно копировальной голонки, которая жестко соединена с дополнительным передаточным органом посредством второго рычага, размещенного на основании, а также снабженного установ998095

„ / 1- ОХ Лз ""ОХ 4 +РаФ

Д общий масштаб копирования вдоль оси у; общий масштаб копирования вдоль оси х; внутренний диаметр силового цилинДра копировального щупа ° внутренний диаметр силового цилиндра инструмента; внутренний диаметр силового цилиндра копировальной головки; внутренний диаметр силового цилиндра инструментальной головки; диаметр штока силового цилиндра копировального щупа; где m

ОХ

D< ленной на основании с возможностью перемещения опорой, причем диаметры сообщающихся силовых цилиндров основ ного н передаточного органа связаны соотношением — диаметр штока силового цилиндра инструмента; диаметр штока силового цилиндра копировальной головкин

5 — диаметр штока силового цилиндра инструментальной головкиХ

14 — длина Рычага от центра соединения рычага с подвижным элементом следящего привода копировального щупа до опоры; — длина рычага от шарнира на штоке силового цилиндра ко15 пировального щупа до опоры, — длина рычага от центра соединения рычага с копироваль ной головкой до опоры;

14 — длина Рычага от центра

20 сопряжения рычага со штоком силового цилиндра копировальной головки до опоры.

Источники информации, 25 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3319669/08, кл. В 23 9 Э5/04, 1981.

998095

Фиа2

Составитель М. Кольбич

Техред М.Тепер Корректор И. Ватрушкина

Редактор Н. Николайчук

Тираж 758 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

Заказ 1024/24

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4