Способ активного управления станком и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к средствам автоматизации процесса самонастройки и подналадки режупщх инструментов . Цель - ускорение подналадки и расширение технологических возможностей . Способ и устройство обеспечивают самонастройку вновь неточно установленных режущих инструментов и компенсацию их износа непосредственно во время цикла механической обработки , управление которым осуществляют по одинаковым программам от двух систем ЧПУ. От основной системы задают траекторию режущему инструменту в пределах допуска на размеры для основной обработки. От дополнительной - эталонному инструменту по верхнему пределу допуска на размеры для вспомогательной обработки (ВО). При обработке первой детали управление осуществляют в режиме самонастройки вновь неточно установленного режущего инструмента. Для этого управлять начинают от обеих систем одновременно и с помощью системы автоматической подналадки (САП) сдвигают неточную траекторию режущего инструмента, относительно траектории эталонного инструмента i устанавливают со смещениями в пределах допуска на размеры по двум координатам, а до установления смещений выполняют ВО. При обработке следующих деталей управляют в режиме подналадки для компенсации износа . Для этого начало управления от дополнительной системы ЧПУ задерживают на 1-2 с и выдерживают смещения, установленные в режиме самонастройки, и в случае их нарушения при износе восстанавл шают с помощью САП и в это вр-гмя выполняют ВО. Устройство устанавливается на станке с двумя независимыми суппортами, управляемыми от основной и дополнительной системы ЧПУ и САП, состоящей из генератора сигналов, преобразователя импульсрв для шаговых двигателей и приемно-измерительного устройства -в виде эталонного инструмента с вибродатчиком, установленного на суппорте по верхнему пределу допуска, и вибродатчика , установленного с режущим инструментом на другом суппорте. Вибродатчики при поочередном касании инструментов с деталью выдают сигналы в релейную для управления подналадочными перемещениями режущего инструмента от генератора сигналов до установления смещений траекторий в пределах допусков на размеры по двум координатам. Величина смещений зависит от частоты сигналов генератора. Задержку управлений на 1-2 с осуществляют от реле времени. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. I (Л 1C 00 QO

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (б11 В 23 q 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3873245/25-08 (22) 22 . 03. 85 (46) 23.12.86. Бюл. Р 47 (72) В.И. Созинов (53) 621.91(088.8) (56) Адаптивное управление станками./

/Под ред. Б.С. Балакшина. — М., 1973, с. 242-246.

Патент Великобритании N - 1363851. (54) СПОСОБ АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

СТАНКОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к средст— вам автоматизации процесса самонастройки и подналадки режущих инструментов. Цель — ускорение подналадки и расширение технологических возможностей. Способ и устройство обеспечивают самонастройку вновь неточно установленных режущих инструментов и компенсацию их износа непосредственно во время цикла механической обработки, управление которым осуществляют по одинаковым программам от двух систем ЧПУ. От основной системы задают траекторию режущему инструменту в пределах допуска на размеры для основной обработки. От дополнительной— эталонному инструменту по верхнему пределу допуска на размеры для вспомогательной обработки (ВО). При обработке первой детали управление осуществляют в режиме самонастройки . вновь неточно установленного режуще1о инструмента. Для этого управлять начинают от обеих систем одновременно и с помощью системы автоматической подналадки (САП) сдвигают неточ„„Я0„„1278181 А 1 ную траекторию режущего инструмента относительно траектории эталонного инструмента и устанавливают со смещениями в пределах допуска на размеры по двум координатам, а до установления смещений выполняют ВО. При обработке следующих деталей управляют в режиме подналадки для компенсации износа. Для этого начало управления от дополнительной системы ЧПУ задерживают на 1-2 с и выдерживают смещения, установленные в режиме самонастройки, и в случае их нарушения при износе восстанавливают с помощью САП и в это вр мя выполняют ВО. Устройство р устанавливается на станке с двумя независимыми суппортами, управляемыми от основной и дополнительной системы

ЧПУ и САП, состоящей из генератора С сигналов, преобразователя импульсов для щаговых двигателей и приемно-измерительного устройства -в виде эта1юи4 лонного инструмента с вибродатчиком, установленного на суппорте по верхнему пределу допуска, и вибродатчика, установленного с режущим инстру- 0 1 ментом на другом суппорте. Вибродатчики при поочередном касании инстру- QQ ментов с деталью выдают сигналы в IaeaL релейную схему для управления подналадочными перемещениями режущего инструмента от генератора сигналов до установления смещений траекторий в пределах допусков на размеры по двум,)Ф координатам. Величина смещений зависит от частоты сигналов генератора.

Задержку управлени, на 1-2 с осуществляют от реле времени. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для автоматизации процесса настройки и подналадки инструментов токарных станков с ЧПУ.

Цель изобретения — ускорение процесса подналадки режущего инструмента и расширение технологических возможностей для компенсации износа и обеспечения ускоренной самонастройки вдоль неточно установленного режущего инструмента путем управления циклом автоматической механической обработки по одинаковой управляющей п1 ограмме от двух систем ЧПУ, дополнительной и основной, при этом от дополнительной системы ЧПУ задают эталонную траекторию перемещения эталонному инструменту и выполняют вспомогательную обработку по верхнему пределу допуска на размер, а от основной системы ЧПУ задают траекторию перемещения основному режущему инструменту и выполняют основную обработку в пределах допуска на выполняемый размер. При обработке первой детали управление циклом автоматической механической обработки осуществляют в . режиме самонастройки вновь установленного режущего инструмента, а при обработке последующих деталей управление циклом автоматической механической обработки осуществляют в режиме подналадки.

На фиг. 1 изображено устройство в виде токарного станка, предназначенного для осуществления способа, общий вид; на фиг. 2 — схема обработки детали с момента неточной установки режущего инструмента до его самонастройки в пределах допусков на выполняемые размеры и схема установки индуктивных вибродатчиков; на фиг. 3— электрическая схема системы автоматической подналадки с электрическими схемами управления от дополнительной и основной системы ЧПУ.

Устройство для осуществления способа содержит токарный станок с исполнительными органами в виде направ— ляющих 2 продольного перемещения, суппорта 3, установленного на направляющих 4 поперечного перемещения и приводимого в движение с помощью ходовых винтов 5 и 6 от шаговых двигателей 7 и 8 через гидроусилители 9 и

10. На данном суппорте установлен режущий инструмент 11 в державке 12.

Станок содержит дополнительные ис278181 размеров 29 и 30 (по двум координатам). Режущим инструментом — по траектории 31, управляемым от основной системы ЧПУ 32 (изображена также ус ловно с выводами для управления шаговыми двигателями по двум координатам). Предварительная исходная точка

33 режущего инструмента указана после установки его неточно по обеим координатам, Конечная исходная точка 34 указана после установки режущего инструмента со смещениями 35 и 36 в пределах допусков 37 и 38 относительно упомянутой исходной точки эталонного инструмента, ч .е. после

35 окончания самонастройки неточно установленного режущего инструмента. В системе автоматической подналадки приемно-измерительное устройство вы40 полнено из вибродатчика 39, установленного на державке упомянутого эта5

t0

1S

2 полнительные органы в виде дополнительных направляющих 13 продольного перемещения, суппорта 14„ установленного на направляющих-15 поперечного перемещения и приводимого в движение с помощью ходовых винтов 16 и 17 от шаговьгх двигателей 18 и 19 через гидроусилители 20 и 21, На данном суппорте установлен эталонный инструмент 22 в державке 23. В патроне 24 установлена обрабатываемая деталь 25 с помощью упомянутых инструментов, эталонным инструментом по эталонной траектории 26, управляемым от дополнительной системы ЧПУ 27 (изображена условно с выводами для управления щаговыми двигателями по двум координатам). Исходная точка 28 эталонного инструмента предварительно установлена на выполнение предельных лонного инструмента и содержащего шток 40 с индуктивной катушкой 41, уравновешенный пружинами 42 и,43, и неподвижно закрепленный постоянный магнит 44 . Приемно-измерительное устройство содержит также вибродатчик 45 аналогичной конструкции с. катушкой 46, установленной на державке указанного режущего инструмента. Схема asтоматической подналадки дпя работы в режиме самонастройки вновь неточно установленного режущего инструмента содержит усилитель 47, на вход которого присоединены выводы катушки вибродатчика, установленного с эталонным инструментом, в нагрузку усилителя включены электрома.гнитные реле 48 и 49 со своими замыкающими кон1278181 тактами в электрической цепи сигнальной лампы 50 и в цепи от генератора 51 сигналов к преобразователю 52 сигналов, связанного электрическими цепями с шаговыми двигателями, уп- 5 равляемыми от основной системы ЧПУ.

Схема содержит также усилитель 53, на вход которого присоединены выводы катушки вибродатчика, установлен- 0 ного с режущим инструментом. В нагрузку этого усилителя включены электромагнитные реле 54 и 55, размыкающие контакты первого из них установлены в электрической цепи от генера- 15 тора сигналов (все контакты реле без нумерации, так как пунктирными линиями указана их механическая связь с соответствующими реле), размыкающие контакты второго реле, управляемого 20 с помощью замыкающих контактов промежуточного реле 56, включенного в нагрузку усилителя сигналов вибродатчика, установленного с эталонным инструментом, установлены в электрической цепи от дополнительной системы

ЧПУ для временной задержки управления перемещения в продольном направлении. В электрических цепях от основ. ной системы ЧПУ к шаговым двигателям 30 включены электромагнитные реле 57 и

58 со своими размыкающими контактами в электрических цепях от генератора сигналов к этим шаговым двигателям, здесь же в электрической цепи, управ-35 ляющей поперечным перемещением,включено электромагнитное реле 59 со своими размыкающими контактами в цепи от вибродатчика, установленного с режущим инструментом. 40

Для перевода схемы в рабочий режим подналадки режущего инструмента для компенсации износа предназначен выключатель 60 с размыкающим кон-45 тактом в цепи от вибродатчика, уста новленного с режущим инструментом и замыкающим контактом в цепи реле 61 времени, замыкающие с замедлением контакты которого установлены в цепи 50 включения управления от дополнительной системы ЧПУ. Включение управления от основной и дополнительной систем ЧПУ показано упрощенно с помощью трехполюсного выключателя 62 с 55 замыкающими контактами в их электрических цепях и в цепи упомянутого реле времени.

Самонастройка вновь неточно установленного режущего инструмента осу— ществляется следующим образом.

В исходном состоянии эталонный инструмент 22 находится в исходной точке 28 и настроен на выполнение предельных размеров 29 и 30. Режущий инструмент 11 устанавливают в исходную точку 33 с запасом l 10 мм по обеим координатам. Одновременно включают управление от управляющей программы от основной 32 и дополнительной 27 систем ЧПУ с помощью выключателя 62. Режущий и эталонный инструменты начинают перемещаться по траекториям 26 и 31 в продольном направлении. Как только эталонный инстру-мент 22 касается детали 25, он начинает ее обрабатывать по верхнему пределу допуска, т.е. выполняет раз- . мер 29. Вибрация, возникающая при обработке, передается на вибродатчик 39, который вибрирует вместе с державкой 23, шток же 40 находится в относительном покое, так как уравновешен пружинами 42 и 43. В результате в перемещающейся катушке 41 относительно постоянного магнита 44 возникают электродвижущие силы (ЭДС). Усилитель 47 усиливает электрические сигналы вибродатчика 39. Реле 48, 56 и 49 замыкают свои контакты. Реле 56 подготавливает к работе реле 55, замыкая его цепь. Реле 48 замыкает цепь генератора 51 сигналов. его сигналы через преобразователь 52 поступают на шаговый двигатель 8, перемещающий режущий инструмент в поперечном направлении (на другой шаговый двигатель 7, перемещающий режущий инструмент в продольном направлении, эти сигналы не поступают, так как цепь разомкнута с помощью реле 57, через которое в данный момент поступают электрические сигналы от основной системы ЧПУ 32 на продольное перемещение режущего инструмента ll), в результате подналадки в поперечном направлении режущий инструмент 11 касается детали 25, но эталонный инструмент 12 также продолжает касаться детали, так как он в продольном направлении находится впереди режущего инструмента 11. .Оч катушки 46, вибродатчика 45 электрический сигнал поступает наусилитель 53.Реле 54 и 55 размыкают свои контакты. Реле 54 размыкает цепь от генератора 51 сигналов.

1218181

В результате этого настроечная подналадка в поперечном направлении прекращается. Реле 55 размыкает контакты в цепи управления продольным перемещением эталонного инструмента 22 от дополнительной системы ЧПУ 27. В результате эталонный инструмент 22 останавливается.

Режущий же инструмент ll продолжа- lo ет перемещаться в продольном направлении. В момент, когда он оказывается впереди относительно эталонного инструмента 22 в продольном направлении, эталонный инструмент перестает касаться детали 25, и сигнала от вибродатчика 41 нет. В результате реле 48, 56 и 49 размыкают свои контакты. Цепь реле 55 оказывается разомкнутой контактами реле 56. Контак- >О ты реле 55 приходят в исходное состояние, т.е. замыкаются. В результате управление от системы ЧПУ 27 возобновляется (на шаговый двигатель 18 поступает оставшаяся часть импульсов, так как в системе ЧПУ есть обратная связь и блок памяти, не показанные в данной схеме, с помощью которых отрабатывается оставшаяся после остановки управления часть информации). Контакты реле 55 могут быть включены также в цепь,управляющую технологическими остановами станка, Далее начинается перемещение обоих инструментов в поперечном

35 направлении. Реле 59 размыкает свои контакты в цепи от вибродатчика 45.

Режущий инструмент 11 сначала обрабатывает деталь 26 в поперечном направлении, пока он еще опережает эта40 лонный инструмент 22 во времени, но так как исходная точка режущего инструмента 11 установлена неточно с запасом в продольном направлении, то через некоторое время эталонный инст45 румент 22 опять касается детали 25 и обрабатывает ее по предельному размеру 30, режущий инструмент перестает касаться детали. Сигналы вибродатчика 39 поступают на усилитель 47 и реле 48 замыкает свои контакты в цепи от генератора 51 импульсов, его импульсы поступают на преобразователь 52 сигналов и на шаговый двигатель 7 для настроечной подналадки в продольном направлении .(на шаговый двигатель 8 эти сигналы не поступают, так как реле 58 размыкает контакты в цепи от генератора импульсов), Как только режущий инструмент 11 касается в продольном направлении детали, эталонный инструмент перестает касаться детали 25. Сигналы вибродатчика 39 перестают поступать на усилитель 47. В результате реле 48 размыкает свои контакты в цепи от генератора 51 сигналов. Самонастройка режущего инструмента 11 окончена ° По окончании управляющей программы он приходит в исходную точку 34, смещенную относительно исходной точки 28 эталонного инструмента 22 по обоим координатным направлениям на величину 35 и 36 в пределах допусков 38 и

37 на выполняемые размеры. Величина смещений 35 и 36 зависит от времени срабатывания электромагнитных реле (оно постоянно) и частоты сигналов генератора 51 импульсов, которая может регулироваться . Величина этих смещений зависит также от заданного допуска на размеры. Чем больше допуск, тем больше может быть это смещение. Если частота генератора 51 сигналов постоянна в течение всего цикла механической обработки, то в этом случае величина ее подбирается в зависимости от наиболее точного размера детали. Все остальные размеры выполняются с этой точностью.

При обработке последующих деталей устройство работает в режиме подналадки режущего инструмента для компенсации износ . Для этого выключатель 60 размыкает цепь от вибродатчика 45, установленного с режущим инструментом 11 и замыкает цепь реле 61 времени. Выключатель 62 включает управление от обоих систем ЧПУ 27 и 32. Но управление от дополнительной системы ЧПУ 27 задержится,,на 12 с, так как этим же выключателем 62 включается цепь реле 61 времени. Его контакты с замедлением 1-2 с включают управление от дополнительной системы ЧПУ 27 (выключение управления от обоих систем ЧПУ по окончании управляющих программ в чертеже не показано). В ходе обработки эталонный инструмент 22 детали 25 не касается, так как его траектория 26 установлена со смещениями 36 и 35 отно-. сительно траектории 31 режущего инструмента 11. При обработке деталей режущий инструмент 11 изнашивается, при этом смещения 36 и 35 уменьшают1378181 ся до нуля. Как только это происходит, эталонный инструмент. 22 касается де— тали 25 и сигнал вибродатчика поступает на усилитель 47, Реле 48 замыкает цепь от генератора 51 сигналов к шаговым двигателям 7 либо 8 в зависимости от того, по какой координате производится в данный момент обработка. Переключение цепей подналадки производится при этом с помощью реле 57 и 58. Как только эталонный инструмент 22 выходит из касания с обрабатываемой деталью 25, реле 48 размыкает свои контакты. Подналадка закончена. Начало и конец подналадки и самонастройки режущего инструмента II наблюдают с помощью сигнальной лампы 50, включаемой реле 49.

Частое ее мигание при подналадке режущего инструмента говорит о полном износе его, после чего его нужно заменить и снова запустить устройство в режиме самонастройки вновь неточно .установленного режущего инструмента.

Время работы эталонного инструмента по отношению времени работы режущих инструментов, выполняющих основную обработку, незначительно и по предварительным расчетам составит примерно 1-27. Имея магазин эталонных инструментов, имеющих стандартную настройку, можно обеспечить автоматическую самонастройку и подналадку режущих инструментов при об- 35 работке широкой номенклатуры деталей.

Формула изобретения

1. Способ активного управления станком, при котором обработку детали осуществляют одновременно двумя резцами и в процессе обработки производят автоматическую подналад45 ку резцов, отличающийся тем, что, с целью ускорения подналадки и расширения технологических возможностей, один из резцов принимают за эталонный и выполняют им обработку, задавая траекторию его пе50 ремещения по верхнему пределу допуска на размер, а второй резец принимают за основной и выполняют им обработку, задавая ему траекторию перемещения со смещением относительно эталонного резца в пределах допуска на размер, причем при обработке первой детапи осуществляют самонастройку вновь установленного основного резца, для чего em начальную установку осуществляют со смещением относительно эталонного резца на !в

10 мм в сторону увеличения размера детали по обеим координатам, затем обеим резцам задают одновременное перемещение по одной из координат и после начала резания эталонным резцом основному резцу сообщают подналадочное перемещение по второй координате, после чего осуществляют вре— менную задержку перемещения эталонного резца по первой координате до момента опережения его основным резцом, осущестнляют обработку детали основным резцом на заданную величину его перемещения и синхронно с ним перемещают эталонный резец, которым заканчивают обработку детали в заданный размер по первой координате после остановки основного резца, которому после этого сообщают подналадочное перемещение по первой координате, затем при обработке последующих деталей осуществляют подналадку основного резца для компенс акции его износа, для чего начало перемещения эталонного резца задерживают относительно начала перемещения основного резца на 1-2 с, выдерживая смещение их траекторий в пределах допусков на выполняемые размеры в течение всего цикла обработки и, в случае уменьше- ния этих смещений до нуля и далее в отрицательную сторону, производят вспомогательную обработку эталонным резцом, восстанавливая эти смещения аналогично самонастройке.

2. Устройство для активного управления станком, содержащее основную систему ЧПУ, связанную с первым и вторым шаговым двигателями продольного и поперечного перемещений наполнительных органов станка с основным резцом, генератор сигналов, соединенный через преобразователь па. раллельно с первым и вторым шаговыми двигателями, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введен дополнительный эталонный резец с дополнительными исполнительными органами, снабженными третьим и четвертым шаговыми двигателями их продольного и поперечного перемещений, связанными с введенной в устройство дополнительной системой ЧПУ, эталонный резец

1278181 снабжен первым датчиком вибраций, в цепь которого включены параллельно первое и второе реле, основной резец снабжен вторым датчиком вибраций, в цепь которого включены параллельно третье и четвертое реле, в цепи между основной системой ЧПУ и первым и вторым шаговыми двигателями включены соответственно пятое и шестое реле, размыкающие контакты которых включены в цепи соответственно между первым и вторым шаговыми двигателями и преобразователем, последовательно с шестым реле включено седьмое реле, кроме того, устройство снабжено реле времени и двумя выключателями, причем в цепь между генератором и преобразователем включены последовательно замыкающий контакт первого реле и размыкающий контакт третьего реле, в цепь которого включены последовательно размыкающий контакт седь5 мого реле и размыкающий контакт первого выключателя, замыкающий контакт которого включен в цепь реле времени, в которую включен также первый замыкающий контакт второго выключателя, включенного последовательно с sa° мыкающими с замедлением контактами реле времени в цепь включения дополнительной системы ЧПУ, замыкающий контакт второго реле включен в цепь между третьим и четвертым реле, размыкающие контакты которого включены в цепь между дополнительной системой

ЧПУ и третьим шаговым двигателем.

1278181

)278181

К2

ll

11

Jl

1

1

1

Составитель А.Котельников редактор Е. Папп Техред Л.Сердюкова Корректор Е. Рошко

Заказ 6795/14 Тираж 826 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Б-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4