Способ адаптивного управления размерной настройкой станка

 

Использование: в шпиндельных узлах и системах адаптивного управления металлорежущих станков, преимущественно токарных . Сущность: способ предусматривает взаимодействие разделенных, например, слоем гидростатической смазки передних 1, 2 и задних 3, 4 поверхностей: опорных 1, 3 шпинделя 5 и базовых 2,4 станка. На обрабатываемую деталь 6, закрепленную на шпинделе 5 в патроне 7, действует сила резания, которая вызывает соответствующие нагрузки на переднюю 2 и заднюю 4 базовые поверхности станка. Сигналы 8 и 9 усилия взаимодействия сопряженных поверхностей 1, 2 и 3, 4, формируют, например , в виде давления смазки в несущих карманах 10 гидростатических опор и снимают соответственно с каждой из поверхностей 2 и 3, Затем сигналами 8 и 9 посредством регуляторов 11 и 12 управляют положением опорных поверхностей 2 и 3, прикладывая к последним соответствующие силовые воздействия, которые формируют, например, в виде изменений расходов смазки через карманы 10, связанные с регуляторами 11 и 12 соответственно каналами 13 и 14, Повышение точности обеспечивается за счет более полной компенсации влияния упругих деформаций системы СПИД на погрешности формообразования. 2 ил. ; л (Л С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.s В 23 0 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4782482/08 (22) 16.01.90 (46) 28.02.93, Бюл. ЬЬ 8 (71) Красноярский политехнический институт (72) С.С.Шатохин (56) Авторское свидетельство СССР

М 482277, кл, B 23 Q 23/00, 1975, (54) СПОСОБ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАЗМЕРНОЙ НАСТРОЙКОЙ СТАНКА (57) Использование: в шпиндельных узлах.и системах адаптивного управления металлорежущих станков, преимущественно токар.ных. Сущность: способ йредусматривает взаимодействие разделенных, например, слоем гидростатической смазки передних 1, 2 и задних 3, 4 поверхностей: опорных 1, 3 шпинделя 5 и базовых 2, 4 станка. На обрабатываемую деталь 6; закрепленную на шпинделе 5 в патроне 7, действует сила

„„Я2„„1798118 А1 резания; которая вызывает соответствующие нагрузки на переднюю 2 и заднюю 4 базовые поверхности станка. Сигналы 8 и 9 усилия взаимодействия сопряженных поверхностей 1, 2 и 3,. 4, формируют, например, в виде давления. смазки в несущих карманах 10 гидростатических опор и снимают соответственно с каждой из поверхностей 2 и 3. Затем сигналами 8 и 9 посредством регуляторов t1 и 12 управляют положением опорных поверхностей 2 и 3, прикладывая к последним соответствующие силовые воздействия, которые формируют, например, в виде изменений расходов смазки через карманы 10, связанные с регуляторами 11 и 12 соответственно каналами 13 и

14, Повышение точности обеспечивается за счет более полной компенсации влияния упругих деформаций системы СПИД на погрешности формообразования. 2 ил.

1798118

+ ПФПо О, 3

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в шпиндельных узлах и системах адаптивного управления металлорежущих станков, преимущественно токарных.

Целью изобретения является повышение точности адаптивного управления.

На фиг.1 показана схема двухопорного шпиндельного узла станка, поясняющая сущность изобретения; на фиг.2 — графики зависимости податливости П, системы

СПИД от вылета А при обработке для случаев: кривая 1 — при сьеме динамометрической информации с передней опоры и приложении управляющих воздействий к обоим опорным поверхностям исходя из условия равенства нулю податливости системы СПИД в одной точке взаимодействия инструмента.и обрабатываемой детали (способ-прототип); кривая 2 — при съеме информации с обеих опор и определении управляющих воздействий из условия равенства нулю статической податливости системы СПИД в начале и в конце обработки детали (предлагаемый способ).

Согласно схеме на фиг,1, способ предусматривает взаимодействие отделенных друг от друга, например, слоем гидростатической смазки, передних 1, 2 и задних 3, 4 поверхностей: опорных 1, 3 — шпинделя 5 и базовых 2, 4 — станка (на схеме полностью не показан. На обрабатываемую деталь 6, установленную в закрепленном на шпийделе 5 патроне 7, действует сила резания f, которая вызывает эксцентриситеты; ел — передней опорной поверхности 1 шпинделя 5 относительно передней базовой поверхности 2 станка; и e> — задней опорной поверхности 3 шпинделя 5 относительно задней базовой поверхности 4 станка.

Сигналы 8 и 9 усилий взаимодействия снимают соответственно с передней 2 и задней 4 базовых поверхностей, и формируют их; например, в виде давлений смазки в несущих карманах 10 гидростатических опор, выполненйых на поверхностях 2 и 4.

Преобразование сигналов 8, 9 в соответствующие силовые воздействия осуществляют при помощи регуляторов 11 и 12, связанных с несущими карманами 10 через каналы 13 и 14, При этом в регуляторы 11 и . 12 подают смазку под давлением через магистраль нагнетания 15. °

На фиг.1 также обозначены: а и зов наибольшее и наименьшее расстояния от линии действия силы f до.центра передней опоры: I — межопорное расстояние; !, !! и lo — осевые моменты инерции обрабатываемой детали 6 и шпинделя 5 на участках длиной I ив; у и П вЂ” соответственно угловая и радиальная податливости патрона 7.

В процессе обработки детали 6 изменение величины и перемещение линии действия силы резания f вдоль детали вызывает соответствующие изменения .нагрузок на базовые поверхности 2 и 4, в результате которых возникают разности давлений

10 смазки в нагружаемых и разгружаемых несущих карманах 10. При этом сигнал 8 формируют пропорционально разности давлений смазки в карманах 10 на задней базовой поверхности 4, а сигнал 9- пропор15 .ционально разности давлений смазки в карманах 10 на передней базовой поверхности

2. Изменения сигналов 8 и 9 вызывают соот-. ветствующие изменения расходов смазки через регуляторы 12 и 11; в результате этого

20 возникают дополнительные приращения давлений смазки в несущих карманах 10, которые, в свою очередь, вызывают две силы, действующие на опорные поверхности 1 и 3 шпинделя 5. Под действием этих сил

25 опорные поверхности 1 и 3 перемещаются в радиальном направлении до полйого уравновешивания сил давления смазки, действующих на эти поверхности. При этом радиальные перемещения поверхностей 1, 30 3 направлены против нагрузок на базовые поверхности 2. 4 и компенсируют влияние на точность обработки упругих деформаций системы СПИД.

Следует отметить, что компенсация мо35 жет быть достаточно полной лишь при выборе параметров регуляторов 11 и 12 из условия равенства нулю статической податливости системы СПИД в начале и в конце обработки детали 6. Для компоновок стан-. ков, допускающий пренебрежение влиянием нагрузок от привода на упругие деформации s направлении получаемого размера при их силовом расчете, и предназ- .. наченных для обработки деталей в патроне, 45 данное условие может быть представлено в виде: э —,!

ЗЕД! 3Е !о

+ I — +(ао2 + За(а — ао)) +

+!, 1П, К,(1+ -)2+ П К (> g+y(a-а.) +

+П+По 0

3 != (! + ) (1+ +! )+! 13!4(! )2 ао ао I ао > ад

17981.18 где Пс — податливость подсистемы инструмент-суппорт- станина; Пл и П-радиальные податливости передней и задней опор шпинделя 5 при отсутствии адаптивного управления; Е и Еэ — модули упругости для материалов шпинделя и обрабатываемой детали 6; Kn In/Ino u Ka - Ь/lao коэффициенты усиления регулятора 11 передней и регулятора 12 задней опор шпинделя 5, где

Ino и I3o — значения In и 4 при обработке без адаптивного управления. Для определения требуемых значений К, и Кз данную систему уравнений решают при остальных известных величинах.

Из графиков на фиг.2 следует, что при съеме динамометрической информации с одной базовой поверхности и при произвольном выборе коэффициентов усиления, даже при приложении управляющих воздействий к обеим опорным поверхностям, можно достичь нулевую податливость системы СПИД только при каком-то одном (в данном случае при А - ао, кривая 1) значении вылета, В то же время при сьеме информации с двух различных базовых поверхностей и определении коэффициентов усилениям снимаемых сигналов иэ условия равенства нулю статической податливости системы СПИД (кривая 2) может быть достигнута стабилизация податливости системы СПИД во время обработки детали.

При изменении условий обработки (установ новой детали с существенно отличающейся жесткостью и др.) значения коэффициентов усиления могут быть скорректированы, например, при помощи измененйя давления нагйетания смазки, подводимой к регуляторам, Таким образом, эа счет дополнительноr0 измерения усилия взаимодействия в каж5 дом месте сопряжения базовых и опорных поверхностей и приложения соответствующего силового воздействия в каждом месте сопряжения, исходя иэ условия равенства нулю статической податливости системы

10 СПИД в начале и в конце обработки. обеспечйвается повышение точности адаптивного управления. При этом за счет того, что силовые воздействия прикладывают в тех же местах сопряжения, с которых снимают

15 сигналы усилия взаимодействия, может быть достигнуто существенное упрощение системы управления, которая может быть полностью выполнена на основе модульных активных гидростатических, аэростатиче20 ских или магнитных опор шпинделя.

Формула изобретения

Способ адаптивного управления размерной настройкой станка, включающий из25 мерение усилия взаимодействия в одном из мест сопряжения опорной поверхности шпинделя и базовой поверхности станка и приложение соответствующего силового воздействия к опорным поверхностям, о т л иЗО ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют усилие взаимодействия в каждом месте сопряжения базовых и опорных поверхностей, а соответствующее силовое воздействие приклады35 вают в каждом месте сопряжения, исходя из условия равенства нулю статической податливости системы СПИД в начале и в конце обработки.

1798118

Фиг. 2

Составитель С.Шатохин .

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М,Максимишинец

Редактор

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 739 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Способ адаптивного управления размерной настройкой станка Способ адаптивного управления размерной настройкой станка Способ адаптивного управления размерной настройкой станка Способ адаптивного управления размерной настройкой станка 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при обработке криволинейных контуров на фрезерных станках с ЧПУ

Изобретение относится к станкостроению

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, в частности к нрецизионному станкостроению

Изобретение относится к области станкостроения, а именно к устройствам для компенсации износа или погрешностей изготовления направляющих или установочных механизмов станков

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станкостроении для гашения вибраций и поддержания постоянства тяговой силы при поступательном перемещении деталей привода подач и повышения точности его работы

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, технике прецизионного усиления сигналов датчиков в контуре управления оборудованием с ЧПУ

Изобретение относится к соединительному устройству для соединения двух частей друг с другом, выполненному с возможностью деформирования по существу только в одном направлении

Изобретение относится к технологии машиностроения, к обработке деталей типа валов на токарных, круглошлифовальных и некоторых других станках

Изобретение относится к робототехнике, в частности к устройству для лазерной обработки, и может быть использовано для обработки, сварки и резки изделий при помощи лазерного луча

Предлагаемое изобретение относится к области обработки резанием и может быть использовано в производстве цилиндрических зубчатых колес. Устройство для компенсации размерного износа инструмента для обработки цилиндрических зубчатых колес, выполненного в виде двухрядной резцовой головки, содержит две полуголовки, подпружиненные в осевом направлении двумя упругими элементами, и установлено на вращающейся оправке. Между полуголовками установлены два скошенных диска, между которыми установлена клиновая пластина с двумя отверстиями. В верхнем отверстии расположен вращающийся круговой эксцентрик, а нижним отверстием пластина охватывает вращающуюся оправку с зазором. Два упругих элемента выполнены в виде пружин и установлены с внешних сторон полуголовок. Повышается точность процесса зубообработки цилиндрических колес. 2 ил.

Способ адаптивного управления размерной настройкой станка

Наверх