Устройство для измерения силовых деформаций станины координатно-расточного станка
Владельцы патента RU 2575508:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет сервиса" (RU)
Изобретение относится к области высокоточного станкостроения и может быть использовано в прецизионных станках расточной и фрезерной групп для оценки силовых деформаций их станины. Устройство содержит измерительную базу, выполненную в виде стальной балки, установленной на полусферической опоре внутри станины над штатной опорой станка в точке, наименее подверженной деформациям изгиба и кручения. Полусферическая опора состоит из закаленного керна и термообработанной ответной части полусферической формы. Для стабилизации положения стальной балки на нее установлен гироскоп. При этом на одном конце стальной балки закреплен уравновешивающий груз, а на другом - лазерные датчики и гидравлический демпфирующий элемент, размещенный между стальной балкой и нижней поверхностью станины станка. Напротив лазерных датчиков на внутренних стенках станины установлены отражающие пластины. Использование изобретения позволяет повысить устойчивость измерительной базы и точность оценки силовых деформаций станины. 4 ил.
Устройство относится к области машиностроения, преимущественно к высокоточному станкостроению, и может быть использовано в прецизионных координатно-расточных станках со станинами, установленными на три опоры относительно фундамента.
Известно [1] устройство компенсации силовых деформаций станины прецизионного станка, состоящее из измерительной базы, измерителей деформации и подводимых управляемых опор. Измерительная база выполнена в виде кронштейнов, жестко установленных на торцевых поверхностях станины и соединенных между собой штангами.
Недостатком измерительной базы этого устройства является то, что оно не позволяет измерять деформации кручения станины станка.
В патенте на полезную модель [2] представлено устройство позволяющее, измерять силовые деформации станины координатно-расточных станков изгиба и кручения за счет крестообразной измерительной базы, установленной на опору типа керн - полусфера (далее полусферическая опора).
Недостатком данного устройства является недостаточная устойчивость измерительной базы, возникающая при установке ее на полусферическую опору, что впоследствии снижает точность измерений силовых деформаций станины.
Целью настоящего изобретения является повышение точности измерений силовых деформаций станины координатно-расточного станка путем стабилизации положения измерительной базы.
Данная цель достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве вводится измерительная база, установленная на полусферической опоре внутри станины над штатной опорой станка в точке, наименее подверженной деформациям изгиба и кручения. При этом на одном конце измерительной базы закреплен уравновешивающий груз, а на другом - бесконтактные датчики для определения силовых деформаций станины и гидравлический демпфирующий элемент, размещенный между измерительной базой и нижней поверхностью станины станка. Для стабилизации положения устройство также снабжено гироскопом, установленным на измерительной базе, которая выполнена в виде стальной балки, и отражающими пластинами, установленными на внутренних стенках станины напротив упомянутых бесконтактных датчиков, в качестве которых использованы лазерные датчики.
На фиг. 1 показана схема горизонтального координатно-расточного станка, по направляющим которого перемещается стойка, приводящая к силовым деформациям станины. Станок состоит из станины 1, установленной на три штатные опоры 2, 3 и 4 относительно фундамента. По направляющим станины в направлении оси OZ на салазках 5 перемещается стойка 6 со шпиндельной бабкой 7, содержащая шпиндельный узел 8 с закрепленным режущим инструментом, перемещение которого по оси OY осуществляется при помощи электродвигателя 9 (М). Корпусная заготовка 10, обрабатываемая на станке, закреплена на столе 11 станка.
На фиг. 1 также показано угловое смещение α торцевой поверхности станины 1 вследствие деформаций изгиба.
На фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 представлена конструкция устройства стабилизации измерительной базы для оценки общих силовых деформаций станины координатно-расточного станка. Измерительная база выполнена в виде стальной балки 12 с установленным на нее гироскопом 13. Ось гироскопа 14 скреплена со стальной балкой подшипниками 15, 15′. Стальная балка установлена на полусферическую опору, состоящую из закаленного керна 16, закрепленного в стойке 17, и термообработанной ответной части 18 полусферической формы. На одном конце стальной балки закреплен уравновешивающий груз 19, а на другом - лазерные датчики 20, 20′ и гидравлический демпфирующий элемент с коэффициентом жесткости k1, размещенный между стальной балкой 13 и нижней поверхностью станины 1 станка. Также напротив лазерных датчиков 20, 20′ на внутренних стенках станины установлены отражающие пластины 21, 21′.
Устройство работает следующим образом.
По станине 1 перемещаются салазки 5 со стойкой 6, шпиндельной бабкой 7, шпиндельным узлом 8 в направлении оси OZ (фиг. 1). При несимметричном приложении нагрузки на станину она претерпевает деформации изгиба и кручения, что приводит к потере точности прецизионного координатно-расточного станка. Торцевая поверхность станины вследствие деформации изгиба поворачивается на угол α относительно своего первоначального положения, а боковая - соответственно на угол φ (фиг. 4) вследствие деформации кручения. Стальная балка 12 (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) не меняет положения за счет стабилизации гироскопом 13, уравновешивающего груза 19 и гасящего колебания гидравлического демпфирующего элемента, что позволяет лазерным датчикам 20, 20′ измерять изменяющиеся расстояния до внутренних стенок станины для возможности оценки углов α и φ.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить устойчивость путем стабилизации положения измерительной базы для измерения силовых деформаций станины координатно-расточного станка.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Пат. 791466 СССР, МПК5 В23В 25/06. Устройство компенсации силовых деформаций станины прецизионного станка. / Равва Ж.С., Дергачев Г.В., Горшков Б.М.; заявитель и патентообладатель «Тольяттинский политехнический институт». - №2716741, заявл. 25.01.1979, опубл. 30.12.1980, Бюл. №48. - 2 с.
2. Пат. 140823 Рос. Федерация, МПК B23Q 17/00. Устройство для измерения силовых деформаций изгиба и кручения станин координатно-расточных станков. / Рубцов М.А., Горшков Б.М., Самохина Н.С., Евграфов А.Н.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный университет сервиса». - №2014102420/02, заявл. 24.01.2014, опубл. 20.05.2014, Бюл. №14. - 3 с.
Устройство для измерения силовых деформаций станины координатно-расточного станка, содержащее измерительную базу, установленную на полусферической опоре внутри станины над штатной опорой станка в точке, наименее подверженной деформациям изгиба и кручения, состоящей из закаленного керна и термообработанной ответной части полусферической формы, при этом на одном конце измерительной базы закреплен уравновешивающий груз, а на другом - бесконтактные датчики для определения силовых деформаций станины и гидравлический демпфирующий элемент, размещенный между измерительной базой и нижней поверхностью станины станка, отличающееся тем, что оно снабжено гироскопом, установленным на измерительной базе, которая выполнена в виде стальной балки, и отражающими пластинами, установленными на внутренних стенках станины напротив упомянутых бесконтактных датчиков, в качестве которых использованы лазерные датчики.
