Способ адаптивной механической обработки керамических изделий на специальных станках с чпу


B24B1/00 - Станки, устройства или способы для шлифования или полирования (шлифование зубчатых колес B23F, винтовой резьбы B23G 1/36, путем электроэрозионной обработки B23H; путем пескоструйной обработки B24C, инструменты для шлифования, полирования и заточки B24D; полирующие составы C09G 1/00; абразивные материалы C09K 3/14; электролитическое травление или полирование C25F 3/00, устройства для шлифования уложенных рельсовых путей E01B 31/17); правка шлифующих поверхностей или придание им требуемого вида; подача шлифовальных, полировальных или притирочных материалов

Владельцы патента RU 2698008:

Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" (RU)

Изобретение относится к области механической обработки изделий из различных материалов и может быть использовано при обработке изделий из керамики. Осуществляют адаптивную механическую обработку керамических изделий на станках с ЧПУ, которая включает установку заготовки на станке, измерение геометрических параметров и базовых поверхностей заготовки с использованием средств станка в виде измерительного датчика и обработку заготовки по управляющей программе. В процессе обработки производят корректировку скорости подачи суппорта станка в зависимости от показаний измерительного датчика потребляемой мощности, расположенного в электрошпинделе обрабатывающего узла станка. При выходе показаний мощности за установленный диапазон значений обработка прерывается с выдачей аварийного сигнала. Операцию подготовки управляющей программы для станка дополняют процедурой автоматического измерения номинальной мощности с помощью датчика электрошпинделя на эталонном изделии для каждого кадра управляющей программы. В результате повышается качество обработки изделий из керамики и снижаются затраты времени на контроль процесса обработки.

 

Изобретение относится к керамической отрасли промышленности и преимущественно может быть использовано при механической обработке керамических изделий.

Известен способ адаптивной обработки криволинейных поверхностей деталей из керамических материалов на примере изготовления наружного контура антенного обтекателя летательного аппарата (диссертация и автореферат по ВАК 05.13.06, 05.02.07, кандидат технических наук Д.А. Королев, тема работы «Автоматизация технологического процесса механической обработки и контроля оболочек двойной кривизны из керамических материалов») на примере головного антенного обтекателя летательного аппарата и устройство его реализующее (патент РФ №2492990, МПК В24В 49/10, В24В 5/16 опубл. 20.09.2013).

В данном способе специализированная САМ-система, работающая на базе специализированного станка с ЧПУ, на основе требуемого контура детали, результатов измерения геометрических размеров абразивного инструмента формирует управляющую программу в виде перечня координат, по которым осуществляется перемещение обрабатывающего узла с заданной постоянной скоростью.

Недостатком известного способа является неравномерный съем материала по высоте изделия, который приводит к снижению точности и увеличению длительности обработки, за счет большего числа предварительных проходов.

Известно изобретение способ и устройство управления точностью обработки деталей (патент РФ №2379169, МПК B23Q 15/00, опубл. 20.01.2010), включающий определение значения силы резания по заданной формуле, сравнение полученного значения на компьютере с текущим значением силы резания, поступающим от силометрического датчика, корректировку подачи и скорости резания в нечетко заданном интервале на этапе проектирования управляющей программы.

Недостатком известного способа является его направленность на обработку деталей режущим инструментом. В случае обработки керамических деталей посредством шлифовки, требуется установка силометрического датчика на основание электрошпинделя, что не обеспечивает необходимой точности измерений, так как вибрация электрошпинделя приводит к значительным искажениям показаний датчика. Использование в составе станка сложного аналитического устройства, производящего обработку сигнала с целью устранения помех, не обеспечивает необходимого быстродействия.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ адаптивной обработки изделий на станках с ЧПУ (патент РФ №2528923, МПК B23Q 15/12, опубл. 20.09.2014), включающий установку заготовки на станке, измерение геометрических параметров, предназначенных к обработке, и базовых поверхностей заготовки, использование средств станка в виде контактного измерительного датчика, по результатам которых интегрированная программа (программная подсистема CAIT) обеспечивает распознавание конструкторско-технологических элементов (КТЭ) модели заготовки, на основе чего осуществляется установка параметров технологического процесса и производится обработка заготовки по управляющей программе.

Недостатком известного способа является узкая направленность на обработку изделий с известными и фиксированными в узком диапазоне параметрами плотности и обрабатываемости материала. В случае обработки изделий из керамики, характеризующихся высокой прочностью и хрупкостью, изменяющихся в широких пределах, в пределах одной заготовки требуется корректировка подачи инструмента непосредственно в процессе, либо задание минимально возможной скорости обработки. Отсутствие контроля за износом абразивного инструмента в процессе обработки, может привести к разрушению заготовки, в следствие давления инструмента без съема материала.

Техническим результатом изобретения является повышение скорости и качества обработки изделий из керамики, снижение затрат рабочего времени на контроль процесса обработки детали со стороны оператора и брака вызванным чрезмерным давлением инструмента на заготовку в процессе обработки.

Технический результат достигается тем, что предложен способ адаптивной механической обработки керамических изделий на специальных станках с ЧПУ, включающий установку заготовки на станке, измерение геометрических параметров и базовых поверхностей заготовки с использованием средств станка в виде измерительного датчика, отличающийся тем, что при обработке заготовки осуществляется корректировка скорости подачи суппорта станка, в зависимости от показаний датчика потребляемой мощности, находящегося в электрошпинделе обрабатывающего узла, выход показаний мощности за установленный диапазон прерывает обработку с выдачей аварийного сигнала оператору, операция подготовки управляющей программы для станка дополняется процедурой автоматического измерения номинальной мощности с датчика электрошпинделя на эталонном изделии (обучение) для каждого кадра управляющей программы.

Для реализации описываемого способа авторами был использован специальный станок под управлением ЧПУ с дополнительно установленным программным модулем адаптивной обработки и электрошпинделем.

В ходе апробации способа была проведена обработка участков керамической заготовки инструментами трех типов: алмазный круг диаметром 100 мм, алмазный круг диаметром 32 мм, зенкером и имитация столкновения инструмента с заготовкой.

Целевое значение поддерживаемой мощность определялось из расчета нагрузки на инструмент в процессе обработки с подачей 25 мм/мин.

По результатам сравнительных испытаний предлагаемого способа установлено следующее:

Измерение 1. Длительность обработки участка заготовки алмазным кругом диаметра 100 мм: обычным способом - 8 циклов по 30 минут при подаче 25 мм/мин, всего 240 минут; предлагаемым способом - подача от 20 до 45 мм/мин в зависимости от нагрузки на инструмент с длительностями циклов в 12, 17, 20, 24, 28, 30, 30, 30 минут, всего 191 минута, на 13% быстрее.

Измерение 2. Длительность обработки участка заготовки алмазным кругом диаметра 32 мм: обычным способом - 5 циклов по 16 минут при подаче 12 мм/мин, всего 80 минут, предлагаемым способом - подача от 10 до 16 мм/мин в зависимости от нагрузки на инструмент с длительностями циклов в 10, 12, 14, 16, 16 минут, всего 68 минут, на 15% быстрее.

Измерение 3. Длительность обработки участка заготовки зенкером: обычным способом - 6 циклов по 12 минут при подаче 8 мм/мин, всего 72 минуты, предлагаемым способом - подача от 6 до 12 мм/мин в зависимости от нагрузки на инструмент с длительностями циклов в 6, 8, 10, 12, 12, 12 минут, всего 60 минут, на 17% быстрее.

При моделировании столкновения заготовки и инструмента производится замедление и остановка перемещения инструмента, при достижении настраиваемого порогового значения нагрузки на шпиндель, исключая риск разрушения инструмента и изделия в процессе выполнения операции.

По итогам испытаний установлено, что применение предлагаемого способа адаптивного управления обеспечивает сокращение среднего времени обработки керамических деталей на 15%.

Способ адаптивной механической обработки керамических изделий на станках с ЧПУ, включающий установку заготовки на станке, измерение геометрических параметров и базовых поверхностей заготовки с использованием измерительных средств станка, подготовку управляющей программы для станка и обработку заготовки по управляющей программе, отличающийся тем, что в процессе обработки заготовки осуществляют корректировку скорости подачи суппорта станка в зависимости от показаний измерительного датчика потребляемой мощности, расположенного в электрошпинделе обрабатывающего узла станка, и при выходе показаний мощности за установленный диапазон значений обработку прерывают с подачей аварийного сигнала оператору, при этом при подготовке управляющей программы для станка на эталонном изделии дополнительно осуществляют автоматическое измерение номинальной мощности с помощью упомянутого датчика электрошпинделя для каждого кадра управляющей программы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станках для шлифовки твердосплавных вставок шарошечных буровых долот. Шлифовальный станок имеет шлифовальную машину, оснащенную чашечным шлифовальным кругом, приводимым во вращение вокруг своей продольной оси посредством двигателя.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на операциях шлифования, фрезерования лопаток газотурбинных двигателей. Изготовление лопатки осуществляют путем механической обработки заготовки по разработанной управляющей программе, которую ведут в несколько комбинируемых в зависимости от припусков этапов обработки, включающих: этап обработки хвостовика и прикорневого участка лопатки с закреплением ее за перо, этап шлифования абразивной лентой профиля пера лопатки с закреплением ее за хвостовик и управлением съемом металла путем изменения скорости подачи ленты или скорости вращения ленты, или обеих скоростей, этап фрезерования входной и выходной кромок пера или всего профиля пера заготовки лопатки по адаптированной траектории с учетом замеров прикромочной зоны пера в каждой точке контрольных сечений со стороны ее спинки и корыта и с определением величины припуска между контрольными точками для плавной стыковки зоны обработки и необрабатываемых поверхностей пера и этап удаления технологической прибыли на торце пера лопатки по управляющей программе.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для финишной обработки деталей сложной пространственной формы, в частности лопаток газотурбинных двигателей (ГТД).

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при шлифовании и полировании криволинейных поверхностей деталей на робототехнологическом комплексе.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для финишной обработки лопаток газотурбинных двигателей. Осуществляют измерение геометрических характеристик заготовки лопатки, сравнение измеренной формы с теоретической, определение областей заготовки лопатки для полирования, формирование траектории движения инструмента и установление режимов резания.

Изобретение относится к области абразивной обработки. Технический результат - повышение точности и производительности процесса шлифования деталей.

Изобретение относится к области авиастроения и может быть использовано для обработке деталей малой длины методом глубинного шлифования периферией круга при формировании управляющих программ обработки.

Изобретение относится к обработке материалов резанием. Способ включает закрепление детали на координатном столе под объективом оптического устройства, обработку материала шлифовальным инструментом, проектирование увеличенного изображения зоны резания на экран с чертежом.

Изобретение относится к области автоматического управления отдельными операциями при шлифовании изделий на станках с ЧПУ. Известны приборы активного контроля (ПАК), применяемые на кругло- и внутришлифовальных станках для управления поперечной подачей шлифовального круга при врезном шлифовании, включающие этапы чернового и чистового шлифования, а также этап выхаживания (шлифование без подачи) по размеру и выдачу команд на изменение режимов обработки и ее окончание.

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в автомобильной и подшипниковой промышленности для автоматической правки шлифовальных кругов по торцовым поверхностям на специализированных шлифовальных станках с программным управлением при двустороннем торцовом шлифовании.
Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при финишной обработке внутренних поверхностей стальных азотированных гильз двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к способу изготовления кольца синхронизатора для синхронизированных механических коробок передач. Способ изготовления кольца синхронизатора для синхронизированных механических коробок передач включает изготовление конической поверхности, внедрение аксиальных канавок, виброшлифование и закалку.

Изобретение относится к области абразивной ультразвуковой обработки и может быть использовано при удалении заусенцев с малогабаритных металлических деталей в рабочей камере.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на операциях круглого наружного, плоского и внутреннего шлифования заготовок. Осуществляют шлифование периферией круга с продольной подачей за несколько рабочих ходов, с выхаживанием и с непрерывным наложением ультразвуковых колебаний (УЗК) на заготовку.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при шлифовании поверхностей объектов в аэрокосмической, автомобильной и др. отраслях промышленности.

Изобретение относится к области проведения петрографических исследований аргиллитов баженовской свиты и подобных пород и может быть использовано при изготовлении шлифов из мягких слабых и/или трещиноватых образцов осадочных горных пород.

Изобретение относится к композиции химического механического полирования для обработки наружной сапфировой поверхности и способу полирования сапфировой подложки.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на операциях круглого наружного, плоского и внутреннего шлифования заготовок периферией круга с наложением ультразвуковых колебаний (УЗК).

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для обработки оптических материалов. Полировальная суспензия содержит водную суспензию полирующего порошка - полирита, полиоксиалкиленгликоль в качестве пеногасящей добавки и цинк сернокислый семиводный, сокращающий время обработки оптических заготовок, при следующем соотношении компонентов, вес.%: цинк сернокислый 0,5; полиоксиалкиленгликоль 0,01-0,03; водная суспензия полирующего порошка в виде 10%-ной суспензии с плотностью 1,02-1,04 г/см3 - остальное.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для упрочнения деталей из жаропрочных сплавов. Упрочнение деталей проводят дробеструйной обработкой шариками и микрошариками твердостью HRC 60-64, при давлении 0,6 МПа.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станках для шлифовки твердосплавных вставок шарошечных буровых долот. Шлифовальный станок имеет шлифовальную машину, оснащенную чашечным шлифовальным кругом, приводимым во вращение вокруг своей продольной оси посредством двигателя.

Изобретение относится к области механической обработки изделий из различных материалов и может быть использовано при обработке изделий из керамики. Осуществляют адаптивную механическую обработку керамических изделий на станках с ЧПУ, которая включает установку заготовки на станке, измерение геометрических параметров и базовых поверхностей заготовки с использованием средств станка в виде измерительного датчика и обработку заготовки по управляющей программе. В процессе обработки производят корректировку скорости подачи суппорта станка в зависимости от показаний измерительного датчика потребляемой мощности, расположенного в электрошпинделе обрабатывающего узла станка. При выходе показаний мощности за установленный диапазон значений обработка прерывается с выдачей аварийного сигнала. Операцию подготовки управляющей программы для станка дополняют процедурой автоматического измерения номинальной мощности с помощью датчика электрошпинделя на эталонном изделии для каждого кадра управляющей программы. В результате повышается качество обработки изделий из керамики и снижаются затраты времени на контроль процесса обработки.

Наверх