Устройство для стабилизации силы резания на металлорежущих станках

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1и1 4204О4

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 28.07.72 (21) 1817273/25-8 .с присоединением заязки (32) Приоритет

Опубликовано 25.03.74. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 15.08.74 (51) М. Кл. В 23Ь 25/06

Гасударственный камитет

Совета Мииистрав СССР аа делам иза6ретений и аткрытий (53) УДК 62-229,22:62531 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. М. Берман, Я, Б. Гозман, Ю. Д. Пиковский и И. М. Рыбкин (71) Заявитель Московский станкостроительный завод имени Серго Орджоникидзе (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ СИЛЫ РЕЗАНИЯ НА

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для станков, например, универсальных токарных, фрезерных, расточных, у которых единый двигатель осуществляет кинематически связанные главное движение и движение подачи.

Известны устройства для стабилизации мощности или силы резания за счет регулирования скорости подачи.

В известном устройстве кинематичсская связь между коробкой скоростей и подач разрывается, вводится самостоятельный привод подачи, скорость которого изменяется в зависимости от заданного уровня мощности или силы резания и от отклонения фактически величин от заданных.

Однако самостоятельный привод подач должен обладать широким диапазоном регулирования, перекрывающим весь диапазон подач станка.

Изменение скорости вращения двигателя приводит к изменению минутной подачи, в то время, как мощность или сила резания определяются оборотной подачей. Это усложняет настройку системы стабилизации при изменении числа оборотов шпинделя. Причем перенастройка дополнительного привода обычно связана с приемами, не привычными для станочника: необходимо регулировать потенциометры, следить за показаниями приборов и т. д.

Дополнительный двигатель и схема его управления должны обладать достаточно

5 большой мощностью, чтобы обеспечить перемещение инструмента во всех режимах резания.

Динамические выбросы силы или мощности

10 резания, вызванные резкими изменениями припусков или твердости заготовки, обрабатываются благодаря снижению скорости вращения дополнительного двигателя. Так как инерционность обычных двигателей велика, а

15 постоянная времени на уменьшение скорости обычно больше постоянной времени на увеличение скорости вращения, то значительные динамические перерегулирования неизбежны.

Цель изобретения — упростить эксплуата20 цию устройства, снизить диапазон регулирования подачи и уменьшить мощность в цепи управления.

Это достигается тем, что в кинематпческую цепь станка встроен дифференциально-сумми25 рующий механизм так, .то первый его вход соединен с выходом коробки скоростей, ко второму входу присоединен регулируе ый привод, а выход дифференциально-суммирующего механизма соединен со входом коробки

30 подач.

420404

С целью улучшения динамических характеристик регулируемый привод выполнен в виде управляемой тормозной муфты, момент сопротивления которой определяется измеряемым сигналом, соединенной с выходом дифференциального-суммирующего механизма и генератора. Скорость последнего зависит от момента сопротивления тормозной муфты.

Генератор присоединен к одному из входов дифференциально-суммирующего механизма через фрикционную муфту.

На фиг. 1 изображена кинематическая схе;.а устройства применительно к универсальному токарному станку; па фиг. 2 — электрическая схема соединения элементов станка.

Устройство состоит из диффсрепциальносуммирующего механизма (ДСМ) 1, один вход которого, например колесо 2, присоединен к шестерне 3 выхода коробки скоростей, а выход ДСМ, например водило 4, — к входному валу 5 корооки подач и регулируемого привода.

Регулируемый привод состоит из управляемой, например, порошковой тормозной муфты 6, соединенной с водилом 4, и генератора

7, вал которого через шестерни 8 и фрикционпую муфту 9 сцепляется с колесом 10.

Обмотка 1 тормозной муфты 6 присоединена к выходу усилителя 12 сигналов измерителя 13 силы Р или мощности У.

Обмотка возбуждения 14 генератора 7 питается обычным образом от источника э.д.с. постоянного тока Еь а якорь 15 подпитывается небольшим источником э.д.с. — L через диод 16 и одновременно нагружен сопротивлением 17 через диод 18.

Устройство работает следующим образом.

1-la холостом ходу суппорта станка при отсутствии сил резания сигнал на выходе усилителя 12 равен нулю. Соответственно момент сопротивления, создаваемый муфтой

6, также равен нулю. Момент сил сопротивления холостому ходу, приведенный к валу генератора 7, уравновешивается движущим моментом, создаваемым источником Е TBким образом, что колесо 10 оказывается неподвижным (или вращается с очень малой скоростью). При этом водило 4 вращает входной вал 5 коробки подач с максимальной скоростью, а величина оборотной подачи суппорта станка определяется передаточным отношением коробки подач.

Очевидно, что изменение скорости вращения шпинделя не вызывает изменения оборотной подачи.

В процессе обработки заготовки возникает сила резания, на выходе измерителя 13 и усилителя 12 появляется электрический сигнал, муфта 6 создает тормозной момент на водиле

4. В результате вал генератора 7 приводится во вращение с такой скоростью, при которой момент сопротивления вращению сравняется с приведенным тормозным моментом. Соответствепно скорость вращения водила и входного вала коробки подач уменьшается, уменьшится оборотная подача суппорта станка.

Подбором коэффициента усиления усилителя 12 и величины сопротивления 17 в цепи якоря генератора 7 обеспечивается необходимая пропорциональность между приращением силы или мощности резания и компенсирующим эти приращения изменением подачи.

Поскольку при изменении оборотов шпинделя оборотная подача не изменяется, то диапазон изменения подач от привода устройства должен обеспечить лишь приращения, необходимые для компенсации возможных колебаний припуска и физических характеристи к з а готовки.

Так как управление скоростью подачи осуществляется с помощью фрикционной муфты

6, то мощность в цепи управления евелика и значительно меньше необходимой мощности управления самостоятельным приводом.

Динамические выбросы силы или мощности сводятся до малых величин благодаря малой инерционности муфты. Кроме того, скорость замедления подачи может быть увеличена с помощью кратковременного форсирования тормозного момента, например, сигналами производной от мощности или силы. При этом фрикционная муфта 9 проскальзывает, предохраняя ДСМ от перегрузок.

Применение предлагаемого устройства не изменяет обычных приемов управления станком и режимами резания, которые сводятся к переключению коробок скоростей и подач.

Предмет изобретения

1. Устройство для стабилизации силы резания на металлорежущих станках с регулируемым приводом подачи, управляемым в зависимости от измеряемой силы резания, о тл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения эксплуатации, снижения диапазона регулирования подачи и уменьшения мощности в цепи управления, в кинематическую цепь станка встроен дифференциально-суммирующий механизм так, что первый его входсоединен с выходом коробки скоростей, ко второму входу присоединен регулируемый привод, а выход дифференциально-суммирующего механизма соединен со входом коробки подач.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, регулируемый привод выполнен в виде управляемой тормозной муфты, момент сопротивления которой определяется измеряемым сигналом, соединенной с выходом дифференциально-суммирующего механизма и генератора, скорость которого зависит or момента сопротивления тормозной муфты, присоединенного к одному из входов дифференциально-суммирующего механизма через фрикционную муфту.

420404

Фиг. j

Ф v8.

Составитель В. Тарабара

Редактор Л. Народная Техред Л. Богданова Корректор И. Позняковская

Заказ 1817/3 Изд. № 679 Тираж 944 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2