RU2084326C1 - Machining device - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering; machining of workpieces with complex surfaces. SUBSTANCE: device has base, 1, movable platform 2 with tool head 3, linear travel motion drives 4, meters 5 to determine position of movable platform 2, arrangement 6 for fixing the workpiece. Arrangement 6 is made in form of holder 9 and post 8. Holder is secured on base 1 for linear and angular travel. Holder 9 has number of precision datum measuring surfaces 11, 12, 13. Surface position pickup 14 is arranged on tool head 3. Device 16 secured on post 8 serves to determine position of working surfaces of pickup 14. Having fixed workpiece 7 in platform 2 is moved to bring pickup 14 In engagement with device 16 and datum measuring surfaces 11, 12, 13. Meters 5 determine their position in space. Then, basing on information thus obtained, workpiece 7 is machined according to preset program. EFFECT: enlarged operating capabilities. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для прецизионной обработки деталей со сложными поверхностями. The invention relates to mechanical engineering and can be used for precision processing of parts with complex surfaces.

Известно обрабатывающее устройство, содержащее основание, поворотную платформу с инструментальной головкой, шесть приводов линейных перемещений, шарнирно соединенных своими концами с основанием и поворотной платформой, установленный на основании поворотный стол, предназначенный для закрепления обрабатываемой детали (см. а.с. СССР N 1296401). A processing device is known comprising a base, a rotary platform with a tool head, six linear displacement drives pivotally connected at its ends with a base and a rotary platform, a rotary table mounted on the base for securing a workpiece (see A.S. USSR N 1296401) .

Недостаток такого устройства заключается в том, что отсутствие в нем измерительной системы не может обеспечить получения достоверной информации о положении обрабатываемой детали в рабочем пространстве устройства, что необходимо для прецизионной обработки деталей. The disadvantage of this device is that the lack of a measuring system in it cannot provide reliable information about the position of the workpiece in the working space of the device, which is necessary for precision processing of parts.

Известно обрабатывающее устройство, содержащее станину, платформу, приводы линейного перемещения, каждый из которых одним концом шарнирно соединен с платформой, а другим со станиной, шпиндельную головку и поворотный стол (см. а.с. СССР N 1541019). A processing device is known comprising a bed, a platform, linear displacement drives, each of which is pivotally connected to the platform at one end and the spindle head and a rotary table with the other (see USSR AS No. 1541019).

Однако, данное устройство не обеспечивает получения точной информации о положении обрабатываемой детали в рабочем пространстве. Определение положения детали посредством дополнительных средств снижает технологичность обработки. However, this device does not provide accurate information about the position of the workpiece in the workspace. Determining the position of the part by additional means reduces the manufacturability of processing.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является гибкая производственная система, которая может быть использована как обрабатывающее устройство, содержащая пространственно подвижную платформу с инструментальной головкой, приспособление для закрепления обрабатываемого объекта, закрепленное на держателе, установленном с возможностью пространственных перемещений, и систему управления (см. а.с. СССР N 1731593 по классу B 23 Q 41/02). The closest in technical essence to the claimed solution is a flexible production system, which can be used as a processing device containing a spatially movable platform with a tool head, a device for fixing the workpiece, mounted on a holder mounted with the possibility of spatial movements, and a control system (see USSR AS N 1731593 according to class B 23 Q 41/02).

Однако, данное устройство не позволяет точно контролировать положение обрабатываемого объекта вследствие отсутствия отдельно существующей измерительной системы, которая работает во взаимосвязи с исполнительными устройствами. However, this device does not allow you to accurately control the position of the processed object due to the lack of a separately existing measuring system, which works in conjunction with actuators.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении точности и технологичности обработки за счет обеспечения многократных прецизионных измерений в процессе обработки. The problem solved by the invention is to increase the accuracy and manufacturability of the processing by providing multiple precision measurements during processing.

Это достигается тем, что в обрабатывающем устройстве, содержащем пространственно подвижную платформу с инструментальной головкой, приспособление для закрепления обрабатываемого объекта, закрепленное на держателе, установленном с возможностью пространственных перемещений, и систему управления, последняя включает измерительную систему для определения положения платформы и датчик для определения положения рабочей поверхности инструмента, закрепленный на держателе, а держатель снабжен совокупностью базовых измерительных поверхностей, размещенных с возможностью взаимодействия с инструментом или дополнительно введенным датчиком, выполненным с возможностью установки в инструментальной головке вместо инструмента. This is achieved by the fact that in a processing device containing a spatially movable platform with a tool head, a fixture for securing the workpiece, mounted on a holder mounted with the possibility of spatial movements, and a control system, the latter includes a measuring system for determining the position of the platform and a sensor for determining the position the working surface of the tool mounted on the holder, and the holder is equipped with a set of basic measuring surfaces her, placed with the possibility of interaction with the tool or an optionally inserted sensor made with the possibility of installation in the tool head instead of the tool.

Базовые измерительные поверхности на держателе могут быть выполнены в виде сферы и цилиндра, расположенных соосно на одной оси, и плоскости, расположенной перпендикулярно этой оси или в виде трех сфер, центры которых не лежат на одной прямой линии, или в виде трех перпендикулярных друг другу плоскостей. Basic measuring surfaces on the holder can be made in the form of a sphere and a cylinder located coaxially on one axis, and a plane located perpendicular to this axis or in the form of three spheres whose centers do not lie on one straight line, or in the form of three planes perpendicular to each other .

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлено устройство с одним из возможных вариантов приспособления для закрепления обрабатываемого объекта. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a device with one of the possible options for fixtures for fixing the workpiece.

Устройство содержит основание 1, подвижную платформу 2 с инструментальной головкой 3, приводы 4 линейного перемещения, измерители 5, предназначенные для определения положения платформы 2 и инструментальной головки 3 в пространстве, и приспособление 6 для закрепления обрабатываемого объекта 7 на основании 1. Приводы 4 и измерители 5 соединены с основанием 1 и платформой 2 шарнирно. Приспособление 6 содержит стойку 8 и держатель 9, на котором жестко закреплен обрабатываемый объект 7. Держатель 9 закреплен на стойке 8 посредством двухподвижного шарнира 10. The device comprises a base 1, a movable platform 2 with a tool head 3, linear actuators 4, meters 5 designed to determine the position of the platform 2 and the tool head 3 in space, and a device 6 for fixing the workpiece 7 on the base 1. Drives 4 and meters 5 are connected to the base 1 and platform 2 pivotally. The device 6 comprises a rack 8 and a holder 9, on which the workpiece 7 is rigidly fixed. The holder 9 is mounted on the rack 8 by means of a two-movable hinge 10.

Возможен иной вариант соединения держателя 9 со стойкой 8, например, одноподвижный шарнир, либо соединение с возможностью прямолинейного перемещения держателя 9, либо их комбинации. Another option is possible to connect the holder 9 with the rack 8, for example, a one-movable hinge, or a connection with the possibility of rectilinear movement of the holder 9, or a combination thereof.

Держатель 9 имеет совокупность прецизионных базовых измерительных поверхностей, включающую, например, сферу 11, цилиндр 12 и плоскость 13. В приведенном примере держатель 9 имеет удлиненную форму, на одном конце его закрепляется обрабатываемый объект 7, а на другом конце сфера 11. Цилиндр 12 расположен со стороны крепления объекта 7 на возможно максимальном расстоянии от сферы 11. Центр сферы 11 и ось цилиндра 12 совпадает с осью вращения держателя 9 в шарнире 10. Для повышения удобства взаимодействия с измерительной системой плоская поверхность 13 может иметь вид четырех граней, параллельных оси вращения держателя 9 в шарнире 10. The holder 9 has a set of precision basic measuring surfaces, including, for example, a sphere 11, a cylinder 12 and a plane 13. In the above example, the holder 9 has an elongated shape, the workpiece 7 is fixed at one end and the sphere 11 is attached to the other end. The cylinder 12 is located from the mounting side of the object 7 at the maximum possible distance from the sphere 11. The center of the sphere 11 and the axis of the cylinder 12 coincides with the axis of rotation of the holder 9 in the hinge 10. To improve the convenience of interaction with the measuring system, a flat surface 13 of It has the form of a four faces parallel to the axis of rotation of the holder 9 in the hinge 10.

Возможны иные варианты выполнения базовых измерительных поверхностей, например, в виде трех сфер, центры которых не лежат на одной прямой, в виде прецизионного куба или другого многогранника и др. Базовые измерительные поверхности 11 13 предназначены для взаимодействия с датчиком 14 положения поверхности, установленным на инструментальной головке 3. При обработке на место датчика 14 устанавливают режущий инструмент 15. Other options for the implementation of basic measuring surfaces are possible, for example, in the form of three spheres whose centers do not lie on one straight line, in the form of a precision cube or other polyhedron, etc. Basic measuring surfaces 11 13 are designed to interact with a surface position sensor 14 mounted on a tool the head 3. When processing in place of the sensor 14 set the cutting tool 15.

На стойке 8 закреплено устройство 16, предназначенное для определения положения рабочих поверхностей датчика 14 и инструмента 15. Для этой цели могут быть использованы известные конструкции измерительных головок, например, контактного типа, либо бесконтактные, например, оптические. A device 16 is mounted on the rack 8, designed to determine the position of the working surfaces of the sensor 14 and the tool 15. For this purpose, known designs of measuring heads, for example, contact type, or non-contact, for example, optical, can be used.

Обрабатывающее устройство работает следующим образом. The processing device operates as follows.

После закрепления обрабатываемого объекта 7 в держателе 9 платформу 2 перемещают посредством приводов 4 до взаимодействия датчика 14 с устройством 16 и базовыми измерительными поверхностями 11 13 и с помощью измерителей 5 определяют их положение в пространстве, а также жестко связанного с ними обрабатываемого объекта 7 относительно устройства 16. Затем с учетом полученной информации о положении обрабатываемого объекта 7 производят его обработку по заданной программе с доступных для обработки сторон, предварительно определив форму режущего инструмента 15, его положение и погрешности шпинделя с помощью устройства 16. After fixing the processed object 7 in the holder 9, the platform 2 is moved by means of actuators 4 until the sensor 14 interacts with the device 16 and the basic measuring surfaces 11 13 and their position in space, as well as the processed object 7 rigidly connected with them, relative to the device 16 are determined by means of meters 5 Then, taking into account the received information about the position of the processed object 7, it is processed according to a given program from the parties available for processing, having previously determined the shape of the cutting tool tool 15, its position and spindle errors using the device 16.

Если в качестве устройства 16, использовать оптический датчик, то форму инструмента и погрешности шпинделя можно измерять во время вращения последнего. If an optical sensor is used as the device 16, then the shape of the tool and spindle errors can be measured while the latter rotates.

После определения формы режущего инструмента 15 посредством устройства 16 режущий инструмент можно использовать в качестве щупа для контроля положения базовых измерительных поверхностей 11 13. After determining the shape of the cutting tool 15 by means of the device 16, the cutting tool can be used as a probe to control the position of the base measuring surfaces 11 13.

Для дальнейшей обработки с других сторон объекта 7 поворачивают вместе с держателем 9 вокруг оси последнего на заданный угол. Однако, для прецизионной обработки такой поворот может оказаться недостаточно точным, в связи с чем повторяют определение положения в пространстве базовых измерительных поверхностей 11 13, и по ним определяют координаты обрабатываемого объекта 7, что обеспечивает возможность продолжения его прецизионной обработки по заданной программе. For further processing, on the other sides of the object 7 is rotated together with the holder 9 around the axis of the latter by a given angle. However, for precision processing, such a rotation may not be accurate enough, in connection with which the determination of the position in space of the basic measuring surfaces 11 13 is repeated, and the coordinates of the processed object 7 are determined from them, which makes it possible to continue its precision processing according to a given program.

Расположение сферы 11 и цилиндра 12 соосно с держателем 9 упрощает процесс управления автоматизированным перемещением платформы 2 для контроля положения обрабатываемого объекта 7 после его поворота вокруг оси держателя 9, т.к. при этом положение сферы 11 и цилиндра 12 практически остается неизменным и их координаты требуют лишь некоторой корректировки. Существенно меняется только положение плоскостей 13. Однако, их положение ориентировочно вводится в программу управления перемещением платформы 2, в виде заданного угла поворота держателя 9, и затем, при ощупывании контрольных поверхностей 11 13, собираются необходимые координаты и положение объекта 7 уточняется. The location of the sphere 11 and cylinder 12 coaxially with the holder 9 simplifies the process of controlling the automated movement of the platform 2 to control the position of the processed object 7 after it is rotated around the axis of the holder 9, because the position of the sphere 11 and cylinder 12 remains practically unchanged and their coordinates require only some adjustment. Only the position of the planes 13 changes substantially. However, their position is approximately entered into the program for controlling the movement of the platform 2, in the form of a given angle of rotation of the holder 9, and then, when feeling the control surfaces 11 13, the necessary coordinates are collected and the position of the object 7 is specified.

При повороте держателя 9 вокруг другой оси шарнира 10 существенно изменяется положение всех базовых поверхностей 11 13. Однако, ориентировочный учет в программе управления заданного угла поворота упрощает управление перемещением платформы 2 и сбор координат поверхностей 11 13. When the holder 9 is rotated around the other axis of the hinge 10, the position of all base surfaces 11 13 substantially changes. However, approximate accounting in the control program of a given angle of rotation simplifies the control of the movement of the platform 2 and the collection of coordinates of the surfaces 11 13.

Claims (4)

1. Обрабатывающее устройство, содержащее пространственно подвижную платформу с инструментальной головкой, приспособление для закрепления обрабатываемого объекта, закрепленное на держателе, установленном с возможностью пространственных перемещений, и систему управления, отличающееся тем, что система управления включает измерительную систему для определения положения платформы и датчик для определения положения рабочей поверхности инструмента, закрепленный на держателе, а последний снабжен совокупностью базовых измерительных поверхностей, размещенных с возможностью взаимодействия с инструментом или дополнительно введенным датчиком, выполненным с возможностью установки в инструментальной головке вместо инструмента. 1. A processing device comprising a spatially movable platform with a tool head, a device for securing a workpiece, mounted on a holder mounted with the possibility of spatial movement, and a control system, characterized in that the control system includes a measuring system for determining the position of the platform and a sensor for determining the position of the working surface of the tool, mounted on the holder, and the latter is equipped with a set of basic measuring surfaces placed with the possibility of interaction with the tool or an optionally inserted sensor configured to be installed in the tool head instead of the tool. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что базовые измерительные поверхности на держателе выполнены в виде сферы и цилиндра, расположенных соосно на одной оси, и плоскости, расположенной перпендикулярно к этой оси. 2. The device according to claim 1, characterized in that the basic measuring surfaces on the holder are made in the form of a sphere and a cylinder located coaxially on one axis and a plane located perpendicular to this axis. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что базовые измерительные поверхности выполнены в виде трех сфер, центры которых не лежат на одной прямой линии. 3. The device according to p. 1, characterized in that the basic measuring surface is made in the form of three spheres, the centers of which do not lie on one straight line. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что базовые измерительные поверхности выполнены в виде трех перпендикулярных одна к другой плоскостей. 4. The device according to p. 1, characterized in that the basic measuring surface is made in the form of three planes perpendicular to one another.