RU78713U1 - TURNING DEVICE - Google Patents

Abstract

Устройство для токарной обработки, содержащее датчик положения резца, преобразователь сигнала, блок усиления сигнала, исполнительный механизм, резец, отличающееся тем, что дополнительно введен блок расчета величины подачи резца, при этом выход преобразователя сигнала соединен с входом блока расчета величины подачи, а его выход соединен с входом блока усиления сигнала.A device for turning, comprising a cutter position sensor, a signal converter, a signal amplification unit, an actuator, a cutter, characterized in that an additional block for calculating the feed quantity of the cutter is additionally introduced, while the output of the signal converter is connected to the input of the block for calculating the feed quantity, and its output connected to the input of the signal amplification unit.

Description

Техническое решение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при черновой и получистовой обработке на станках с ЧПУ.The technical solution relates to the processing of materials by cutting and can be used for roughing and semi-finishing on CNC machines.

Известно устройство для автоматического регулирования скорости подачи инструмента при механической обработке (А.С.2003121549, МПК B23Q 15/12, Бюл. №6 от 27.02.2005 г.), которое содержит схему автоматического управления силой резания и механизм малых перемещений инструмента, установленный на суппорт станка и выполненный в виде резцедержателя и связанных с резцедержателем гидроприводов малых перемещений, а схема автоматического управления выполнена в виде контура управления механизмом малых перемещений инструмента.A device for automatically controlling the feed rate of a tool during machining (A.S. 20033121549, IPC B23Q 15/12, Bull. No. 6 of February 27, 2005), which contains a circuit for automatically controlling the cutting force and a mechanism for small tool movements, installed to the machine support and made in the form of a tool holder and associated with the tool holder hydraulic actuators of small displacements, and the automatic control circuit is made in the form of a control loop of the mechanism of small displacements of the tool.

Устройство для управления металлорежущим станком (А.С.2058573, МПК G05B 13/02, 20.04.1996 г.), которое может быть использовано в токарных станках для оптимизации режимов резания, содержит задатчик и датчик силового параметра, сумматор, адаптивный регулятор силового параметра, электропривод подачи, кинематически связанный через редуктор и рабочий орган станка с процессом резания.A device for controlling a metal cutting machine (A.S. 2058573, IPC G05B 13/02, 04/20/1996), which can be used in lathes to optimize cutting conditions, contains a master and power parameter sensor, an adder, an adaptive power parameter regulator , an electric drive feed kinematically connected through a gearbox and a working body of the machine with the cutting process.

Данные устройства имеют недостатки:These devices have disadvantages:

- при работе устройств не учитывается изменение жесткости системы;- during the operation of devices, the change in system stiffness is not taken into account;

- устройства не позволяют повысить производительность токарных операций.- devices do not allow to increase the productivity of turning operations.

Наиболее близким техническим решением является устройство управления точностью обработки деталей на высокоточном оборудовании ЧПУ (А.С.2288808 МПК В23В 25/06, B23Q 15/12, Бюл. №34 от 10.12.2006 г.). Устройство включает блок усиления сигнала, исполнительные механизмы и резец. Для повышения точности обработки в реальном времени оно снабжено оптическим датчиком, аналого-цифровым преобразователем и компьютером для The closest technical solution is a control device for precision machining of parts on high-precision CNC equipment (A.S. 22888808 MPK V23V 25/06, B23Q 15/12, Bull. No. 34 dated 12/10/2006). The device includes a signal amplification unit, actuators and a cutter. To increase the accuracy of processing in real time, it is equipped with an optical sensor, an analog-to-digital converter and a computer for

сравнения с требуемым размером детали и определения суммарного значения возмущающих воздействий в произвольной точке, вход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, а выход подсоединен к входу блока усиления сигнала, выход которого подключен к входам исполнительных механизмов.comparing with the required part size and determining the total value of the disturbing effects at an arbitrary point, the input of which is connected to an analog-to-digital converter, and the output is connected to the input of the signal amplification unit, the output of which is connected to the inputs of the actuators.

Недостатком данного устройства является низкая производительность токарной операции.The disadvantage of this device is the low productivity of the turning operation.

Предлагается устройство для токарной обработки с регулируемой подачей инструмента, позволяющее учитывать изменение жесткости заготовки при обработке ее на токарных станках.A device for turning with an adjustable tool feed is proposed, which allows taking into account the change in the rigidity of the workpiece when machining it on lathes.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности точения без потери виброустойчивости технологической системы станка и ухудшения показателей точности.The objective of the proposed technical solution is to increase the productivity of turning without loss of vibration resistance of the technological system of the machine and the deterioration of accuracy.

Сущность технического решения заключается в том, устройство для токарной обработки, датчик положения резца, преобразователь сигнала, блок усиления сигнала, исполнительный механизм, резец, дополнительно оснащается блоком расчета величины подачи, при этом выход преобразователя сигнала соединен с входом блока расчета величины подачи, а его выход соединен с входом блока усиления сигнала.The essence of the technical solution lies in the fact that the device for turning, the position sensor of the cutter, the signal converter, the signal amplification unit, the actuator, the cutter are additionally equipped with a feed quantity calculation unit, while the output of the signal converter is connected to the input of the feed quantity calculation unit, and its the output is connected to the input of the signal amplification unit.

На фиг.1 представлена схема устройства для токарной обработки с регулируемой величиной подачи.Figure 1 presents a diagram of a device for turning with an adjustable feed rate.

Устройство для токарной обработки заготовки 1 состоит из резца 2, на котором установлен датчик положения 3 резца, выход которого соединен со входом преобразователя сигнала 4, выход преобразователя сигнала 4 соединен с входом блока расчета величины подачи 5 резца, выход блока расчета величины подачи 5 резца соединен с входом блока усиления сигнала 6, выход которого соединен с входом исполнительного механизма 7.The device for turning the workpiece 1 consists of a cutter 2, on which a cutter position sensor 3 is mounted, the output of which is connected to the input of the signal converter 4, the output of the signal converter 4 is connected to the input of the feed quantity calculation unit 5, the output of the 5 cutter feed quantity calculation unit with the input of the signal amplification unit 6, the output of which is connected to the input of the actuator 7.

Устройство работает следующим образом. Заготовку 1, имеющую диаметр d, устанавливают на токарном станке с вылетом l. При точении сигнал о положении х резца 2 относительно мест закрепления заготовки (патрона, центров) с датчика положения 3 резца поступает на вход преобразователя The device operates as follows. A workpiece 1 having a diameter d is mounted on a lathe with a offset l. When turning, the signal about the position x of the cutter 2 relative to the fixing points of the workpiece (cartridge, centers) from the position sensor 3 of the cutter is fed to the input of the converter

сигнала 4, далее цифровой сигнал передают на блок расчета величины подачи 5 резца, откуда управляющий сигнал через блок усиления сигнала 6 передают на исполнительный механизм 7.signal 4, then the digital signal is transmitted to the block for calculating the feed value 5 of the cutter, from where the control signal is transmitted through the signal amplification block 6 to the actuator 7.

Данное устройство позволяет учитывать изменение фактической жесткости заготовки при точении. Жесткость С определяется как отношение составляющей усилия резания Р, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к смещению у заготовки в том же направлении.This device allows you to take into account the change in the actual rigidity of the workpiece during turning. Stiffness C is defined as the ratio of the component of the cutting force P, directed normal to the surface to be machined, to the displacement of the workpiece in the same direction.

Величина у зависит от положения точки приложения нагрузки относительно опор обрабатываемой заготовки. При точении происходит непрерывное изменение положения инструмента относительно мест закрепления заготовки, соответственно меняется фактическая жесткость системы С(х).The value of y depends on the position of the point of application of the load relative to the supports of the workpiece. When turning, there is a continuous change in the position of the tool relative to the fixing points of the workpiece, respectively, the actual rigidity of the system C (x) changes.

Например, согласно положениям сопротивления материалов, при установке заготовки в трехкулачковом патроне жесткость меняется по законуFor example, according to the provisions of the resistance of materials, when installing a workpiece in a three-jaw chuck, the stiffness changes according to the law

где Е - модуль упругости первого рода; J - осевой момент инерции поперечного сечения заготовки; l - вылет заготовки; х - расстояние от передней опоры (патрона) до точки приложения силы Р. При установке заготовки в центрах:where E is the elastic modulus of the first kind; J is the axial moment of inertia of the cross section of the workpiece; l is the departure of the workpiece; x is the distance from the front support (cartridge) to the point of application of force R. When installing the workpiece in the centers:

Аналогичные выкладки можно привести и для других схем закрепления заготовки.Similar calculations can be given for other schemes for securing the workpiece.

Изменение фактической жесткости С(х) позволяет проводить обработку с переменными режимами резания. По мере приближения резца к опоре (месту закрепления заготовки) жесткость системы увеличивается, следовательно, обработку можно осуществлять на увеличенной подаче S.Changing the actual stiffness C (x) allows processing with variable cutting conditions. As the cutter approaches the support (the place of fixing the workpiece), the rigidity of the system increases, therefore, processing can be carried out at an increased feed S.

где S_mабл - рекомендуемая нормативная величина подачи; k_S - коэффициент, учитывающий изменение жесткости подсистемы заготовка - резец.where S _mab is the recommended standard value of the feed; k _S - coefficient taking into account the change in the rigidity of the subsystem blank - cutter.

На этапе проектирования токарной операции выбор подачи осуществляется с учетом жесткости заготовки.At the design stage of the turning operation, the feed is selected taking into account the rigidity of the workpiece.

Поэтому определение величин k_S проводится через равенство величин жесткости С для исследуемого d и приведенного D диаметра заготовки с последующим выбором величины подачи S, рекомендуемой для точения заготовок диаметра D.Therefore, the determination of the values of k _{S is} carried out through the equality of the stiffness values of C for the studied d and reduced D of the workpiece diameter with the subsequent selection of the feed rate S recommended for turning workpieces of diameter D.

Получена зависимость коэффициента увеличения подачи k_S от параметра dx/l при консольной установке заготовки: k_S=4,61-3,43 lg(dx/l).The dependence of the feed increase coefficient k _S on the parameter dx / l was obtained for the cantilever installation of the workpiece: k _S = 4.61-3.43 log (dx / l).

Зависимость коэффициента увеличения подачи k_S от параметра при установке заготовки в центрах: k_S=3,83-3,79 lg(dx/l).Dependence of the feed increase coefficient k _S on the parameter when installing the workpiece in the centers: k _S = 3.83-3.79 log (dx / l).

Зависимость коэффициента увеличения подачи k_s от параметра при установке заготовки в патроне станка с использованием люнета: k_S=4,46-3,62 lg(dx/l).Dependence of the coefficient of feed increase k _s on the parameter when installing the workpiece in the machine chuck using the rest: k _S = 4,46-3,62 log (dx / l).

В блоке 5 устройства производится расчет величины подачи как функции параметров d, х,l: S=S(d, х, l) с последующей передачей сигнала через блок усиления сигнала 6 исполнительному механизму 7.In block 5 of the device, the flow value is calculated as a function of the parameters d, x, l: S = S (d, x, l) with subsequent transmission of the signal through the signal amplification unit 6 to the actuator 7.

Предложенное устройство легко реализуется на моделях станков с ЧПУ, имеющих бесступенчатое регулирование скорости движения подачи.The proposed device is easily implemented on models of CNC machines with stepless control of the feed speed.

Использование устройства для токарной обработки позволяет сократить машинное время обработки в 1,2...1,9 раза без ухудшения качества обработанной поверхности.Using the device for turning allows to reduce machine processing time by 1.2 ... 1.9 times without compromising the quality of the processed surface.

Claims (1)

Устройство для токарной обработки, содержащее датчик положения резца, преобразователь сигнала, блок усиления сигнала, исполнительный механизм, резец, отличающееся тем, что дополнительно введен блок расчета величины подачи резца, при этом выход преобразователя сигнала соединен с входом блока расчета величины подачи, а его выход соединен с входом блока усиления сигнала.

A device for turning, comprising a cutter position sensor, a signal converter, a signal amplification unit, an actuator, a cutter, characterized in that an additional block for calculating the feed quantity of the cutter is introduced, the output of the signal converter being connected to the input of the block for calculating the feed quantity connected to the input of the signal amplification unit.