SU420404A1 - Устройство для стабилизации силы резания на металлорежущих станках - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к станкостроению и предназначено дл  станков, например, универсальных токарных, фрезерных, расточных, у которых единый двигатель осуществл ет кинематически св занные главное движение и движение подачи.

Известны устройства дл  стабилизации мощности или силы резани  за счет регулировани  скорости подачи.

В известном устройстве кинематическа  св зь между коробкой скоростей и подач разрываетс , вводитс  самосто тельный привод подачи, скорость которого измен етс  в зависимости от заданного уровн  мощности или силы резани  и от отклонени  фактически величин от заданных.

Однако самосто тельный привод подач должен обладать широким диапазоном регулировани , перекрывающим весь диапазон подач станка.

Изменение скорости вращени  двигател  приводит к изменению минутной подачи, в то врем , как мощность или сила резани  определ ютс  оборотной подачей. Это усложн ет настройку системы стабилизации при изменении числа оборотов шпиндел . Причем перенастройка дополнительного привода обычно св зана с приемами, не привычными дл  станочника: необходимо регулировать потенциометры , следить за показани ми приборов и т. д.

Дополнительный двигатель и схема его управлени  должны обладать достаточно большой мощностью, чтобы обеспечить перемещение инструмента во всех режимах резани .

Динамические выбросы силы или мощности

резани , вызванные резкими изменени ми припусков или твердости заготовки, обрабатываютс  благодар  снижению скорости вращени  дополнительного двигател . Так как инерционность обычных двигателей велика, а

посто нна  времени на уменьшение скорости обычно больше посто нной времени на увеличение скорости вращени , то значительные динамические перерегулировани  неизбежны. Цель изобретени  - упростить эксплуатацию устройства, снизить диапазон регулировани  подачи и уменьшить мощность в цепи управлени .

Это достигаетс  тем, что в кинематическую цепь станка встроен дифференциально-суммирующий механизм так, что первый его вход соединен с выходом коробки скоростей, ко второму входу присоединен регулируемый привод, а выход дифференциально-суммирующего механизма соединен со входом коробки

подач.

3

С целью улучшени  динамических характеристик регулируемый привод вынолнен в виде управл емой тормозной муфты, момент сопротивлени  которой определ етс  измер емым сигналом, соединенной с выходом дифференциального-суммирующего механизма и генератора. Скорость последнего зависит от момента сопротивлени  тормозной муфты. Генератор нрисоединен к одному из входов дифференциально-суммирующего механизма через фрикционную муфту.

На фиг. 1 изображена кинематическа  схема устройства применительно к универсальному токарному станку; на фиг. 2 - электрическа  схема соединени  элементов станка.

Устройство состоит из дифференциальносуммирующего 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 коробки подач и регулируемого привода.

Регулируемый привод состоит из управл емой , панример, порошковой тормозной муфты 6, соедипеппой с водплом 4, и генератора 7, вал которого через нестерни 8 и фрикционную муфту 9 сцепл етс  с колесом 10.

Обмотка 11 тормозной муфты 6 присоединена к выходу усилител  12 сигналов измерител  13 силы Р или мощности /V.

Обмотка возбуждени  14 генератора 7 питаетс  обычным образом от источника э.д.с. посто нного тока fi, а  корь 15 подпитываетс  небольшим источником э.д.с. - EZ через диод 16 и одновременно нагружен сопротивлением 17 через диод 18.

Устройство работает следующим образом.

На холостом ходу суппорта стапка при отсутствии сил резани  сигнал на выходе усилител  12 равен нулю. Соответственно момент сонротивлени , создаваемый муфтой 6, также равен нулю. Момент сил сопротивлени  холостому ходу, приведенный к валу генератора 7, уравновешиваетс  движущим момептом, создаваемым источником EZ таким образом, что колесо 10 оказываетс  неподвижным (или вращаетс  с очень малой скоростью). При этом водило 4 вращает входпой вал 5 коробки подач с максимальной скоростью, а величина оборотной подачи суннорта станка определ етс  передаточным отношением коробки подач.

Очевидно, что изменение скорости вращени  шниндел  не вызывает изменени  оборотной подачи.

В процессе обработки заготовки возникает сила резани , па выходе измерител  13 и усилител  12 по вл етс  электрический сигпал, муфта 6 создает тормозной момент на водиле 4. В результате вал генератора 7 нриводитс  БО вращение с такой скоростью, при которой момент сопротивлени  вращению сравн етс  с приведенным тормозным моментом. Соответственно скорость вращени  водила и входного вала коробки подач уменьшаетс , уменьшитс  оборотна  нодача суппорта станка.

Подбором коэффициента усилени  усилител  12 и величины сонротивлени  17 в цепи  кор  генератора 7 обеспечиваетс  необходима  пропорциональность между приращением силы или мощности резани  и комненсирующим эти нриращени  изменением подачи.

Поскольку при изменении оборотов шпиндел  оборотна  нодача не измен етс , то дианазон изменени  нодач от привода устройства должен обеспечить лишь приращени , необходимые дл  компенсации возможных

колебаний припуска и физических характеристик заготовки.

Так как управление скоростью подачи осуществл етс  с помощью фрикционной муфты 6, то мощность в цепи управлени  невелика

и значительно меньше необходимой мощности унравлени  самосто тельным приводом.

Динамические выбросы силы или мощности свод тс  до малых величин благодар  малой инерционности муфты. Кроме того, скорость

замедлени  подачи может быть увеличена с помощью кратковременного форсировани  тормозного момента, например, сигпалами производной от мощности или силы. При этом фрикциоппа  муфта 9 проскальзывает, нредохран   ДСМ от перегрузок.

Прпменепие предлагаемого устройства не измен ет обычных приемов унравлени  станком и режимами резани , которые свод тс  к переключению коробок скоростей и подач.

Предмет изобретени 

1.Устройство дл  стабилизации силы резани  на металлорежущих станках с регулируемым приводом подачи, управл емым в зависимости от измер емой силы резани , отличающеес  тем, что, с целью упрощени  экснлуатации, снижени  дианазона регулировани  нодачи и уменьшени  мощности в цепи управлени , в кинематическую цень станка встроен дифференциально-суммирующий механизм так, что первый его вход соединен с выходом коробки скоростей, ко второму входу присоединен регулируемый привод, а выход дифференциально-суммирующего механизма соединен со входом коробки нодач.

2.Устройство по н. 1, отличающеес  тем, что, с целью улучшени  динамических характеристик, регулируемый привод выполпен в виде унравл емой тормозной муфты, момент сопротивлени  которой определ етс  измер емым сигналом, соединенной с выходом дифференциально-суммирующего механизма и генератора, скорость которого зависит от момента сопротивлени  тормозной муфты, присоединенного к одному из входов дифференциально-суммирующего механизма через фрикционную муфту.