SU757276A1 - Apparatus for working - Google Patents

Description

Изобретение касается автоматизации в машиностроении и может найти применение при обработке деталей переменных толщин из труднообрабатываемых металлов и сплавов.The invention relates to automation in mechanical engineering and can be used in the processing of parts of varying thicknesses of hard-to-reach metals and alloys.

В настоящее время труднообрабатывае- $ мые материалы находят широкое применение в различных областях машиностроения, самолетостроения и других. Как известно обработка их резанием затруднена. В целях повышения производительности снижают объем механической обработки за счет резки ю расплавлением припуска (электроконтактная или термическая).Currently, hard-to-cut materials are widely used in various fields of engineering, aircraft manufacturing and others. As you know, cutting them is difficult. In order to increase productivity, they reduce the amount of machining by cutting the melting of the seam allowance (electrocontact or thermal).

При необходимости «дефектный» слой (зона термовлияния, скос кромок реза, грат, оплавление· и т.п.) удаляется механическим путем в холодном или нагретом состоянии. ¹⁵ If necessary, the “defective” layer (thermal influence zone, bevel of cut edges, burrs, melting, etc.) is mechanically removed in a cold or heated state. ¹⁵

Известно устройство для электроконтакт ной резки в котором осуществляется расплавление припуска и фрезеровка «дефектного» слоя в нагретом состоянии [1].A device for electrocontact cutting is known in which the melting of the stock and milling of the “defective” layer in the heated state is carried out [1].

Недостатком устройства является неодно- ₂о родность припуска на механическую обработку, обусловленная износом электрода-инструмента. Вследствие этого величина нагрузки на инструмент в течение процесса обра2The disadvantage of this device is the fact that the allowance for machining due to the wear of the electrode-tool is not _two . As a consequence, the load on the tool during the process

ботки периодически изменяется, что снижает стойкость инструмента. Кроме того, указанное устройство пригодно только для обработки деталей плоской формы.The tool periodically changes, which reduces tool life. In addition, the specified device is only suitable for processing parts flat shape.

Известно устройство, которое можно использовать для деталей произвольных форм [2].A device is known that can be used for parts of arbitrary shapes [2].

Однако недостатком его является образование скоса кромок в процессе термической резки припуска. Для деталей переменной толщины величина этого скоса в различных сечениям будет неодинаковой. Эта причина будет существенно влиять на стойкость режущего инструмента, так как его режущей кромке приходится снимать переменный по величине участок в состоянии твердости основного металла.However, its disadvantage is the formation of bevel edges in the process of thermal cutting allowance. For parts of variable thickness, the magnitude of this bevel in different sections will be unequal. This reason will significantly affect the durability of the cutting tool, since its cutting edge has to remove a variable in size area in the state of hardness of the base metal.

Известно устройство для плазменно-механической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов, содержащее источник тока и последовательно соединенные систему СПИД, динамометрический узел, блок сравнения, выход которого соединен с усилителем, исполнительный механизм, редуктор и контур обратной связи [3].A device for plasma-mechanical machining of parts from difficult-to-cut materials is known, which contains a current source and a series-connected AIDS system, a torque unit, a comparator, the output of which is connected to an amplifier, an actuator, a gearbox and a feedback loop [3].

При обработке деталей переменных толщин, как уже указывалось выше, величинаWhen processing parts of variable thickness, as already mentioned above,

757276757276

скоса кромки реза будет колебаться и припуск на механическую обработку будет изменяться в различные моменты обработки, что приведет к снижению стойкости инструмента. Повышение стойкости режущего инструмента известными системами адаптивного управления затруднено вследствие того, что сигнал, вводимый в задатчик, Необходимо постоянно изменять в зависимости от сечения обрабатываемой детали. Это вызывает значительное усложнение конструкции задатчика мощности.the bevel of the cutting edge will fluctuate and the machining allowance will change at different points in the machining, which will lead to a decrease in tool life. Increasing the durability of the cutting tool known systems of adaptive control is difficult due to the fact that the signal entered into the setter, You need to constantly change depending on the cross section of the workpiece. This causes a significant complication of the power setpoint design.

Целью изобретения является повышение стойкости режущего инструмента путем создания равномерного припуска на механическую обработку после плазменной резки.The aim of the invention is to increase the resistance of the cutting tool by creating a uniform allowance for machining after plasma cutting.

Это достигается тем, что в устройство введены плазмотрон, дополнительный контур обратной связи и ограничитель источника тока, причем плазмотрон включен в контур обратной связи между редуктором и системой СПИД, ограничитель источника тока своим входом соединен с источником тока, а выходом — с усилителем, а дополнительный контур обратной связи выполнен в виде дополнительного блока сравнения, преобразователя угла поворота плазмотрона и последовательно соединенных датчика толщины детали и задатчика угла поворота плазмотрона, причем преобразователь угла поворота плазмотрона соединен своим входом с редуктором, а выходом — с первым входом дополнительного блока сравнения, выход задатчика угла поворота плазмотрона соединен со вторым входом дополнительного блока сравнения, а выход дополнительного блока сравнения подключен к одному из входов усилителя.This is achieved by inserting a plasma torch, an additional feedback loop and a current source limiter, the plasma torch is connected to the feedback loop between the gearbox and the AIDS system, the current source limiter is connected to the current source and the output is connected to an amplifier, The feedback loop is made in the form of an additional unit of comparison, a converter of the angle of rotation of the plasma torch and the series-connected sensor of the part thickness and the unit of angle of rotation of the plasma torch, and The plasma torch rotation angle is connected by its input to the gearbox, and the output is connected to the first input of the additional comparison unit, the output of the plasma angle rotation angle adjuster is connected to the second input of the additional comparison unit, and the output of the additional comparison unit is connected to one of the amplifier inputs.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 схематически изображено взаимное положение детали, плазмотрона, фрезы при плазменно-механической обработке; на фиг. 3 схематически изображено взаимное положение детали и плазмотрона в начальный момент резки; на фиг. 4 — то же в процессе обработки.FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2 shows schematically the mutual position of the part, the plasmatron, the milling cutter during plasma-mechanical treatment; in fig. 3 schematically shows the mutual position of the part and the plasma torch at the initial moment of cutting; in fig. 4 - the same in the process.

Устройство содержит систему СПИД 1, динамометрический узел 2, в качестве которого можно использовать датчик активной мощности, потребляемой двигателем главного привода станка, датчик усилий резания, датчик крутящего момента и др. Выход динамометрического узла (датчика мощности) 2 подключен к одному из входов первой схемы сравнения 3, на второй вход которой подается напряжение от задатчика 4. Сигнал рассогласования с выхода схемы сравнения 3 поступает в управляемый усилитель 5, где усиливается и прикладывается к двигателю 6. Двигатель 6 через редуктор 7 механически связан с плазмотроном 8, к которому подключен источник тока 9. Редуктор 7 связан с преобразователем угла поворота 10 плазмотрона, в качестве которого может служить, например, потенциометр, движок которого жестко связанThe device contains the AIDS 1 system, a torque unit 2, which can be used as an active power sensor consumed by the main drive of the machine, a cutting force sensor, a torque sensor, etc. The output of the torque unit (power sensor) 2 is connected to one of the inputs of the first circuit comparison 3, to the second input of which voltage is supplied from the setting device 4. The error signal from the output of the comparison circuit 3 enters the controlled amplifier 5, where it is amplified and applied to the engine 6. Engine 6 through the gearbox 7 is mechanically connected to the plasma torch 8, to which the current source 9 is connected. The gearbox 7 is connected to the rotation angle converter 10 of the plasma torch, which can be, for example, a potentiometer whose engine is rigidly connected

с редуктором 7. Преобразователь угла поворота 10 плазмотрона определяет истинное положение оси плазмотрона 8 и подает соответствующее напряжение на один из входов второй схемы сравнения 11. Контроль за толщиной детали осуществляется датчиком толщины 12, на выходе которого напряжение пропорционально толщине детали.with gearbox 7. The converter of the rotation angle 10 of the plasma torch determines the true position of the axis of the plasma torch 8 and supplies the corresponding voltage to one of the inputs of the second comparison circuit 11. The thickness of the part is controlled by a thickness sensor 12, the output of which is proportional to the thickness of the part.

В зависимости от уровня этого напряжения задатчик угла 13 подает сигнал, соответствующий требуемому положению оси плазмотрона для данной толщины детали на второй вход схемы сравнения 11.Depending on the level of this voltage, the angle adjuster 13 supplies a signal corresponding to the desired position of the plasma torch axis for a given part thickness to the second input of the comparison circuit 11.

В схеме сравнения 11 сравнивается истинное положение оси плазмотрона и требуемое. При их расхождении на выходе схемы сравнения 11 появится сигнал рассогласования, который управляет коэффициентом усиления усилителя 5 (чем больше уровень сигнала на выходе схемы сравнения 11, тем больше коэффициент усиления усилителя 5).The comparison scheme 11 compares the true position of the plasma torch axis and the required one. When they diverge at the output of the comparison circuit 11, the error signal appears, which controls the gain of the amplifier 5 (the higher the signal level at the output of the comparison circuit 11, the greater the gain of the amplifier 5).

При сигнале рассогласования, равном нулю, усилитель 5 запирается. Это обеспечивает правильную установку плаамотрона 8 в требуемое положение.When the error signal is equal to zero, the amplifier 5 is locked. This ensures that the plamotron 8 is correctly positioned.

Для предотвращения гашения дуги, когда плазмотрон 8 в процессе регулировки повернется на угол, при котором она сходит с поверхности детали, в устройство введен ограничитель тока 14, закрывающий усилитель 5, прекращая тем самым дальнейшийTo prevent arc extinction, when the plasma torch 8 in the process of adjustment is rotated at an angle at which it comes off the surface of the part, a current limiter 14 is inserted into the device, closing the amplifier 5, thereby terminating further

разворот плазмотрона 8.plasmatron turn 8.

Плазмотрон 8 (см. фиг. 2) осуществляет расплавление припуска ί, (см.фиг. 3), в процессе которого образуется «дефектный» слой (ί _а + 1 з), удаляемый фрезой 15, расположенной на расстоянии Е; обеспечивающем наиболее благоприятные для режущего инструмента (фрезы 15) температурный режим и твердость остывающего припуска 16. В процессе плазменной резки образуется неперпендикулярность кромки реза (уголД). В результате этого фрезе приходится удалять дополнительный припуск ί а в состоянии твердости основного металла, тогда как припуск ί 2 удаляется в «нагретом» состоянии. Для устранения указанного явления плазмотрон 8 поворачиваетася на угол л (см. фиг. 4), обеспечивая перпендикулярность кромок реза.Plasma torch 8 (.. See Figure 2) carries melting allowance ί, (see FIG 3.), Which is formed during the "defective" layer (ί + 1 _and h) a removable cutter 15, situated at a distance e; providing the most favorable temperature conditions and hardness of the cooling allowance for the cutting tool (milling cutter 15) 16. In the process of plasma cutting, the cut edge non-perpendicularity (angle D) is formed. As a result, the mill has to remove an additional allowance ί and in the state of hardness of the base metal, while the allowance ί 2 is removed in the “heated” state. To eliminate this phenomenon, the plasma torch 8 is rotated by the angle l (see Fig. 4), ensuring the perpendicularity of the cut edges.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Пусть в начальный момент времени ось плазмотрона находится под углом а < β к поверхности детали 17 (см. фиг. 3 и 4). Начинается плазменная резка припуска ί, и механическая чистовая обработка «дефектного» слоя в нагретом состоянии. От датчика мощности 2 информация о мощности, расходуемой на резание, поступает в схему сравнения 3, в которой сигнал сравнивается с заданным, поступающим от задатчика мощности 4. Усиленный сигнал рассогласования поступает на двигатель 6, который через редуктор 7 начинает осуществлять доворот плазмотрона 8 в сторону уменьшения угла β, тем самым снижая мощность, потребнуюLet, at the initial moment of time, the axis of the plasmatron is at an angle a <β to the surface of the part 17 (see Figs. 3 and 4). Plasma cutting of the allowance ί begins, and mechanical finishing of the “defective” layer in a heated state. From the power sensor 2 information about the power consumed for cutting, enters the comparison circuit 3, in which the signal is compared with the set, coming from the unit power 4. The amplified error signal enters the engine 6, which through the gearbox 7 begins to rotate the plasma torch 8 to the side reduce the angle β, thereby reducing the power required

5five

757276757276

66

на резание. Связанный с редуктором преобразователь угла поворота 10 дает информацию в схему сравнения 11 о действительной величине угла поворота плазмотрона 8. Здесь поступивший сигнал сравнивается с сигналом от задатчика угла 13, который соответствует требуемому наклону оси плазмотрона 8 для данной толщины реза, контролируемой датчиком толщины 12. Сигнал рассогласования поступает в усилитель 5. Когда он становится равным нулю, т.е. плаз мотрон развернулся на требуемый угол, обеспечивающий перпендикулярность кромок реза (0 = О), усилитель запирается и разворот плазмотрона прекращается.on cutting. The rotation angle converter 10 associated with the gearbox gives information to the comparison circuit 11 about the actual rotation angle of the plasma torch 8. Here, the incoming signal is compared with the signal from the angle generator 13, which corresponds to the required inclination of the plasma torch axis 8 for a given cut thickness, controlled by the thickness sensor 12. Signal mismatch enters the amplifier 5. When it becomes zero, i.e. the plazotron turned to the required angle, ensuring the perpendicularity of the cut edges (0 = O), the amplifier is locked and the rotation of the plasma torch stops.

Допустим теперь, что толщина детали 17 уменьшилась, и нам требуется меньший угол разворота плазмотрона (а). В этом случае сигнал рассогласования, снимаемый со второй схемы сравнения 11, будет иметь знак, противоположный первоначальному. Усилитель 5 открывается, но полярность сигнала на его выходе меняется на противоположную, и разворот плазмотрона 8 осуществляется в другую сторону до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю.Let us now assume that the thickness of part 17 has decreased, and we need a smaller angle of rotation of the plasma torch (a). In this case, the error signal, removed from the second comparison circuit 11, will have a sign opposite to the original one. The amplifier 5 opens, but the polarity of the signal at its output is reversed, and the rotation of the plasma torch 8 is carried out in the other direction until the error signal becomes zero.

С целью предотвращения гашения плазменной дуги в случаях достижения граничных положений, при которых дуга начинает сходить с поверхности детали, введен ограничитель тока 14, который при уменьшении тока плазменной дуги меньше допустимого для устойчивого процесса резки запирает усилитель 5, и поворот плазмотрона 8 прекращается.In order to prevent plasma arc quenching in cases of reaching boundary positions at which the arc starts to move from the surface of the part, a current limiter 14 is introduced, which, when the plasma arc current decreases less than acceptable for a stable cutting process, locks amplifier 5 and the rotation of the plasma torch 8 stops.

Изобретение позволяет повысить стойкость режущего инструмента в 2,5—10 раз, в зависимости от режимов обработки. Экономический эффект на полную загрузку станка составляет 177 тыс. руб.The invention allows to increase the durability of the cutting tool 2.5-10 times, depending on the processing modes. The economic effect on the full load of the machine is 177 thousand rubles.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство для механической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов, содержащее источник тока и последо5 вательно соединенные систему СПИД, динамометрический узел, блок сравнения , выход которого соединен с усилителем, исполнительный механизм, редуктор и контур обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения стойкости режущего инструменю та при плазменно-механической обработке путем создания равномерного припуска на механическую обработку после плазменной резки, в устройство введены плазмотрон, дополнительный контур обратной связи и ограничитель источника тока, причем плаз¹⁵ мотрон включен в контур обратной связи между редуктором и системой СПИД, ограни читель источника тока своим входом соединен с источником тока, а выходом — с усилителем, а дополнительный контур обратной 20 связи выполнен в виде дополнительного блока сравнения, преобразователя угла поворота плазмотрона и последовательно соединенных датчика толщины детали и задатчика угла поворота плазмотрона, причем преобразователь угла поворота плазмотрона сое ²⁴ динен своим входом с редуктором, а выходом — с первы.м входом дополнительного бло ка сравнения, выход задатчика угла поворота плазмотрона соединен со вторым входом дополнительного блока сравнения, а выход ₃₀ дополнительного блока сравнения подключенA device for machining parts from difficult-to-work materials, containing a current source and successively connected AIDS system, a torque unit, a comparator unit, the output of which is connected to an amplifier, an actuator, a gearbox and a feedback loop, characterized in that tools for plasma-mechanical processing by creating a uniform allowance for machining after plasma cutting, a plasma torch, an additional feedback Contours limiter current source, wherein the plasma ¹⁵ motron included in the feedback loop between the reducer and AIDS system confine its input chitel current source connected to a current source, and output - with an amplifier, and the additional loop feedback 20 connection is made in the form of a supplementary a comparison unit, a converter of the angle of rotation of the plasma torch and a series-connected sensor of the part thickness and a unit for the angle of rotation of the plasma torch, and the converter of the angle of rotation of the plasma torch soy ^{24 is} dinen by its input from the edge ctor, and the output - with the first input of the additional comparison unit, the output of the set angle of rotation of the plasma torch is connected to the second input of the additional comparison unit, and the output _{30 of the} additional comparison unit is connected к одному из входов усилителя.to one of the inputs of the amplifier.