Устройство для бескопирной обработки деталей с равноосным контуром на металлорежущих станках

Устройство для бескопирной обработки деталей с равноосным контуром на металлорежущих станках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (и) 5999бО

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.04.76 (21) 2349936/08 с присоединением заявки ¹ (51) М Кл а В 23Q 15/00

ГосУдаРственных комитет (23) 11рпоритет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытии (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень че 1" (45) Дата опубликования описания 05.04.78 (53) УДК 621.9.08 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Тимченко и А. А. Егоров

Коммунарский горно-металлургический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОПИРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

С РАВНООСНЪ|М КОНТУРОМ HA МЕТАЛЛОРЕ)КУЕЦИХ СТАНКАХ

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано при обработке валов и втулок бесшпоночного соединения, в частности валов и втулок с равноосным контуром. 5

Известны бескопирные устройства для обработки деталей машин с равноосным контуром, у которых сложное движение по эллипсу осуществляет режущий инструмент. Устройство такого назначения включает в себя инстру- 10 ментальную бабку с кареткой и ползуном, а также привод вращения режущего инструмента (11.

Обработка деталей машин с равноосным контуром на этом устройстве осуществляется 15 за счет сложного движения режущего инструмента, задаваемого двумя круговыми эксцентриками.

Недостатки такого устройства следующие: при обработке валов и втулок с равноосным 20 контуром различных типоразмеров необходимо производить смену вала с насаженными на нем эксцентриками; трудоемкость изготовления весьма точных эксцентриков; относительно низкая точность обработки поверхностей 25 с равноосным контуром, вызываемая первичными ошибками эксцентриков, их износом в процессе эксплуатации и погрешностями кинематической цепи, передающей движение от эксцентриков к инструменту; возникновение .31 при больших скоростях резания значительных инерционных сил, приводящих к неравномерному износу эксцентриков и даже к их деформпрованию.

Все это в целом препятств ет широкому внедрению деталей машин с равноосным контуром в практику машиностроения.

Целью изобретения является бескопирное профилирование равноосного контура с различным значением эксцентриситета, повышение точности и производительности обработки.

Зто достигается тем, что устройство снабжено кинематически связанным с приводом вращения обрабатываемого изделия сннуснокосинусным механизмом, выполненным в виде трехзвенного кулпсного механизма, взаимно перпендикулярные кулисы которого связаны с задающими индуктивными датчиками, каждый из которых через последовательно соединенные сумматор, усилитель, нелинейный блок и электромеханический преобразователь связан с управляющим золотником силовых гпдроцилиндров перемещения соответственно каретки и поперечных салазок, причем устройстВо снабжено также дв\ мя схемамп сравнения и двумя задающими пндуктивнымп датчиками, которые соединены со штоками гидроцплиндров и через схемы сравнения связаны с входами сумматоров. Усилители выполнены с

599960 д

15 возможностью регулирования коэффицие1па усиления.

1-!а фиг. 1 показано устройство, общпй и1д; на Ipl».. 2 — схема точения и расточки вала и

В 1 У Л К И.

Для шлифования (точения, фрезерования) некруглого вала или втулки, поперечный контур которых очерчен однородпоп пепрсрывпоп замкпутои кривой, отличающеися своиством равноосности (размер деталеи Ilo осям равен

D) неооходимо сооощить оси шли1ровального круга (вершине резца) гармонические колеоательные движения относительно двух взаимно перпендикулярных осеи, лежащих в плоскости, перпендикулярной к оси обраоатываемои детали с частотои колеоании, превышающеи в и раз число оборотов равномерно вращающейся детали. Ь результате суммирования этих движении ось шли1ровального круга (ilcpшина резца) оудет двигаться по эллгшсу с соотношением полуосеи, pBBHblivl 11, при этом малая ось эллипса направлена вдоль одной из координатных осей поперечного сечения детали, а большая — параллельно второй из координатных осей. 1акое движение может быть осуществлено при помощи бескоппрного устройства.

Устройство к токарному станку для осскоппрпой обработки валов и втулок с равнооспым контуром состоит из двухкоординатного электрогидравлического следящего привода, Основными элементаъ111 слежени51 которого 51Вляются два исполнительных силовых цилиндра 1 и 2, осп которых расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и двух четырехкромочных золотников управления 3 и 4, корпусы которых жестко связаны с цилиндрами 1 и 2 (см. 1риг. 1). 1!Лун?керы э и

b управляющих золотников шарнирно связаны с якорям11 i и 8 электромеханических преобразователей 9 и 10.

Исполнительные силовые цилиндры 1 и 2 соответственно располо?кены в ползуне 11 и каретке 12, которые с помощью соединения ласточкин хвост соединены между собой. В свою очередь каретка аналогичным образом сопря?кена с поперечными салазками 13 суппорта станка.

Шток поршня 14 жестко прикреплен к каретке 12, а шток поршня 15 — к поперечным салазкам 13.

llружина 16, расположенная в штоковой по;IocTII силового цилиндра 1, уравновешивает вес ползуна 11 и корпуса с режущим инструментом 17.

1!ривод вращения шлифовального круга мо?кет осуществляться с помощью высокочастотного электродвигателя, BiviolITHpUBBllllol О В корпус с режущим инструментом 11, или электродвигателя, установленного на каретке 12.

Ипдуктивныи синусно-косипусный механизм, прикрепленный к передней бабке станка, состоит из ярм !8 и 19, внутри которых находятся катушки 20 и 21 и цилиндрические якоря 22 и 23. Последние жестко связаны с

1()

05 прямолинейными кулисами 24 и 25 трехзвенного кулисного механизма, кривошипный диск

2О которого соосен с шестерней 27, находящейся в зацеплении с шестерней 28, ?кестко закрепленной па шпинделе станка. ! ак как равнооспый контур имеет форму трсугольпи«а с закругленны»и углами (c». фиг. 2), следовательно, для воспроизведения этого контура практически необходимо, чтобы передаточное число между вращением обрабатываемой детали 29 и кривошиппым диском

2b индуктивного синусно-косинусного механизма определялось из следующего уравнения где 11=3; 7, Л 8 — числа зубьев соответственно шестерен 27 и 28.

Система адаптивного у правления согласования движения (САУ) состоит из прямого тракта (индуктивный синусно-косинусный механизм — электромеханические прсооразоватсли У и 10) и ооратного тракта (индуктивные датчики исполнительных силовых цилиндров 1 и 2 — электромсханичсс«ие преобразователи

9 и 10).

Между ипдуктивнblvl синуcíо-косинусным механизмом и электромсханическыш преобразователями 9 и 10 существует эле«трическая связь, которая состоит из сумматоров 30 и 31, блоков 32 и 33 усиления, а также блоков 34 и 35 с нелинейными элементами коррекции характеристик электромсханических преобразователей.

Обратный тракт (обратная электрическая связь САУ) включает в себя индуктивные датчики, состоящие из ярм Зб и Зl, с встроенными в них катушками 38 и 39. Ярмо Зб вмонтировано в карету 12, а ярмо 37 — в поперечные салазки 13. Цилиндрические якоря 40 и

41 кестко прикреплены и ползу Iv 11 и каретке 12.

Индуктивные датчики исполнительных силовых цилиндров 1 и 2 имеют электрическую связь с электромеханическими преобразователями 9 и 10, в котору1о входят схемы 42 и 43 сравнения, сумматоры 30 и 31, блоки 32 и 33 усиления и блоки Зч и 35 с нелинейными элементами коррекции характеристик электромехапических преобразователей.

Масштабность повторения законов, задаваемых индуктивным синусно-косинусным механизмом, зависит от величины коэффициента усиления блоков 33 и 34.

Этот коэффициент ?кестко связан с величиной эксцентриситета обрабатываемой детали 29.

В силу того, что при формообразовании равпоосного контура ось шлифовального круга (вершина резца) движется по эллипсу с отношением полуосей, равным л=З, То и возвратно-поступательные движения ползуна 11 и каретки 12 также дол?кны соответствовать этому же отношению.

599960

Цилиндрические якоря 22 и 23 синусно-косинусного механизма имеют возвратно-поступательные движения одинаковои Всличиг!ы.

11оэтому, чтобы соблюсти вышеуказанные условия, необходимо выдержать следующее: катушку 20 подключить к источнику с напряжением Ul — U (Ь), а катушку. 21 — к источнику с напряжением L = ÇU, (Ь). Катушки 38 и 39 также подключены к источнику питания с напряжением Uz u Ul соответственно.

Исходя из схемы построения равноосного контура (см. фиг. 2), видно, что фазы синусоидальных движений каретки 12 и ползуна 11 должны быть обязательно смещены на величину Jt/4. Ы предлагаемом устройстве это условие соблюдено при помощи индивидуального синусно-косинусн ого механизма, у которого якорь 22 движется по закону А cos t, а якорь

23 по — В Sili В11, Устройство для бсскопирной обработки ьалов и втулок с равноосным контуром работает следующим образом.

При Включьчlии Вращательного дВиже1Ш11 шпинделя станка одновременно с равно»epllo вращающейся деталью 29 через шестерни 2Ь и 27 начинает вращаться кривошипный диск

26. 11осредством ирямолинеиных кулис 24 и 25 вращательное движение преобразуется в возвратно-поступательные косинусо-синусоидальные движения цилиндрических якорей 22 и 23.

Таким образом управляющее воздействие ol трехзвенного кулисного механизма с прямолинейной кулисой переда"тся индуктивным датчикам.

При появлении электрических сигналов управления Uy и Uy через сумматоры 30 и Çl они пода1отся «а усилители. После усиления сшналы поступают на блоки 34 и 35 с нелинейными элементами, где происходит коррекция сигналов управления в зависимости от характеристик электромеханических преобразователей 9 и 10. 1 корректироьанные с1ггналы управления поступают на электромеханичсские преобразователи 9 и 10, выполняющие функции преобразования электрического сигнала в перемещение плунжеров 5 и 6. Таким образом плунжеры 5 и 6, соединенные с якорями 7 и Ь электромеханических преобразователей 9 и 10, повторяют в определенном масштабе перемещения якорей 22 и 23.

В том случае, когда индуктивный сш1уснокосинусный механизм задает горизонтальное перемещение плунжеру 5 вправо и вертикальное перемещение плунжеру 6 вниз, соответственно в штоковой и бесштоковой полостях исполнительных силовых цилиндров 1 и 2 и трубопроводах а, б, в, г, д установится низкое давление, а в бесштоковой и штоковой полостях и трубопроводах е, ж, и, к, л — Высокое.

Вследствие этого исполнительный силовой цилиндр 2 совместно с кареткой и якорем 11, а также ползуном 11 переместится вправо на величину, равную величине перемещения плунжера 5, в свою очередь исполнительный силовой цилиндр 1 совместно с ползуном 11, 5

15 д

3,)

5,)

61

65 якорем 40 и режущим инструментом 17 переместятся вниз.

Таким Образом, исполнительные силовые цилиндры 1 и 2 воспроизводят законы движения синусно-косинусного механизма.

Определение отклонений исполнительными силовыми цилиндрами от воспроизведения законов движения механизма, вызываемое рядом причин в процессе резания, и поднастройка их осуществляется с помощью обратной связи. Это осуществляется следующим образом. Электрические сигналы с катушек ЗЬ и

39 индуктивных датчиков каретки и ползуна подаются на схемы 42 и 43 сравнения, куда поступают также сш.палы с катушек 18 и 19 индуктивного синусно-косинусного механизма.

Сигналы рассогласования в сумматорах 30 и

31 суммирую-,ся и поступают на блоки 32 и 33 усиления. 11осле усиления, получив соответствующую коррскцшо в блоках 34 и 35, электрические сигналы подаются на электромеханические преобразователи 9 и 10, внося соотиетству1ощис поправки В движения управляющих золотников. 1акие поправки будут осуществляться до тех пор, пока сигналы pBccoIJIdсования не станут равными нулю. Таким образом, этот контур непрерывно поддерживает наиболее оптимальные законы движений каретки 12 и ползуна 11, обеспечивая при этом грсбуемьш класс точности обрабатываемой детали 29.

В случаях необходимости токарной обработки как вала, так и втулки с равноосным контуром (см. фиг. 2) следует заменить корпус со шлифовальным кругом 17 на другой корпус с токарными резцами. С целью увеличения производительности токарной обработки резец может быть заменен фрезой (торцовой при фрезоточснии вала и пальцевой прп фрезоточении отверстия) . Вращательное движение фрезы получают аналогично шлифовальному ер) г) .

Необходимая величина эксцентриситета разноосного контура прн переходе ог обработки одного типоразмера вала или втулки к др гом задается из:»сиенцем коэффиц.!е!lтОВ усиления блоков 32 и 33 усиления.

Исходя из вышеизложенного, следует, что применение предлагаемого устройства в машино- и приборостроении позволит на станках токарной группы осз особых трудностей и с необходимой точностью обрабатывать валы и втулки с равноосным контуром. Технологическая обеспеченность точности и производительности при бсскопирном формообразовании равноосного контура открывает широкпс перспективы внедрения в машины и приборы деталей с бесшпоночным соединением. А эксплуатация бссшпоноч! ых соединений позволит увеличить долговечность сопряжения «вал— втулка» до пяти раз.

Предполагаемое изобретение можно также использовать при изготовлсшьи эллипсных ва7оВ и Вт! лок, 1й лачкОВ распределительных валиков, при точении потопа двигателя Ванке599960

Асоти 1

32 /- а/г z

Тираж 1263

Изд. ¹ 336

Подписное

Заказ 269/17

НПО

Типография, пр. Сапунова, 2 ля, а также при обработке всевозможных слож IbIx профилей. Предлагаемое устройство может также найти широкое применение при изготовлении деталей сложной конфигурации в мебельной промышленности.

Формула изобретения

1. Устройство для бескопирной обработки деталей с равноосным контуром на металлорсжущих станках, включающее в себя инструментальную базку с кареткой, поперечные салазки, привод вращения обрабатываемого изделия и гидроприводы подач инструмента с управляющими золотниками, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью повышения точности и производительности, оно снабжено кинематически связанным с приводом вращения обрабатываемого изделия синусно-косинусным меха измом, выполненным в виде трехзвенпого кулиспого механизма, взаимно перпендикулярные кулисы которого связаны с задающими индуктивными датчиками, каждый из которых через последовательно соединенные сумматор, усилитель, нелинейный блок и электромеханический преобразователь связан с

6 управляющим золотником силовых гидроцилипдров перемещения соответственно каретки и поперечных салазок, причем устройство снабжено также двумя схемами сравнения и двумя задающими индуктивными датчиками, 10 которые соединены со штоками гидроцилиндров и через схемы сравнения связаны с входами сумматоров.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью изменения величины эксцен15 триситета равноосного контура, усилители выполнены с возможностью регулирования коэффициента усиления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2о 1. Авторское свидетельство СССР ¹ 84432, кл. В 23В 5/16, 1950.

// „7

/5 р // /,,