Способ механической обработкирезанием и устройство для егоосуществления

Способ механической обработкирезанием и устройство для егоосуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 841896 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 13 ° 08.79 (21) 2809500/25-08 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 30.06 ° 81 ° Бюллетеиь 11й 24 (5l)IN. Кл, В 23 P 25/00

Государственный комитет (53) УДК 624.941 (088. 8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 30,06;8 1

В.В, Иванов, Ю.П. Тихомиров, С.А. Гулый; аменпантов и М.А, Шатерин

,Ял -"

1 и 1,1,, т;: ;.:,"; . (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного производственное объединение "Невский за им. В.И. Ленина (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к механической обработке материалов с локальным разупрочнением и предназначено преимущественно для обработки деталей (заготовок) вращающимся инструментом на фрезерных, расточных станках, при обработке ротационными резцами и в т,п. случаях. Наиболее целесообразно использование изобретения для обработки заготовок сложноконтурных и с неравномерным припуском (при обдирке литья и поковок) из труднообрабатываемых материалов в машиностроении и в металлургической промышленности.

Известны способы механической обработки резанием с предварительным локальным разупрочнением материала обрабатываемой заготовки, включающие вращение режущего инструмента, атносительное перемещение этого инструмента и заготовки при одновременном слежении за положением зоны контакта инструмента с заготовкой при помощи

2 привода держателя разупрочняющего устройства И.

Недостатками таких способов и устройств для их осуществления являются невозможность проводить обработку заготовок по контуру; так как при изменении направления подач необходимо изменять положение разупрочняющего устройства относительно режущего инструмента в процессе обра1О ботки, Применяемые для этой цели устройства не производят коррекцию с необходимой точностью, так как коррекция проводит ся вручную, либо от копировальных устройств в направле15 нии одной из подач. Недостатками также являются низкие режимы резания и стойкость режущего инструмента, при обработке заготовок с неравномерным

20 припуском из-эа неизменного положения разупрочняющего устройства в процессе обработки и при использовании для разупрочнения источников высокотемпературной плазмы ((1тлазмотронов 7

1.896 ф

15

3 84 создающих пятно нагрева, обычно равное сечению отверстия в сопле плазмотрона (в пределах от I до 5 мм), тогда как длина дуги контакта режущего инструмента с заготовкой может достигать сотен миллиметров .

Цель изобретения — оптимизация режима разупрочнения путем поддержания постоянным угла между направлением радиальной силы резания и положением зоны разупрочнения, Поставленная цель достигается тем, что сигнал управления приводом держателя разупрочняющего устройства вырабатывают по разности фаэ синусоидального сигнала, полученного путем преобразования радиальной силы резания, действущей в процессе обработки на инструмент; и сигнала, соответствующего положению зоны разупрочнения материала обрабатываемой заготовки.

Между корпусом шпиндельного узла и подшипником шпинделя, на котором крепится режущий инструмент, уста.новлены три тензометрических датчика, входы которых включены в сеть синусоидальных токов, сдвинутых между собой на 120, а,выходы через суммирующий усилитель соединены с одним из двух входов фазового детектора, другой вход которого подключей к фазовращателю, кинематически жестко связанному с держателем разупрочняющего устройства и его приводом, а электрически связанному с источником

: питания датчиков, причем вход фазового детектора через регулятор привода соединен с приводом держателя разупрочняющего устройства, При этом к входу регулятора приво да держателя разупрочняющего устройства подключен выход блока выработки сигнала постоянного напряжения, периодически меняющий свой знак для придания приводу держателя возвратно-вра. щательного (сканирующего) движения, На фиг. 1 показана схема связи сил резания и зоны разупрочнения, при совпадении направления подачи и положения держателя разупрочняющего устройства (например, при фрезеровании пазов типа шпоночных); на фиг. 2— то же, при несовпадении направления подачи и положения держателя разупрочняющего устройства например, при фрезеровании заготовок по контуру ; на фиг, 3 — кинематическая схема фрезерного станка с устройствами, обеспечивакщими фрезерование; на фиг.4- ., ° электрическая схема устройства обесl печивающего резание с предварительным разупрочнением, например фрезеровани ем.

В предлагаемом способе используется постоянная зависимость направления

1 подачи обрабатываемой детали 2 относительно режущего инструмента, например, фреэы 3, или фрезы относительно обрабатываемой детали (заготовки) и действующей на фреэу 3 (либо на любой другой вращающийся режущий инструмент) при определенной направленности 4 ее вращения радиальной силы 5 резания. При этом учитывается, что при обработке заготовок по контуру и с переменным припуском направление радиальной силы 5 резания относительно инструмента 3 может меняться на 360О

При любом положении угла контакта между инструментом 3 и обрабатываемой заготовкой 2 для соответствующего из:— менения положения (не обозначено) 30 ны разупрочнения (и разупрочнякщего устройства), по направлению 6 необходимо удерживать постоянным угол 7 между направлением радиальной силы резания 5, действующей на режущий инструмент 3, и положением зоны разупрочнения (и разупрочняющего устройства) по направлению 6 относительно инструмента 3, устанавливаемого в середине угла контакта инструмента (ф1 езы) и обрабатываемой заготовки 2.

Направление 6 задают разупрочняющему устройству по разности углбв между направлением 1 подачи и направлением 5 действия радиальной силы резания и, соответственно, угла между направлением 1 подачи и положением 6 зоны разупрочнения (и разупрочняющего устройства). Направление действия радиальной силы 5 резания и положение 6 зоны разупрочнения преобразуются в синусоидальные сигналы, по рассогласованию фаз которых вырабатывают сигнал управления приво-. дом раэупрочняющего устройства, отсутствие которого свидетельствует о совмещении зоны контакта режущего инструмента с зоной разупрочнення обрабатываемой заготовки.

Устройство для осуществления пред,лагаемого способа обработки содержит шпиндель 8. на подшипниках 9 в корпу6 6 режущего инструмента 3 в шпинделе 8 станка и, соответственно, после включения электропривода 12 шпинделя 8 и подачи заготовки 2 на врезание инструмента 3 в заготовку 2 в направлении 1 в результате врезания датчики 19 ° встроенные между корпусом 10 шпиндельного узла и подшипником 9, начинают воспринимать силы 5 резания, равнодействующая которых направлена радиально к оси вращения инструмента

3. Силы резания преобразуются датчиками 19 в электрические сигналы, соотношение между амплитудами кото-. рых зависит от величины и направления сил резания, действующих на подшипник 9 шпинделя 8 °

Датчики и фазовращатель запитывают от общего источника трехфазного электрического напряжения..При этом выработанные датчиками сигналы подают на суммирукщий усилитель 20, фаза сигнала на выходе которого определяется ! направлением радиальной силы 5 резания и который служит опорным сигналом для фазового детектора 22.

Работа фазового детектора 22 обеспечивается подключением его к общему источнику трехфазного напряжения (к клеммам А,Б,С).Сигнал постоянного напряжения пропорциональный разности фаз выходного сигнала суммирующего уснли теля 20 и выходного сигнала фазовращателя 21, с выхода фазового детектора 22 подают на регулятор привода 23 кронштейна (держателя) 14 разупрочняющего устройства 13..В итоге .при несовпадении положения разупрочняющего устройства с. зоной резания двигатель 17 поворачивает, кронштейн 14, в сторону, при которой разность вы- ходного сигнал суммирукицего усилителя 20 и выходного сигнала фазовраща теля стремится к нулю. Таким образом поддерживают постоянным заданный угол 7 между радиальной силой 5 резания и положением 6 зоны разупрочнения (и разупрочняющего устройства

13) .

При использовании в качестве, разупрочняющего устройства источников точечного нагрева эоны резания и, гаким образом, при неравномерном нагреве (и разупрочненни) и необхоцимости перемещения раэупрочнякщего устройства в режиме сканирования по длине контакта инструмента и sà готовки на вход регулятора 23 приво5 84189 се 10 станины 11 для вращения режу- ° щего инструмента, например фрезы 3, от силового привода 12, разупрочняющее устройство 13 (например, плазмотрон) закрейленное на кронштейне 14 с зубчатыйи венцами 15, размещаемом соосно с осью вращения инструмента и с возможностью поворота вокруг вращающегося инструмента на 360, а так0 же с возможностью возвратно-нращатель-10 ного (сканирующего) движения по стрелке 16 от электропривода 17 через шестерню 18. Кежду корпусом 10 шпиндель ного узла и подшипником 9 шпинделя 8 встроены тенэометрические датчики 15

19..Устройство содержит также суммирующий усилитель 20 с регулируемым коэффициентом усиления, фаэовращатель 21 с шестерней 22, через которую осущег,твляется жесткая кинемати- 20 ческая связь фазовращателя 21 с кронш

° тейном 14 и электроприводом 17, и фазовый детектор 22. Причем фазы питающих датчики 19 синусоидальных токов сдвинуты между собой на 120 выходы 25 датчиков 19 через суммирующий усилитель 20 и фазовращатель 21 связаны с фазовым детектором 22, входы которого подключены также к источнику питания (клеммы AS C) датчиков 19, а выходы ф Э связаны с приводом 17 кронштейна 14 разупрочняющего устройства 13 через регулятор 23, например, в виде типового теристобного регулятора электропривода. 35

Когда в качестве разупрочняющего устройства применяют источники точеч I . ного нагрева, например плазмотроны, электронные пушки, лазеры и т.п... и зона резания разупрочняется нерав- 40 номерно по дуге контакта режущего инструмента (фрезы) и обрабатываемой заготовки, существует необходимость в возвратно-вращательном (сканирую щем) движении разупрочняющего уст- 45 ройства вокруг режущего инструмента, для чего в устройство введен блок 24 ! сканирования для выработки сигнала, обеспечивающего перемещение приводом

17 на требуемый угол сканирования (по стрелке 16) держателя 14 разупрочнякйцего устройства 13 от основного направления кронштейна, задаваемого сигналом от фазового детектора 22.

55, Устройство работает следующим образом.

После закрепления заготовки 2 на рабочем столе фрезерного станка, а

7 8418 да 17 в блоке 24 вырабатывают сигнал постоянного напряжения, периодически

Изменяющий свой знак (с ппюса на минус и с, минуса на плюс), последовательно суммируют этот сигнал с 5. сигналом управления приводом держателя и вычитают первый сигнал из второго. В результате обеспечивается работа привода держателя в режиме сканирования и соответствующее движе — 10 ние держателя разупрочняющего устройства по дуге контакта режущего инструмента и заготовки.

Формула изобретения

1. Способ механической обработки резанием с предварительным локальным разупрочнением материаЛа обрабаты- 20 ваемой заготовки, включающий вращение режущего инс трумента, относительное перемещение этого инструмента и заготовки при одновременном слежении за положением зоны контакта инстру- 25 мента с заготовкой при помощи привода держателя разупрочнякицего устройства, о т л и. ч а ю шийся тем, что, с целью оптимизации режима ра зупрочнения путем поддержания пос- ЭО тоянным угла между направлением радиальной силы резания и положением зоны разупрочнения, сигнал управления приводом держателя разупрочняющего устройства вырабатывают по раз- gS ности фаз синусоидального сигнала, полученного путем преобразования радиальной силы резания, действунлцей на инструмент, и сигнала, соответствующего положению зоны разупрочнения 40 материала обрабатываемой заготовки .

2. Устройство для осуществления способа механической обработки резанием, по п.1, содержащее шпиндель для вращения режущего инструмента, 45 установленный на подшипниках в кор— пусе, и держатель дйя перемещения разупрочняющего устройства приводом, отличающееся тем, что, с целью поддержания постоянным угла между положением зоны разупрочнения и направлением радиальной силы резания, между корпусом шпиндельного узла и подшипником шпинделя, на котором крепится режущий инструмент, установлены три тензометрических датчика, входы которых подключены в сеть

I синусоидапьных токов, сдвинутых между собой на 1200, а входы через суммирующий усилитель соединены с одним из двух входов фазового детектора, другой вход которого подключен к фазовращателю, кинематически жестко связанному с держателем разупрочняющего устройства и его приводом, а электрически связанному с источником питання датчиков, причем вход фазового детектора через регулятор привода соединен с приводом держателя разупрочняющего устройства.

3. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью оптимизации режима разупрочнения материала обрабатываемой заготовки при использовании источников точечного нагрева, к входу регулятора привода держателя разупрочняющего устройства подключен выход блока .выработки сигнала постоянного напряжения, периодически меняющий свой знак для придания приводу держателя возвратновращательного (сканирующего) движения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Страшков А.Н. и др. Обработка резанием труднообрабатываемых материалов с нагревом. M., "Машиностроение", 1977, с. 135, 841896

Составитель В. Платонов

)Редактор В. Петраш Техред Ж. Кастелевич Корректор В. Синицкая

Заказ 4949 14 Тираж 1148 Подписное

ВНИИПИ Государственного коь|итета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4