Система управления упругими перемещениями круглошлифовального станка

Система управления упругими перемещениями круглошлифовального станка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

{72) Автор изобретения

А.-Г.Ю. Марцинкявичюс

Вильнюсский инженерно-строительный 1цс;щтут

{71) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ УПРУГИМИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМИ

КРУГЛОШЛИфОВАЛЬНОГО СТАНКА

Изобретение относится к станкостроению и может быть применено в . круглошлифовальных станках при шЛифовании круглых деталей.

Известен круглошлифовальный станок с ЧПУ, где для избежания прогиба шлифуемой детали имеется опора с колодками, автоматически подводимыми по программе к детали со стороны, диа- . метрально противоположной шлифовальному кругу, и поддерживающими деталь без прогиба ее под действием усилия шлифовального круга. Для этого станок имеет устройство, измеряющее положение шлифовальной бабки, устройство измерения размера детали и устройство подачи и отсчета положения подводимой к детали опоры. В станке также имеются средства, автоматически компенсирующие износ колодок, для предотвращения появления остаточного прогиба детали. За счет устройства автоматического измерения размера детали получают окончательный размер

2 детали, за счет подводимого упора повышается жесткость всей системы, что позволяет работать с повышенными режимами и легче получить высокую чистоту поверхности Г1).

Однако неточность определения взаимного исходного положения рабочей поверхности шлифовального круга и опорной поверхности подводимых колодок, а также износ круга, температурные деформации державок колодок и погрешности отсчета координат взаим" ного перемещения колодок и шлифовальной бабки приводят к прогибу оси детали (в сторону к шлифовальному кругу либо к колодкам в зависимости от несовпадения расстояния до оси центров от колодок и от круга). При шли" фовании ступенчатой детали это приводит к биению ступеней одна о другую..

Цель изобретения - повышение точности обработки.

Указанная цель достигается тем,. что шпиндель шлифовального круга ус20 I

3 931 "3 тановлен в гидродинамическом подшипнике с автоматическим регулированием гидродинамической силы и устройством контроля силы резания, упор оснащен устройством контроля силы воздействия на деталь„ при этом устройство контроля силы резания оперативно связано с . устройством контроля силы воздействия упора на деталь.

Таким образом, во время шлифования контролируется сила, с которой шлифовальный круг воздействует на деталь, и с той же силой, но с противополож" ной стороны, упор воздействует на деталь. Это позволяет поддержать ось детали в линии центров за все время

I обработки, а при обработке многоступенчатой детали обеспечивает высокую соосность ступеней.

С целью упрощения конструкции системы гидронривод подачи упора содержит следящий золотник с электроуправлением, устройства контроля содержат преобразователи, введены сравнивающие устройство и усилитель, при этом пре- образователи связаны между собой через сравнивакнцее устройство, а послед. нее через усилитель - со следящим золотником.

Применение в качестве управляющеro звена следящего золотника с электроуправлением позволяет получить вы. сокую точность отработки поступающих от усилителя сигналов без значительного усложнения конструкции системы.

3%

Применение непосредственно связанных преобразователей также упрощает систему, так как не нужно изготавливать усилитель на каждый из преобразователей.

На фиг. 1 показана схема системы управления упругими перемещениями, на фиг. 2 - схема расположения на станине станка гидроцилиндра подачи упора к детали.

Шлифовальный круг 1 установлен на шпинделе 2 в гидродинамических подшипниках 3 с вкладышами. Один из вкладышей подшипника, расположенный в радиальном направлении, упирается в упруго-податливый штырь 4, имеющий внутреннюю расточку. В расточке размещается толкатель 5, в который упи" рается измерительный наконечник преобразователя 6 линейных перемещений в электрический сигнал.Штырь 4 через ролики 7 качения упирается в клин 8, посредством винта 9 связанный с серводвигателем 10. Клин 8 через ролики

7 ф

11 упирается в плоскость полусферической шайбы 12, которая своей полусферой упирается в крышку 13, прикрепленную к корпусу опоры 14. Корпус опоры.14 закреплен на корпусе шлифовальной бабки 15.

Преобразователь 6 своим корпусом установлен во втулке 16, прикрепленной к упруго-податливому штырю 4 и по скользящей посадке размещенной в крушке 13. Преобразователь 6 электрически связан со сравнивающим устройством 17, которое в свою очередь электрически связано с задатчиком 18, преобразователем 19 и усилителем 20. Усилитель 20 электрически связан с серводвигаталем 10 и со следящим золотником 21 с электроуправлением. Преобразователь 19 установлен в динамометре 22 (имеющем, например, вид петли) так, что своим корпусом преобразователь крепится к одной стороне петли, а измерительным наконечником упирается в другую сторону петли (если смотреть в радиальном направлении). Сам динамометр 22 с одного конца прикреплен к штоку поршня 23 гидроцилиндра 24, а с другой .стороны к динамометру 22 прикреплен упор 25 с размещенным внутри его электропереключателем 26. Упор 25 в рабочем положении упирается в деталь

27, установленную в центрах 28 круглошлифовального станка. Гидроцилиндр

24 гидравлически связан с золотником

21 с электроуправлением и электромаг.нитным золотником 29, последний электрически связан с переключателями 26 и 30. С переключателем 30 электрически связано электромагнитное реле 31.

Золотники 21 и 29 гидравлически связаны с гидронасосом 32 с переливным клапаном 33.

Гидроцилиндр 24 крепится к кронштейну 34, закрепленному на станине

35 станка. Гидроцилиндр расположен выше столов 36 и 37 станка; для такого расположения гидроцилиндра в ограждении 38 верхнего стола 37 имеется продольная прорезь, и в направляющие ограждения роликами 39 упирается защитный кожух 40, при помощи резинового фартука 41 соединенный с корпусом гидроцилиндра 24. Упругий штырь 4 в стенки корпуса опоры 14 упирается через шарики 42 качения.

Система работае, следующим обра- . зоме

5 9314

Электропитание цепи включается вместе со станком .(либо, при желании, может быть принят отдельный включатель). Гидравлически система подключается к гидронасосу 32 станка. Переключатель 30 связан с рукояткой включения подачи шлифовальной бабки 15 на быстрый подвод к детали

27 на шлифование. Но пока быстрый подвод шлифовальной бабки не включен, 1в контакты переключателя 30 не замкнуты, электромагнитное реле 31, управляющее работой системы, не запитано, его нормально разомкнутые контакты разомкнуты, нормально замкнутые - 1з замкнуты (положение контактов противоположно показанному на фиг. 1).

При этом включен один из электромагнитов золотника 29, масло через золотник под давлением подается в верхнюю (по схеме) полость гидроцилиндра 24, а нижняя полость соединена со сливом.

Поршень 23 находится в отведенном положении. Преобразователь 19 отсоединен от сравнивающего устройства 17, gg усилитель 20 отсоединен от следящего золотника 21 с электромагнитным управ1пением и подсоединен к серводвигателю 1Q. Сервадвигатель 10 регулирует за--. данную гидродинамическую силу в гид" родинамическом подшипнике 3, чтобы она соответствовала заданной, что необходимо дпя последующего измере« ния силы шлифования. Для регулирования гидродинамической силы исгюльзуется известный гидродинамический лод- шипник с автоматическим регулированием.

Во время вращения шпинделя 2 преобразователь 6 измеряет деформацию упруго-податливого штыря 4, которая зависит от гидродинамической силы, с какой вкладыш подшипника 3 давит на штырь 4.. Сигнал с преобразователя

6 в сравнивающем устройстве 17 сравнивается с сигналом задатчика 18 (которым задается соответствующая гидродинамическая сила). Разница этих сигналов иэ .устройства 17 передается в усилитель 20, откуда пос50 ле усиления - к серводвигателю 10.

Серводвигатель перемещает клин 8 вдоль его оси. При этом от клина 8 перемещается штырь 4 и меняет зазор между вкладышами подшипника 3 и шпинЯ делен 2 настолько, чтобы гидродинамическая сила стала заданной величины. Когда это происходит, сигнал с преобразователя 6 становится равным

37 6 сигналу задатчика 18 и серводвигатель 10 останавливается. В дальнейшем при подаче шлифовальной бабки на врезание (шлифование) серводвигатель 10 отсоединяется от усилителя 20 и не работает, клин 8 остается в отрегулированном положении, гидродинамическая сила во время шлифования одной детали не изменяется по сравнению с отрегулированной и дополнительный сигнал с преобразователя 6 (по сравнению с тем, по которому регулируется гидродинамическая сила), зависит только от-силы шлифования. Если бы не производили такой регулировки, то не могли бы в дальнейшем отделить силу шлифования от гидродинамической силы.

При включении бмстрого подвода шлифовальной бабки 15 на шлифование контакты переключателя 30 замыкаются,он запитывает элактромагнитное реле 31.

Нормально разомкнутые контакты реле заммкаются, нормально замкнутые - раэммкаются (этому положению контактов соответствует состояние системы, гюказанное иа фиг. 1). При этом усилитель

20 отсоединяется от серводвигателя

10 и подключается к следящему золотнику 21 с электромагнитным управлением, преобразователь 19 соединяется со сравнивающим устройством 17,. к злектрогн таиию.подключается второй из электромагнитов двухстороннего золотника 29, а бывший включеннмм - отключается. Таким Образом, золотник 29 соединяет, нижнюю полость гидроцилиндра 24 с гядронасосом 32. а верхнювсо сливом, я поршень 23 с упороли 25 ускоренным ходом подается к детали

27. При подводе упора 25 к детали срабатывает электродвигатель 26, он отключает. второй.,электромагнит, и подача либо слив масла из .гидроци- . линдра 24 через золотник 29 перекрывается. Теперь гюршень 23 может двигаться только.под управлением следящего золотника 21, который в свою очередь управляется усилителем 20.

Для этого в усилитель поступает сиг-нал йэ сравнивающего устройства 17, которое теперь уже суммирует сигналы, поступающие от преобразователей 6 и

19 и задающего устройства 18.

Так кгк динамометр 22 с преобразователем 19 должны измерять силу, с которой шток поршня 23 давит на деталь 27, то первоначально (без нагрузки) сигнал с преобразователя 19 настраивается на ноль. Если переклю-

93143

Усиленный сигнал из усилителя передается на обмотку управления следящим золотником 2!. В качестве такого золотника лучше всего применить золотник типа 168-11С Ленинградского завода гидроаппаратуры. Золотник 2I открывает подачу масла в нижнюю полость гидроцилиндра, поршень 23 прижимает упор 25 к детали 27. От силы прижима деформируется динамометр 22, деформация передает=я на преобразователь 19, выходной сигнал которого соответствует силе прижима упора 25 к детали. Как только эта сила сравняетая с силой шлифования, сигнал с преобразователя 19 становится равным разнице сигналов преобразователя 6 и

М задатчика 18, выходной сигнал со сравнивающего устройства 17 равен нулю. Следящий золотник 21 занимает среднее положение, поршень.23 останавливается. При нарушении равновесия

55 сил (если снова сила шлифования либо сила на упоре 25 ученьшается или увеличивается) следящий золотник 21 управляет подачей поршня 23 в одну либо:

7 ча тель 26 настроить на малую силу (порядка 1 Н), то можем считать, что и при соприкосновении упора 2 с деталью 27, когда переключатель срабатывает, сигнал с преобразователя з

19 остается практически равен нулю, так как сила 1 Н - величина третьего порядка малости по сравнению с силой шлифования (в зависимости от режимов шлифования и ширины круга эта сила 10 может достигать 200-300 Н и более).

До соприкосновения шлифовального круга 1 с деталью 27 суммарный сигнал от задающего устройства 18 и преобразователя 6, характеризующий в данном случае силу шлифования, также, как было сказано выше равен нулю. Поэтому в исходном положении (до начала шлифования) сравнивающее устройство 17 выдает на усилитель 20 сигнал, рав- щ ный нулю, этот сигнал подается от усилителя в обмотку управления следящего золотника 21, золотник занимает среднее положение, при котором поршень 23 не движется, а остается на ?5 месте. Когда же шлифовальный круг 1 соприкасается с деталью 27, возникает сила шлифования, которая передается на гидродинамический подшипник 3, а от него - на преобразователь 6 и jp далее — на сравнивающее устройство

17 и усилитель 20.

7 8 в другую сторону для компенсации изменения сил. При включении отвода шлифовальной бабки контакты переключателя 30 вновь размыкаются, реле

31 обесточивается, золотник 29 включает быстрый отвод поршня 23 и система приходит в положение, как описано выше.

В предлагаемой системе управления передняя часть упора 25, которой он упирается в деталь 27, должна быть изготовлена из антифрикционного материала. Лучше всего для этого применить фторопласт. В работе как переключа" тель 26, так и преобразователь 19 должны быть закрыты от попадания эмульсии и отходов шлифования. Для этого их можно закрыть прорезиненными либо другими чехлами.

Использование предлагаемой системы управления позволяет легче получить высокую точность обработки детали и повысить производительность обработки. С одинаковым успехом ее можно применить как для гладких,так и для ступенчатых цилиндрических деталей.

Как показывают исследования, у многих современных круглошлифовальных станков жесткость системы со стороны шлифовального круга (на которую влияет податливость шлифовального шпинделя и механизма подачи шлифовальной бабки) в несколько раз больше жесткости системы со стороны центров (сюда входит податливость столов обычно на разворот в направляющих от приложения силы к детали, податливость шпинделя передней и пиноли задней бабок, податливость упорных центров и детали). Например, у круглошлифовального станка 3М153А жесткость со стороны шлифовального круга составляет порядка 200 Н/мкм, тогда как жесткость со стороны центров без податливости детали равна 15-25 Н/мкм. Поэтому основная податливость системы

СПИД падает на нежесткость со стороны центров. Из-за нежесткости центров получается погрешность продольной формы детали, а также удлиняется про" цесс ее выхаживания, так как долго происходит искрение при шлифовании после прекращения поперечной подачипостепенно выбираются упругие перемещения центров с деталью от сил шлифования. В случае применения предлагаемой системы регулирования сила, приложенная с противоположной стороны

9 93 детали, не дает переместиться центрам в сторону от шлифовального круга, повышается точность продольной

Формы, скорее снимается припуск под обработку.

Формула изобретения

1. Система управления упругими перемещениями круглошлифовального станка, содержащая упор с гидроприводом его подачи к детали со стороны, противоположной шлифовальному кругу, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности обработки, шпиндель шлифовального круга установлен в гидродинамическом подшипнике с автоматическим регулированием гидродинамической силы и устройством

1437 10 контроля силы резания, упор оснащен устройством контроля силы воздействия на деталь, при этом .устройство контроля силы резания оперативно связано с устройством контроля силы воздей" ствия упора на деталь.

2. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что гидропривод подачи упора содержит следящий золотник

to с электроуправлением, устройства конт" роля содержат преобразователи, введены сравнивающее устройство и усилитель, при этом преобразователи связаны между собой через сравнивающее з устройство, а последнее через усилитель - со следящим золотником.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Акцептованная заявка Франции и 2406500, кл. В 24 В 49/00,. 1978.

931437

Составитель И. Пащенко

Редактор И. Михеева Техред И. Гайду Корректор M.Êîñòà

Заказ 3613/16 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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