Резцедержатель

(51) В 23 9 0 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИСА меа 9 48ий и Б.Со Краснорхтверды Кряч м тельство С 9/04, 1980 ТЕЛЬ, включаю иненной держа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМ(71) Ордена ТрудовогЗнамени институт свериалов АН УССР(54) (57) РЕЗЦЕДЕР щий корпус с подпр личцельюмехани нен в состоя женных каждая ческимрованы элеме н мы вып вием ханиэм ее перемещения, о ющийсятем, что, с повышения точности обработки, эм перемещения державки выполвиде двух соосных механизмовщих из пакетов.соосно располопьезокерамических пластин, из которых снабжена электрии выводами, которые скоммутис обраэованием групп пьезотов, причем укаэанные механизолнены с разным быстродейст5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Изобретение относится к металлообработке, а именно к конструкциирезцедержателя металлорежущих станков, н может быть использовано впрецизионных станках, предназначенных для обработки особо точных иэделий, например металлооптики,Известен резцедержатель с устройством для автоматической подналадкирезца, который содержит корпус сподпружиненной державкой и установленный на корпусе механизм перемещения державки, выполненный в видеметаллического сильфона, сообщенногос источником рабочего давления,Источник рабочего давления выполненв виде электролитического элемента ЩОднако точность, обеспечиваемаяизвестным резцедержателем, являетсянедостаточной. Например, попыткаизготовить с его использованиемметаллического зеркала оказаласьбезуспешной, поскольку присущая иэлектролитическому механизму инерционность не позволяет осуществлятькоррекцию положения инструмента сбыстродействием по управлению ныне100 мс. Такая оперативность.при.изготовлении металлических зеркалоказалась также недостаточной.Цель изобретения - повышение точности обработки детали эа счет снижения инерционности механизма перемещения держанки и коррекции положения резца относительно обрабатываемой детали.Поставленная цель достигаетсятем, что н резцедержателе, включающем корпус с подпружиненной державкой, механизм ее перемещения, механизм перемещения державки выполненв виде двух соосно расположенныхмеханизмов, состоящих из пакетовсоосно расположенных пьезокерамических пластин, каждая из которыхснабжена электрическими выводами,которые скоммутнрованы с образованием групп пьезоэлементов, причемуказанные механизмы выполнены сразным быстродействием.На фиг, 1 показан резцедержатель,продольный разрез; на фиг. 2 - то же,нид спереди,1Реэцедержатель содержит корпус 1,в котором установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения державка 2 с резцом 3. Длянаглядности перед держанкой показана обрабатынаемая деталь 4. Держанка упруго поджата к корпусу 1 мембранами 5 и б. В корпусе 1 установ. лены дна механизма перемещения державки, выполненные в виде пакетовпьезоэлектрических пластин 7, имеющих свои электрические выводы,скоммутированные в две группы пьезоэлементов, выводы 8 и 9 преобразуют быстродействие для подачи управляющего напряжения коммутации высокочастотных погрешностей, выводы 10 и 11 образуют механизм для компенсации низкочастотных и медленно меняющихся во времени погрешностей. Корпус 1 расположен внутри корпуса 12 с воэможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях при помощи двух механизмов перемещения державки 13 и 14, поджатых корпусом 1 к корпусу 12 упругими элементами 15 и 1 б, Пьезоэлементы, образующие механизмы перемещения державки, имеют электрические выводы 8-11, 1 7-21, 22 и 24 для но, дачи управляющих напряжений.Применение двух механизмов разного быстродействия дает воэможность отрабатывать погрешностистанка в реальном масштабе нремени,в одно и то же время с различнойпериодичностью, измеряемой от долейсекунды до нескольких часов, Еслирассматривать бюджет погрешностейстанка алмазного точения, то ихможно поделить на следующие основные группы: погрешность от быстродействующих процессов, имеющихпериодичность изменения, измеряемуюобычно секундами, долями секунды изаканчивающиеся чаще всего в пределах цикла обработки одной детали;погрешности от процессов, протекающих со средней и малой скоростьюза время непрерывной работы станка(их длительность измеряется обычнов минутах или часах); систематические погрешности станка, вызванныенеточностью изготовленйя и нзаимнсйюстиронкой основных формообразующихузлов,Поэтому механизм перемещениядержавки должен обладать ресурсомхода не менее нескольких десятковмикрон и обладать быстродейстниемпо отработке единичного управляющего воздействия не хуже 1 мс. Такоебыстродействие невозможно получить,установив пакет из пьезокерамических пластин с ресурсом хода, например в 40 мкм, так как электрическаяемкость его будет высока до единицмкф, что требует высоковольтныйуправляемый источник питания сочень низким выходным сопротивлением, значительной мощностью, а обеспечить высокое быстродействие данного источника при высокой стабильности ввиду наличия в нем интегрирующих звеньев не представляется возможным, Кроме того, масса пакетаимеет эначительну,о инерционность,низкую механическую резонанснуючастоту, это ) худшает быстродействие кинематической цепи: резцедержатель-пакет-державка-резец.1063579 Составитель В.АлексееТехред :.Тепер Редакто рекПовх е За Подписнота СССРтийб., д.4/5 го ком йиот ушская Патент, г.ужгород, ул,Проектная,4 П фил Таким образом, наиболее рационально погрешности от быстропротекающих процессов компенсировать пьезокерамическим механизмом с ресурсом хода, не намного превышающим максимальную их величину. Это позво. ляет при дискретности управляющего воздействия 0,01 мкм и менее получить быстродействие не хуже 1 мс и отрабатывать погрешности от быстропротекающих процессов.Остальные группы погрешностей вполне можно компенсировать приводом державки малого быстродействия,. например иэ пакета пьеэокерамических пластин с ресурсом хода, превышающим максимальную суммарную погрешность станка, нО для более точной компенсации погрешностей имеет смысл н остальные погрешности разделить по частотным характеристи кам, скоммутировать их в соответствующие группы.1Резцедержатель работает следующим образом.На электрические выводы механизмов перемещения державки, выполненных в виде пьезоэлементов 8-11,17 и 18,21-24, подаются управляющие напряжения от соответствующих уст 10409/15 Тираж 760 ВНИИПИ Государстве по делам иэобрет 113035, Москва, Ж, ройств для определения размерногоизноса контроля положения режущегоинструмента и измерения относительных колебаний инструмента и детали,амплитуда, форма и частота которыхобеспечивает расчетное положениеинструмента по отношению к обрабатываемой поверхности, На выводы 8н 9 подают управляющее напряжениеот устройства измерения относитель О ных колебаний инструмента и детали,на выводы 10 и 11,17-24 - от устройства определения размерного иэноса и контроля положения режущегоинструмента, причем при компенсации 15 линейных отклонений на выводы 17-20и 21-24 пар пар пьезоэлементов 13и 14 подается одинаковое напряжение,а при необходимости ввода угловойкоррекции инструмента - разное.Преимущество предлагаемого реэцедержателя по сравнению с известнымзаключается в том, что он позволяетдостичь синфаэности коррекции скоммутируемым возмущением, чтоповышает точность обрабатываемыхдеталей, Так, например, в макетномобразце резцедержателя удалосьуменьшить отклонение формы до10,5 мкм при шероховатости поверхности не более 0,02 мкм.