Способ управления процессом высокоточной механической обработки и устройство для его осуществления

О П И С А И И Е и 876309ИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сом з СоветсиикСоциапистичесиимРеспублик(23) Приоритет В 23 В 100 Гоеударетеекмые квемтет СССР ко делам зебретеммй в етмрнтм(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМВЫСОКОТОЧНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙОБРАБОТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при механической обработке на прецизионных металлорежущих станках, имеющих электрошпиндель с контакт. ным токоподводом.Известен способ повышения точности механи/ ческой обработки, согласно которому для исключения влияния элементов привода на процесс обработки шпиндель перед началом обработки разгоняют, а затем, отключив привод, ведут об. работку за счет накопленной кинетической энер-гии 1).По известнбму способу управления процессом высокоточной механической обработки в станках, снабженных ременной передачей, отключение привода от шпинделя после его разгона произво 15 дят посредством отсоединения ветвей ремня. от ведомого шкива 2).Наличие ременной передачи и средств для управления ею усложняет конструкцию привода, увеличивает габарит и трудоемкость изготовле 20 ния станков.Наиболее компактными являются конструк. ции шпиндельных узлов с электрощпицаелем,имеющих бесконтактный подвод электроэнер. гии 3,Однако применение этих устройств ограничено в силу следующих причин, Бесконтактный электрошпиндель (асинхронный с короткозамкнутым ротором) при быстром разгоне и торможении больших маховых масс, вращающих. ся с большой скоростью, т.е. при быстром накоплении шпинделем больших запасов кинети. ческой энергии и быстром гашении их при торможении, сильно нагревается. Быстрый разгон и торможение необходимы для сокращения непроизводительных затрат времени.В этих случаях эффективно применение электромашин с подводом электроэнергии при помощи контактных щеток, таких как асинхронные с фазным ротором или коллекторные постоян ното или переменного тока, которые позволяют уменьшить нагрев при разгоне до частоты вращения, превышающей 3000 об/мин и торможении, Однако при использовании в станках электрощпинделей с контактными щетками снижается качество обработки, поскольку после отключения привода скольжение щеток по кон55 тактным кольцам или коллекторам вращающе.гося ротора вносит возмущения в процесс об.работки,Цель изобретения - повышение качества обработки.5Поставлешая цель достигается тем, что навремя чистовой обработки контактные щеткивыводят из контакта с токоприемными элементами электрошпинделя,Наиболее целесообразно отводить контактныещетки после отключения привода и подводитьперед моментом включения привода,Устройство для осуществления предлагаемого способа снабжено механизмом отвода (под.вода) контактных щеток, смонтированным вшпиндельном узле станка.Одним из вариантов реализации механизмаотвода (подвода) контактных щеток являетсявыполнение его пружинно-рычажным и снабже.ние электромагнитным приводом поворота несущих контактные щетки рычагов, смонтированных на оси в корпусе и подпружиненных в на.правлении отвода контактных щеток. Якорьэлектромагнитного привода следует снабдить. клиновым наконечником, взаимодействующимс соответствующими наклонными поверхностями, выполненными на рычагах.На чертеже изображен шпиндельный узел смеханизмом отвода (подвода) контактных щеток,осевой . разрез,ЭООбрабатываемое резцом 1 изделие 2 устанавлИвается на дискообразном шпинделе 3, расположенном с зазорами 4 в радиально-упорнойгазостатической опоре 5, выполненной в корпусе 6 шпиндельного узла. Опоры 5 посредством35каналов 7, соединены с источником давленияр сжатого воздуха. На нижнем торце шпинделя 3 закреплен ротор 8 электродвигателя,в данном случае якорь электродвигателя постоянного тока, несущий токоприемный коллектор 9. В корпусе 6 расположен статор 104 Оэлектрошпинделя, В шпиндельном узле смонтирован механизм подвода и отвода контактныхщеток 11 к коллектору 9. Кетки 11 установлены в рычагах 12, установленных на оси 13вкорпусе, и поджаты пружинами 14. На нижиих комцах 15 рычагов .12 имеются наклонныеповерхности 16, обращенные друг к другу иобразующие клинообразный паз, С внешних сто.рон рычаги 12 поджаты подпружиненными толкателями 17. В клинообразный паз входит клиновой наконечник 18 якоря 19 электромагнитного привода 20 поворота рь:чагов 12. Во флан.це якоря 19 расположены подпружиненные толкатели 21, отжимающие якорь вниз,В положении, когда щетки 11 контактируютс коллектором 9 (как это показано на черте.же),включают привод шпинделя 3, например,путем включения электропитания в обмотки 4статора 1 О и ротора 8. Шпиндель 3 с изделием2 разгоняют до заданной рабочей скорости, обеспечивая за счет управления питанием цепей ротора и статора минимальное время разгона.Электрошпиндель с контактным токоподводомпозволяет свести к минимуму нагрев двигателя.По достижении заданной скорости вращенияшпинделя 3 отключают питание обмоток ротора 8 и статора 10,. а затем отключают питаниеэлектромагнитного принода 20, В результатеэтого под действием силы тяжести и подпружиненных толкателей 21 якорь 19 опускаетсявниз, отводя клиновой наконечник 18 от наклонных поверхностей 16 рычагов 12, которые,поворачиваясь наоси 1.3 под действием подцру.жиненных. толкателей 17, отводят контактныещетки 11 от коллектора 9, При этом пружины14 несколько выдвинут щетки 11 из рычагов 12в направлении коллектора 9 до упора буртиковщеток 11 в тело рычагов 12,Отведение щеток 11 от коллектора 9 исключает передачу на шпиндель 3 внешних возмущений. При отведейных щетках 11 начинают меха.ническую обработку торца изделия 2, перемещая его в направлениях, показанных на чертеже стрелками. Во время обработки шпиндель 3 .вращается за счет накопленных при разгоне запасов кинетической энергии в бесконтактнойаэростатической опоре 5 и без электромагнитно.го взаимодействия статора 8 с ротором 10, чтов совокупности .с отсутствием контакта междуколлектором 9 и щетками 11 практически исключает внесение внешних возмущений и обеспечивает высокое качество (точность и чистоту)обработки.По окончании обработки илив ее перерывепосле завершения прихода привод включают дляторможения или пополнения запаса кинетичес.кой энергии вращающихся масс. Для этого сначала включают электромагнитный привод 20,который втягивает вверх якорь, воздействующийсвоим клиновым наконечником. 18 на наклон.ные поверхности 16, поворачивая при этом ры.чаги 12 на оси 13 до тех пор, пока подпружи.ненные толкатели 17 упрутся в стенки корпуса 6, При этом щетки 11 подводятся к коллектору 9 с некоторым натягом, обеспечиваемым пружинами 14, После этого включают электропитание статора 10 и ротора 8 для торможения шпинделя.3 или его дополнительного разгона.При этом контактный токоподвод позволяет за счет управления цепью обмотки ротора обес. лечить минимальное время торможения и нагрев двигателя, например, путем генераторного режима работы, позволяющего преобразовать кинетическую энергию шпинделя в электрическую (а не тепловую) и через щетки вывести ее иэ зле ктрошпинделя,876309 НИИПИ Заказ 9450/12 151 Подпнсно тная, 4 Филиал ППП "Патент", г. Ухаород, ул. Эти способ и устройство обеспечивают повышение качества обработки за счет накопленной кинетической. энергии вращающихся масс наметаллорежущих станках, имеющих электро-плпщдель с контактным токоподводом в результате управления подводом и отводом контактных щеток от .токоприемных элементов электро шпинделя. Формула изобретения 1, Способ управления процессом высокоточной механической обработки на металлорежу. щих станках, снабженных электрошпннйелем с токоподводом контактными щетками, вклю. . чающий в себя предварительный разгон шпинделя, отключение привода и последующую чистовую обработку за счет .накопленной кинежческой энергии, отличающий ся тем, что, с целью новьпдеиия качества обработки, эа время чистовой обработки контактные щетки выводят иэ контакта с токо риемными элементами электрошпинделя.2, Устройство для управления процессом вы. сокоточной механической обработки на метал 6лорежущих станках, снабженных электрошпин.делем с токоподводом контактными щетками,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снаб.жено механизмом перемещения контактных ще ток, смонтированным в шпиндельном узле станка.3. Устройство по н. 2, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что механизм перемещения контактных щеток выполнен пружинно. рычажным и 1 О снабжен электромагнитным Приводом поворотанесущих контактные щетки рычагов, смонтиро.. ванных на оси в корпусе и подпружиненных внаправлении перемещения контактных щеток,а якорь электромагнитного привода снабженклиновым наконечником, взаимодействующимс соответствующими наклонными поверхностями,выполненными на рычагах. Источники информациипринятые во внимание при экспертизе201. Авторское свидетельство СССР У 229916,кл. В 23 В 1/00, 1969.2. Авторское свидетельство. СССР по заявке,У 2606754/25 08, кл. В 23 В 1/00, 1978.3. Авторское свидетельство СССР по заявкеУ 2638877/25-08, кл. В 23 0 5/02, 1978,