Способ компенсации тепловых смещений шпинделя металлорежущего станка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11 1)4 В 23 В 25 Й КОМИТЕТ СССРРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ГОСУДАРСТВЕ ПО ДЕЛАМ И ЕТЕНИЯ ч ТВ(2 (2 Е Бюл. Ф 9научно-итанков ин, Н.С.Го едователтрументольский 8)видетельство СССР23 В 25/06, 1982. ОПИСАНИЕ И 1) 3916583/2 2) 0504.198 (46) 07.03,87. (71) Украинский ский институт (72) Л.Г.Рейдм и А.И.Гамарник (53) 621.91(08 (56) Авторское У 1041226, кл,(54) СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ТЕПЛОВЫХСМЕЩЕНИЙ ШПИНДЕЛЧ ИЕТАЛЛОРЕЖУЩ ГОСТАНКА(57) Изобретение относится к станкостроению. Целью изобретения явля;ется повышение точности обработкипутем обеспечения термостабилизированного состояния станка.Для этогоопределяют значения температуры вхарактерных точках несущей системыи тепловые смещения шпинделя, вводяткоррекции в перемещение рабочих орга.нов станка по управляемым осям координат при работе стачка, управляют тепловым режимом и до начала обработкивводят коррекцию, установочныхперемещений рабочих органов станка,соответствующую частоте вращенияшпинделя .при обработке. 2 ил.1 1294491 2Изобретение относится к станко- ния частоты вращения двигателя, Весь строению и предназначено для уп- спектр частот вращения шпинделя равления положением исполнительных разбит на ряд фиксированных частот. органов станка. Шаг фиксированных частот выбираетсяЦелью изобретения является повы таким, чтобы изменение величины тепшение точности обработки путем обес- ловой деформации при переходе с печения термостабилизированного сос- одной фиксированной частоты на соседтояння станка, нюю не превышало минимальной погрешСпособ основан на том, что в стан- ности станка. Возможные изменения ке, находящемся в термостабилизиро частоты вращения шпинделя в процес- ванном состоянии, соответствующем се обработки при переходе на сосед- определенной избыточной температуре нюю фиксированную частоту не сказы- в характерной точке несущей систем, ваются на точности получаемой детали. всегда формируется одна и та же теп- Для программирования системы комловая деформация, и, как результат 15 пенсации тепловых деформаций и смеее влияния, наступает такое смеще- щений станка производится ряд предвание оси вращения шпинделя металлоре- рительных исследований, При проведеРжущего станка, которое характерно нии исследований определяют характер- только для данной избыточной темпе- ные точки температурного поля несуратуры. При этом для каждой частоты 20 щей системы станка, в которых заме- вращения шпинделя существует только ряются температуры, принимаемые не- одно значение избыточной температу- сущей системой при работе в термостары в характерной точке, которое билизированном состоянии на всех свидетельствует о достижении стан- фиксированных частотах вращения шнинком термостабилизированного состоя- деля. Одновременно, экспериментально ния, Предварительно установив зна- определяют величину и направление чения температуры в характерных точ- действия тепловых деформаций, формиках несущей системы и величины теп- рующихся при работе станка в термоловых смещений шпинделя станка кон- стабилизированном состоянии на всех кретной модели, пребывающего в тер- З 0 фиксированных частотах, и устанавлимостабилизированном состоянии, на вают соответствующие им величины корвсех частотах шпинделя определяют рекции.величины коррекций для каждой часто- Программирующее устройство (Фиг. 2) ты вращения шпинделя, Полученные зна- , состоит из блока 1 сравнения темперачения вводят в программируемую сис тур, связанного с блоком 2 задания тему компенсации тепловых смещений. температуры термостабилизации и До начала обработки задаются значе- датчиком 3 температуры, установленнием частоты вращения шпинделя, обес- ным в характерной точке несущей печивают приведение станка в термо- системы станка, и блоком 4 задания стабилизированное состояние, управ режима термостабилизации, который ляют его тепловым режимом и вводят в свою очередь соединен с блоком коррекцию установочных перемещений управления электроприводом двигатерабочих органов станка. Затем начи- ля 5 главного движения, а также блонают обработку,при которой обеспечи- ка 6 задания коррекции установочных вают постоянное пребывание станка 45 перемещений рабочих органов, связан- в термостабилизированном состоянии. ного с блоком 7 управления системойНа Фиг. 1 приведен график, иллюст- позиционирования станка.рирующий регулирование теплового Рассмотрим процесс термостабилисостояния станка; на фиг. 2 - блок- зации и компенсации тепловых смещесхема программируемого устройства 50 ний шпинделя при прогреве станка и для реализации способа, обработке детали (Фиг. 1.),Согласно Фиг. 1 показан пример Точка О соответствует начально- применения способа компенсации тепло- му состоянию станка, термостабиливых смещений шпинделя коордйнатно- зированному в окружающей среде. Темшлифовального станка вертикальной 55 пература й, - температура термостакомпоновки с плавным регулированием билизацин на заданной Фиксированнбй частоты вращения шпинделя. частоте, Ь й - допуск измененияУправление тепловым состоянием температуры термостабилизации на станка производится за счет измене- этой частоте.Для приведения станка в термостабилизированное состояние на выбранной фиксированчой частоте система анализирует начальное тепловое состояние станка и выдает команду о 5 прогреве его на максимальной фиксированной частоте.Станок прогревается, достигая в момент времени , нижнего (точка А) значения поля допуска 8. После 1 О этого станок переключается на заданную фиксированную частоту п, и за счет термоинерционности в момент времени 7 температура в выбранной характерной точке становится равной 15 верхнему значению поля допуска 8 г.1 (точка В). В этот момент достигнута термостабилизация и производится корректировка установочных перемещений, соответствующая выбранной частоте 20 вращения шпинделя, после чего начинают обработку детали.В моменты времении(точки С и Д) станок пребывает в термостабилизированном состоянии и изме нения в его работу не вносят, На участке Д-Е начинается охлаждение станка, связанное например, с понижением температуры окружающей среды, что приводит в момент времени с- к достижению нижней границы поля допуска. В этот момент станок переводятФна следующую фиксированную частоту вращения, Происходит прогрев станка до верхней границы поля допуска (точка Р). После чего станок возвращается на прежнюю частоту. Станок удерживается в термостабилизированном состоянии до момента времени(точка С) . В момент временистанок в соответствии с техпроцессом переводят на работу, например, более высокой фиксированной частотой вращения шпинделя, при этом обработку прерывают, а станок прогревают на максимальной частоте вращения шпинделя.По достижении станком температуры термостабилизации на новой фиксированной частоте термостабилизация его производится в том же порядке. 50Устройство компенсации тепловых смещений шпинделя станка работает следующим образом (фиг, 2).Информация о выбранной частоте вращения шпинделя, введенная в уст ройство, например оператором поступает в блоки задания температуры термостабилизации 2 и задания коррекции 6.В блоке 6 выбирается предварительно определенная коррекция, соответствующая выбранной частоте, и через блок 7 управления системой позиционирования станка вводится в систему позиционирования. Станок отрабатывает установочные перемещения сучетом выбранной коррекции. В блоке2 задания температуры термостабилизации выбирается ранее определеннаятемпература, соответствующая выбранной частоте, и передается в блок 1сравнения температургде сравнивается со значением температуры, определяемой в характерной точке несущейсистемы датчиком 3, Полученный сигнал рассогласования поступает в блокзадания режима термостабилизациив котором в зависимости от величиныпоступившего сигнала принимаетсярешение о прогреве станка на максимальной частоте вращения шпинделя,либо о переходе на соседнюю частотуиз ряда частот вращения шпинделя.Сигнал из блока 4 поступает вблок 5 управления электроприводомдвигателя главного движения, которыйосуществляет термостабилизацию станка и по ее достижении выдает сигнало начале обработки,Формула из обр ете нияСпособ компенсации тепловых смещений шпинделя металлорежущего станка, при котором определяют значения температуры в характерных точках станка и тепловые смещения шпинделя и вводят коррекцию в перемещение рабо - чих органов станка по управляющим слоям координат, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ - ности обработки путем обеспечения термостабилизированного состояния станка, до начала обработки определяю температуру термостабилизированного состояния для всех частот вращения шпинделя, устанавливают допустимый интервал изменения этой температуры и допустымый интервал изменения частот вращения шпинделя во время обработки, и для каждой частоты определяют необходимую величину коррекции перемещения рабочих органов, а в процессе обработки температуру в характерных точках сравнивают с установленным допустимым интервалом температур, а термостабилизациюйфаваее Составитель В.Алексеенкванова Техред Л.Олейник рректор Т.Кол о 10 Тираж 9 У 6ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений113035, Москва, Ж,аз 4 Подпискомитета СССР ткрыти ская н 4 5 Производственно-полиграфическое предприяти ул, Проектная, 4 Ужг 5 1294491 бобеспечивают изменением частоты вра- тельно установленног допустимогощения шпинделя в пределах предвари- интервала частот.