Устройство для кинематического дробления стружки на токарных станках с числовым программным управлением

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик959036(22) Заявленс 04. 12. 80 (21) 3237675/18-24с присоединением заявки МВ -(23) Приоритет 151) М. Кп.з 6 05 В 19/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий, Опубликовано 15,09 82 Бюллетень М 34 Дата опубликования описания 15,09.82) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КИНЕМАТИЧЕСКОГ СТРУЖКИ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ РОБЛЕНИ ИСЛОВЫМ сится к число-.правлению (ЧПУ)удованием и предьзования при обтокарных станках Изобретение отнму программному аллорежущим обо начено для испо отке деталей на в на ра 2 3 с ЧПУ.Известно устройство для дробления стружки на токарных станках с ЧПУ, содержащее блок управления, подключенный к шаговому двигателю суппорта станка, генератор импульсов, счетчик и коммуттатор. В этом устройстве осуществляют прерывание рабочей подачи, а затем управляют счетчиком так, что он сообщает инструменту движение подрезки стружки (1 ).Наиболее близким к предлагаемому является устройство для дробления стружки на токарных станках с программным управлением, содержащее блок управления, подключенный к шаговому двигателю суппорта станка, генератор частоты, счетчик импульсов, дешифратор, делители частоты, элементы И и НЕ, задатчик коэффициентов деления, переключатель и триггер, единичные вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого делителя частоты и с первым входом первого элемента И, второй вход и выход ко-. торого подключены к выходу второго делителя частоты и к входу блока управления соответственно, выход генератора частоты соединен с первым входом второго элемента И и через второй делитель частоты с входом первого делителя частоты, управляющий вход которого и управляющий вход третьего делителя частоты подключены к задатчику коэффициентов деления, выход второго элемента И через третий делитепь частоты соединен со счетным входом счетчика, выход которого через последовательно соединенные дешифратор, переключатель и элемент НЕ подключен к нулевому входу триггера, нулевой и единичный выходы которого соединены соответственно с управляющим входом счетчика и с вторым входом второго элемента И, Устройство обеспе чивает прерывистую подачу инструмента Возможна ручная регулировка частоты прерываний и их скважности 21.В известных устройствах движение инструмента осуществляется по закон - рабочий ход, затем пауза, затем опять рабочий ход, затем опять пауза и т.д.Во время рабочего хода инструмент движется с запрограммированной подачей, и при этом снимается стружка,длина которой зависит от величины . перемещения инструмента за рабочий ход, а также от режима резания (величины подачи, скорости вращения шпинделя) и диаметра течения. Регулировка длины стружки в известных устрой ствах осуществляется вручную путем изменения величины рабочего хода;Во время паузы осуществляется подрезка стружки и ее удлинение, причем эффективность подрезки зависи 30, от времени паузы. Если это время мало, то стружка может вообще не подрезаться, если же оно велико, то уже после того, как стружка подрежется, инструмент будет некоторое время бесполезно простаивать, что неоправданно снижает производительность обработки. Эффективное же время, паузы, т.е. миниальное время достаточное для подрезки стружки, зависит от скорости вращения шпинделя и диаметра течения. В известных устройствах возможна ручная регулировка времени паузы.Таким образом, длина стружки и эффективное время паузы зависит от ряда Факторов, которые надо учитывать каждый раз при настройке устройства; Нри изменении хотя бы одного из этих факторов необходимо перестраивать известное устройство, в противном случае . ЗО снизится эффективность стружкодробле" ния (стружка может получаться очень большой длины или же вообще не дробиться,на,паузах может теряться вхолостую довольно большая часть времени 35 обработкй). Например, если обработка разных участков одной детали ведется на разных режимах резания, то для сохранения эффективного стружкодробления при изменении режима резания не 4 р обходимо перестраивать устройство,что во многих случаях вообще невозможно, так как для этого надо прервать обработку, Перестраивать устройство необходимо также каждый раз при переХоде к обработке детали другого типа.Недостатком известных устройств являются их низкие Функциональные возможности из-за необходимости частой перестройки этих устройств оператором.Цель изобретения - расширение области применения устройства.Поставленная цеЛь достигается тем, что в устройство для кинематического дробления стружки на тОкарных стан, ках с ЧПУ, содержащее задатчик паузы первый счетчик импульсов, первым входом соединенный с первым выходом триггера, второй выход которого под" ключен к первому входу второго счет чика импульсов и к входу блока программного управления, первый выход которого соединен с шаговым двигателем продольной подачи, второй выход в . с шаговым двигателем поперечной 65 подачи и с первым входом третьегосчетчика импульсов, второй и третийвходы которого подключены к третьемуи к .четвертому выходу блока программного управления соответственно, введены датчик углового перемещенияшпинделя, датчик длины стружки, первый и второй блоки сравнения и умножитель, первый вход которого соединенс датчиком углового перемещения шпинделя и с вторым входом второго счетчика, второй вход - с выходом третьего счетчика, а выход соединен с вторым входом первого счетчика, подключенного выходом к первому входу первого блока сравнения, второй входкоторого подключен к выходу задатчика длины стружки, а выход первогоблока сравнения подключен к первому1 входу триггера, вторым входом соеди-ненного с выходом второго блока сравнения, первый вход которого подключен к задатчику паузы, второй вход -к выходу второго счетчика,На Фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - вариант выполнения блока программного управления.Устройство содержит умножитель1, первый счетчик 2, эадатчик 3 паузы, первый блок 4 сравнения, второй счетчик 5, третий счетчик 6, второй блок 7 .сравнения, задатчик 8 длины стружки, триггер 9, блок 10 программного управления, шаговый двигатель 11 продольной подачи и шаговыйдвигатель 12 поперечной подачи, связанные с суппортной группой 13 станка 14, датчик 15 углового перемещения шпинделя, установленный на шпин-.деле 16 станка 14,На фиг. 2 представлена структурная схема типовой системы ЧПУ, которая может выполнять функции блока 10программного управления,Система ЧБУ (фиг. 2) содержит считыватель 17 перфолент, блок 18 вводапрограмм, блок 19 буферной памяти,блок 20 задания скорости, инвертор 21,элемент 22 И-НЕ, элемент 23 И, интерполятор 24, панель 25 управления скнопкой фПуск", вход 26, первый выход27, второй выход 28, третий выход 29,четвертый выход 30.Умножитель 1 осуществляет умножение числа поступивших на его входимпульсов на число не большее едини;цы и пропорцибнальное числу, заданному на его управляющем входе. Такойумножитель 1 может быть выполнен,например, по типовой схеме на двоичном счетчике, разрядность которогоравна разрядности счетчика 2, и связанной с ним схемой отбора. Если навход такого умножителя 1 поступятимпульсы, число которых равно коэффициенту пересчета входящего в негоачетчика, то на его выход пройдут импульсы, число которых равно числу,заданному на управляющем входе умножителя 1,Задатчики 3 и 8 формируют на своихвыходах заданный цифровой код.и могутбыть выполнены на цифровых программных 5переключателях.Блок 10 обеспечивает движение инструмента по заданной программе. функция этого блока может выполнять любая контурная система ЧПУ, например 10система Н 22-1 М.В качестве входа блока 10 программного управления может использоваться,вход запуска интерполятора, входящего в систему ЧПУ, в качестве 1-го 15и 2-го выходов этого блока 10 используются координатные выходы интерполятора, а в качестве 2-го выхода - знаковыйвыход регистра системы ЧПУ,в которой перед отработкой каждогокадр 0ра вводится информация, содержащаясяв этом кадре. В качестве 4-го выходаможет использоваться, например, одиниз выходов схемы управления, входящей. в систему ЧПУ, на котором одинраз перед отработкой программы формируется импульс, например может использоваться сигнал общего сброса.Датчик 15 установлен на шпинделе16 и на каждый оборот шпинделя 16.-;ырабатывает определенное число имвУльсов, определяемое конструкциейдатчика (500-2000). Такие датчикииспользуются при резьбонарезании,и ими оснащаются практически всетокарные станки с ЧПУ. 35Устройство работает следующимобразом.Перед началом выполнения программы обработки детали в счетчик 2 сигналом с четвертого .выхода блока 10 40нводится число, равное в импульсе(при принятой в системе ЧПУ цене одного импульса в поперечном направлении)расстоянию от оси вращения шпинделядо вершины резца, отведенного в исходное положение. Это число определяется один раз при работах по пускустанка с ЧПУ. после чего оно вводится в память блока 10. Оператор заправляет перфоленту в считыватель 17н нажимает кнопку "Пуск" на панели25. При этом на выходе 30 формируетсяимпульс, блок 18 управляет работойсчитывателя 17, принимает от него ирасшифровывает кадр программы, послечего передает его в блок 19, где длякаждого элемента информации, записанной под соответствующим адресом наперфоленте, имеются ячейки памятиР, стружкодробление, знак Х, Х, знак2,2).На выходе блока 20 формируетсяимпульсная последовательность, частота которой соответствует коду скорости,. записанному в ячейке Е блока 19,Рассмотрим случай отработки кадра,в котором команда стружкодробления 65 отсутствует. При этом в ячейке стружкодробление блока 19 устанавливается "0" и, независимо от сигнала на входе 26, на выходе. элемента 22 И-НЕ и первом входе элемента 23 установится сигнал "1", Последний разрешит прохождение импульсов с выхода блока 20 на тактовый вход интерполятора 24 через элемент 23 И.На выходах продольной и поперечной координат интерполятора 24,на выхо-дах 27 и 28 формируются импульсные последовательности. Частоты этих последонательностей соответствуют частоте на тактовом входе интерполятора 24, а количество импульсон в каждой из этих последовательностей равно числам, записанным соответственно в ячейках 2 и Х блока 19. Выходы 27 и 28 подключены соответственно к шаговым двигателям 11 и 12 продольной и поперечной подач (фиг. 1), которые преобразуют частоту импульсов на их входах н скорость перемещения инструмента по соответствующим координатам, а количество этих импульсов в величину перемещений инструмента по соответствующим координатам. При этом знак перемещения определяется цифровым коДом, записанным в ячейках знак Х и знак 2 блока 19, подключенных к выходам 29. Сигналы с выходом 29 воздействуют на шаговые двигатели 12 и 11 соответственно (на фиг. 1 эти снязи не показаны), в результате чего обеспечивается необходимый знакперемещений.Как только по обеим координатам отработайо число импульсов, записанных в ячейках Х и 2 блока 19,на выходе конец отработки кадра интерполятора 24 сформируется импульс. Последний инициирует процесс считывания следующего кадра блоком 18, после чего процесс отработки следующего кадра повторится аналогично описанному;Если в кадре есть команда стружкодробление, то в ячейке стружкодробление блока 19 и на втором входе элемента 22 И-НЕ устанавливается "1". Тогда сигналом на входе 26, который через инвертор 21 и первый вход элемента 22 И-НЕ поступает на первый вход элемента 23 И, можно прерывать импульсную последовательность на тактовом входеинтерполятора 24, а следовательно, и подачу инструмента. При этом прерывание подачи происходит, когда на входе 26 сигнал "0".Движение инструмента по заданной программе обеспечивается блоком 10, При этом в каждом кадре программы на первом или втором выходах блока 10, в зависимости от направления перемещения инструмента, формируются последовательности импульсов, частота которых пропорциональная заданной пода35 че, а количество импульсов в последовательности равно заданному перемещению инструмента (в импульсах). В .результате воздействия этиХ импульсов на двигатели 11 и 12 инструмент .перемещается в заданном направлении 5 на заданную величину с, заданной скооостью. При этом сигнал на входе блока 10 оказывает влияние на характер перемещения инструмента только в тех кадрах, в которых есть команда 10 стружкодробление.Счетчик 2 может работать на сложение и на вычисление, причем режим его работы задается сигналом с третьего выхода блока 10. Число, записан ное в счетчике 2, может изменяться под действием импульсов поперечной подачи, поступающих на его тактовый вход со второго выхода блока 10. Тогда при отработке поперечного перемещения к детали число в счетчике 2 уменьшится на величину этого перемещенйя, а при отработке поперечного перемещения от детали число в счетчике 2 на величину этого перемещения увеличится, что обеспечивается переключением режима работы счетчика 2 сигналом с третьего выхода блока 10. В результате этого в любой момент выполнения программы в счетчике 2 запишется текущее расстояние от вершины резца до оси вращения шпинделя, так как перед началом выполнения программы в него было записано расстояние от вершины резца,отведенного в исходное состояние, до оси вращения шпинделя. Если в каком-то кадре производится обмотка, то в счетчике 2 в это время запишется радиус точения.В тех кадрах программы, в которых 40 есть команда стружкодробление, на движение инструмента влияет сигнал на единичном, выходе триггера 9. В течение промежутка времени, когда на единичном выходе триггера 9 сигнал 45 "1", отрабатывается рабочий ход, . а промежуток времени, когда на этом выходе сигнал "О", соответствует паузе. Рассмотрим работу устройства с момента установки "1" на единичном выходе триггера 9, т.ес момента начала рабочего хода. На выходе датчика 15 непрерывно формируются импульсы, причем, на каждый оборот шпинделя 16 Формируется определенное число импульсов, Эти импульсы не оказывают влияния на счетчик 5, который удерживается в нулевом состоянии сигналом "1" с единичного выхода триггера 9.60Число импульсов, сформированных с момента начала рабочего хода на выходе датчика 15, умножается умно- жителем 1 на число, пропорциональное радиусу точения, записанному в счетчике 2. тогда количество импульсов, 65 сформированных на выходе умножителя 1 с момента начала рабочего хода, пропорционально текущему значению длины снимаемой стружки. Число импульсов с выхода умножителя 1 подсчитывается счетчиком б, который перед началом рабочего хода удерживался в нулевом состоянии сигналом "1" с нулевого выхода триггера 9. Как только число в счетчике б сравняется с числом на выходе задатчика 8 длины стружки, т.е. длина стружки достигнет заданной величины, на выходе схемы 7 сравнения возникает сигнал "1", Последний установит "1" на нулевом выходе триггера 9 и "0" - на его единичном выходе. При этом счетчик б устанавливается в нулевом состоянии, с установочного входа счетчика 5 снимается сигнал, удерживавший его в нулевом состоянии, движение инструмента прекращается, т.е, начнется пауза. Таким образом, независимо от режимов резания и диаметра течения стружка всегда имеет одну и ту же длину. С момента начала паузы счетчик б удерживается в нулевом состоянии сигналом "1" с нулевого выхода триггера 9, а счетчик 5 подсчитывает количество импульсов, сформированных с этого момента времени на выходе датчика 15. Так как на один оборот шпинделя 18 на выходе датчика 15 формируется всегда одно и то же число импульсов, то в счетчике 5 в любой момент времени запишется число пропорциональное числу оборотов, сделанных шпинделем 16 с момента начала паузы. Как только число в счетчике 5 сравняется с числом на выходе задатчика 3 паузы, т.е. как только будет сделано заданное число оборотов шпинделя 16 минимально необходимое для подреэки стружки, на выходе схемы 4 сравнения сформируется сигнал "1", Последний уста- новит "1" на единичном выходе 9 и "0" на его нулевом выходе, в результате чего начнется следующий цикл рабочего хода.Длительность паузы всегда такова, что эа время паузы будет сделано минимально необходимОе для подрезки стружки число оборотов шпинделя 16, что обеспечивается подбором цифрового кода на выходе задатчика З,после чего сразу же начинается рабочий ход. Таким образом, во время паузы резец бесполезно не простаивает, т.е. длительность паузы всегда оптимальна.Введение в устройство новых элементов и связей позволяет проводить автоматическое дробление стружки без участия оператора, что повышает сте- пень автоматизации токарной обработки.Формула изобретения Устройство для кинематическогодробления стружки на токарных станках с числовым программным управлением, содержащее задатчик паузы,первый счетчик импульсов, первымвходом соединенный с первым выходомтриггера, второй выход которого подключен к первому входу второго счетчика импульсов и к входу блока программного управления, первый выход которого соединен с шаговым двигателемпродольной подачи, второй выход -с шаговым двигателем поперечной по Одачи и с первым входом третьего счетчика импульсов, второй и третий входы которого подключены к третьемуи четвертому выходам блока программного управления соответственно, о т 15л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения области примененияустройства, в него введены датчикуглового перемещения шпинделя, задатчик длины стружки, первый и второй 2 Облоки сравнения и умножитель, первыйвход которого соединен с датчиком углового перемещения шпинделя и с вторым входом второго счетчика, второй вход " с выходом третьего счетчика, а выход соединен с вторым входом первого счетчика, подключенного выходом к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу задатчика длины стружки, а выход первого блока сравнения подключен к первому входу триггера, вторым .входом соединенного с выходом второго блока сравнения, первый вход которого подключен к датчику паузы, второй вход - к выходу второго счетчика.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции Р 2145314,кл. В 23 В 25/00, В 23 Я 11/00,В 23 Я 15/00, опублик. 1973".2. Авторское свидетельство СССРР б 10613, кл, С 05 В 19/02,В 23 В 25/02, 1978 (прототип),959036 Составитель И. ШвецАвраменко Техред Л.Пекарь КорректорО. Билак Редакто дписное д и 5 ППП "Патентф, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 фил Заказ 7015/64 ВНИИХИ Го по делам 113035, Мос