Станок для копировальной обработки

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 021 281 (21) 3359817/25-08 (1) М Кп 3 В 23 Я 35/04 с присоединением заявки Ио(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) СТАНОК ДЛЯ КОПИРОВАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИтр силента го Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при масштабном копировании деталей, имеющих сложный профиль поверхности.Известен станок для копировальной обработки, включающий расположенные на основании инструМентальные и копи" ровальные головки, снабженные следящим приводом с линейными электричес кими двигателями, подвижные элементы которых выполнены в виде .рабочего инструмента и копировального купа и жестко соединены друг с другом при . помощи основного передаточного органа, выполненного в виде сообщающихся силовых цилиндров, при этом инструментальная и копировальная головки соединены между собой дополнительным передаточнем органом, выполненным в виде сообщающихся силовых цилинд-ров 1,Недостатком известного станка является дискретный масштаб копированиятак как для каждого масштаба обработки необходимо иметь набор цилиндровсоответствующих диаметров,Цель изобретения - расвирение технологических возможностей.С этой целью станок для копной обработки снабжен рычагами из которых предназначен для соедине"ния копировальыого.щупа с подвижньиэлементом основного передаточного органа и снабжен опорой, установленнойс возможностью перемещения относительно копировальной головки, котораяжестко соединена с дополнительно передаточным органом посредством второго рычага, размещенного на основаниии также снабженного установленной наосновании с,возможностью. перемещенияопорой, причем диаметры сообщающихся,силовых цилиндров основного и переда-точного органа связаны соотношением е,- общий масштаб ровдоль оси у 3- общий масштаб копироввдоль оси х 1- внутренний диаметр сицилиндра копировальнопа;- внутренний диамецилиндра. инструмР - внутренний диаметр силовогоЪцилиндра копировальной головки;Р - внутренний диаметр силовогоцилиндра инструментальнойголовки;5Й - диаметр штока силового цилиндра копировального щупа;Й - диаметр штока силового циЯ.линдра инструмента;Й - диаметр штока силового циЭлиндра копировальной головкиЙ 4 - диаметр штока силового цилиндра инструментальной го-.ловки; 151 - длина рычага от цент а соединения рычага с под ижнымэлементом следящего привода копировального щупа доопоры; 201 - длина рычага от шарнира наЧ.штоке силового цилиндра. копировального щупа до опоры1 - длина рычага от центра сое-3динения рычага с копироваль 25ной головки до опоры;14 - длина рычага от центра сопряжения рычага со штокомсилового цилиндра копировальной головки до опоры.На фиг, 1 изображена схема станка для копировальной обработки; на фиг,2 - расчетная схема перемещений копировального щупа и инструмента при масштабном копировании. 35Станок для копировальной обработки содержит основание 1, на котором установлены инструментальная 2 и копировальная 3 головки. Инструментальная головка 2 имеет следящий привод 4 в 40 виде линейного электрического двига- теля, подвижным элементом которого является якорь 5. На якоре 5 закреплен рабочий инструмент б, Деталь 7 получает необходимые движения для обработки от привода 8, который сообщает такие же синхронные движения и копиру 9. Копировальный щуп 10 установлен на подвижном якоре 11 следящего привода 12, который выполнен в виде линейного электрического двигателя.Якори следящих приводовинструментальной и копировальной головок имеют по две якорные обмотки 13,14 и 15, 16. Питание якорных обмоток осуществляется от источников постоянного тока 17 и 18, а регулирование силы тока в их цепи. производится настроечными сопротивлениями 19 и 20. Следящие приводы снабжены также обмотками возбуждения 21 и 22, которые подключены 60 к источникам постоянного тока 23 и 24. Якори следящих приводов жестко соединены между собой передаточным органом в виде сообщающихся силовых цилиндров 25 и 26, полости которых соединены трубопроводами 27 и 28. Инструментальная и копировальная головки,кроме того, жестко соединены междусобой передаточным органом в виде двухсообщающихся силовых цилиндров 29 и30, полости которых соединены трубопроводами 31 и 32, причем подвижнымэлементом силового цилиндра 29 является корпус 33, а корпус 34 силовогоцилиндра 30 закреплен на основании 1станка. Поршень 35 неподвижно установлен на основании 1 станка, а поршень36 имеет возможность перемещатьсясовместно с копировальной головкой 3.Вращение инструменту б сообщает отдельный привод 37 через передачу 38,расположенную на штоке 39.Шток 40 силового цилиндра 26 связан с копировальным щупом .10 посредством рычага 41, одна кулиса 42 которого связана шарнирно со штоком 40,а вторая кулиса 43 - с подвижным якорем 11 следящего привода 12,Рычаг 41 имеет также подвижнуюопору 44, которую можно перемещатьотносительно головки 3.Продольные перемещения вдоль осиу копировальная головка 3 получаетот отдельного привода 45 посредствоммеханизма 46 типа винт-гайка, а,инструментальная головка 2 движениевдоль оси х получает от кулисы 47,закрепленной на копировальной головке-,через рычаг 48, который имеет подвижную опору 49, закрепленную на основании 1, кулису 50, установленную наштоке 51 силового цилиндра 30, и рабочую жидкость, перекачиваемую иэ силового цилиндра 30 в цилиндр 29,Все кулисы станка для копировальной обработки шарнирно связаны с соответствующими подвижными элементамистанка.Для проведения копировальных работв станке также предусмотрены источникпитания 52, датчик тока 53, токопроводящая щетка 54 и блок управления55.Станок для копировальных работ работает следующим образом.Обрабатываемую деталь 7 и копир 9устанавливают на приводе 8 вдоль осих и сообщают им синхронное вращение.Копировальный щуп 10 устанавливаютна расстоянии а от оси х, а рабочийинструмент б на расстоянии в от тойже оси специальными механизмами (непоказаны), причем соотношение ав.является величиной масштаба в предстоящей копировальной обработки пооси у. Величины а и в выбирают такими,чтобы был гарантированный радиальныйзазор между инструментом и обрабатываемой деталью, и, соответственно,между копировальным щупом и копиром.Затем закрепляют опоры 44 и 49 на ко998095 пировальной головке и станине станкаВключают привод 8 вращения детали и копира, источники питания 17 и 18, 23 и 24, а также привод 37 вращения инструмента 6 и привод 45 продольной подачи копировальной головки.При включении источников питания 17 и 18 происходит перемещение инструмента 6 и копировального щупа 10 вдоль оси у в направлении сближения 10 инструмента с деталью 6 и щупа с копиром 9 под действием электродинамических сил РВ и Р 8 возникающих при взаимодействии магнитных потоков обмоток возбуждения 21 и 22 с током 15 якорных обмоток 14 и 16.При движении копировального щупа 10 и инструмента 6 перемещаются также штоки 39 и 40, перераспределяется при этом рабочая жидкость в полостях .33 силовых цилиндров 25 и 26. В то же время,при движении копировальной го- ловки 3 перемещается шток 51, пере- распределяя при этом рабочую жидкость в силовых цилиндрах 30 и 29. Наличие рабочей жидкости в сообщающихся силовых цилиндрах и кинематическая связь штоков 39 и 40 с якорями следящих приводов, а также кинематическая связь копировальной головки со штоком 51 позволяют реализовать Функциональную зависимость между величиной перемеще-, ния копировального щупа и инструмента вдоль осей х и у.Функциональная зависимость может быть выведена из следующих соображефний.При перемещении копировального щупа 10 под действием силы Р на величину Ь (Фиг.2) рычаг 41 повернется относительно опоры 44 на некоторый 40 угол, соответственно шток 10 цилиндра 26 переместится на величину Ь определяемую из соотношенияили 2 1(3.) е Соответственно для перемещений по55 оси х, хяохе Ъ -лохВ + (15)е,В станке для копировальной обраббт 69 ки принимается, как правило,д 1=й-дз= д,поэтому решение задачи .несколько упрощается,Формулу (10) можно также записать:65 шоу фурфщ=ч, (4) При перемещении штока 40 рабочая жидкость перераспределится между полостями гидроцилиндров 26 и 25 при условии, что1 где Ч - объеМ жидкости, вытесненнойиз полости силового цилиндра 26;Ч - объем жидкости, перешедшийЯ.в полость силового цилиндра25. Зная конструктивные размеры силовых цилиндров, можно записать или ф,2(Ъ, -Е") =Иьин-д)у (6) величина перемещения штока40)величина перемещения штока391диаметр поршня цилиндра 26;.диаметр поршня цилиндра 25;диаметр штока цилиндра.261диаметр штока цилиндра 25;величина перемещения поршняцилиндра 25,Величина перемещения ЬЗ поршня силового цилиндра 25 является одновременно величиной перемещения инструмента 6, поэтому масштаб обработки ш по оси у определяется какшоуИэ уравнения . (10) можно определить зависимость между величинами диаметров поршней силовых цилиндров копировальной и инструментальной головки:ф ф, ф а (11)вое,Съ-а)=е(э,-а, )й ф 3. Я .шоуЕР х"оуЕ 3 =Е 11)з Ю 1 (12)Формула изобретения где в - общий масштаб копированияОУвдоль оси;в - масштаб копирования вдольоси уполучаемый при помощирычага 41, тпУР = 15ш 1 - масштаб копирования вдольоси у, получаемый при помощи силовых цилиндров 26 иР 1: -йя25, в = - сУЦ В -а 1 ОКак правило, в станке для копировальной обработки шУЦ есть величинапостоянная,а главное регулированиемасштаба копйрования производят изменением плеч рычага. 15Перемещение вдоль оси у инструмента б и копировального щупа 10 происходит до тех пор, пока инструмент неуглубится в обрабатываемую деталь настолько, что сила резания, противо. действующая силам Р и Г, станет1 Ь 4 Вравная сумме силРРЕЬ = РЬ 4 + Р 82Величина суммы сил Р 4 и Р определяет: глубину резания, с которой про 25 исходит обработка по всей поверхности детали.По мере снятия припуска с обрабатываемой детали происходит перемещение инструмента и.копировального щу- ЗОпа вдоль оси у до соприкосновения последнего с копиром 9. В этот момент происходит замыкание электрической цепи источник питания 52 - датчик тока 53 - щетка 54 - копир 9 - копиро- З 5 вальный щуп 10 - источник питания 52, и датчик тока 53 посылает сигнал на блок управления 55. При наличии сигнала на блоке управления 55 замыкается цепь источник питания 17 - сопротивление 19 - обмотка ,5 - блок управления 55 - обмотка 13 - .источник питания 17 и возникают электродинамические силы Рн 4 и Рн,которые направлены противоположно Р,4 и Гя 1,а сумма их по величине больше суммы сил Г иМ РваРн + Г.о. ГЬ+ ГЭПоэтому происходит отвод копировального щупа 10 от копира 9, а инструмента б от детали 7 и разрыв электрической цепи в месте контакта копировального щупа 10 и копира 9, что вызывает, в свою очередь, исчезновение сил РН 4 и Гн,2, и якори следящих приводов вновь движутся вперед вплотьЭ до контакта копировального щупа с копиром, а инструмента - с обрабатываемой деталью.Происходит ощупывание копира 9 щупом 10, а рабочий инструмент б повторяет все перемещение копировального щупа 10 в соответствующем масштабе, в автоколебательном режиме.В процессе обработки происходит также непрерывное перемещение копиро 45 вальной головки 3 вдоль оси х приводом 45, в результате чего с той же скоростью перемещается и кулиса 47. При перемещении кулисы 47 рычаг 48 поворачивается относительно неподвижной опары 49, перемещая при этом кулису 50., а вместе с .ней и шток 51 гидроцилиндра 30. Происходит перераспределение объемов рабочей жидкости между полостями силовых цилиндров 30 и 29, а так как корпус 33 цилиндра 25. закреплен на инструментальной головке, то происходит ее перемещение вдоль оси х в соответствующем масштабе.В станке для копировальной обработки, как правило, геометрические размеры рычагов и силовых цилиндров передаточных органов выбираются из ус. ловия: ф=; =Ь,=4 -4;е:е , е,=е,поэтому масштаб копирования по оси уполучается равным масштабу копирования по оси х.При необходимости можно также получить различный масштаб копирования поосям х и у.На станке легко реализовать масш;таб копирования 100 и более раз, чтонеобходимо .при изготовлении микродеталей размером 1 мм и менее,Станок прост в изготовлении и экс-.плуатацииСтанок для копировальной обработки, содержащий расположенные на основании инструментальные и копировальные головки, снабженные следящим приводом с линейными электрическимй двигателями, подвижные элементы которых выполнены в виде рабочего инструмента и копировального щупа и жестко соединены друг с другом при помощи основного передаточного органа, вЫ- полненного в виде сообщающихся силовых цилиндров, при этом инструментальная и копировальная головки соединены между собой дополнительным передаточным органом., выполненным в виде сообщающихся силовых цилиндров, о т- л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, станок снабжен рычагами, один из которых предназначен для соединения копировального щупа с подвижным элементом основного передаточного органа и снабжен опорой, установленной с воэможностью перемещения относительно копировальной голонки, которая жестко соединена с дополнительным передаточным органом посредством второго рычага, размещенного на основании, а также снабженного установ.МОХ Лз щОУЛ 4 +1 ай общий масштаб копированиявдоль оси у;общий масштаб копированиявдоль оси х;внутренний диаметр силового цилиндракопировальногощупа;внутренний диаметр силового цилиндра инструмента;внутренний диаметр силового цилиндра копировальнойголовки;внутренний диаметр силового цилиндра инструментальной головки;диаметр штока силового цилиндра копировального щупа; где в ОХ ленной на основании с возможностьюперемещения опорой, причем диаметрысообщающихся силовых цилиндров основного н передаточного органа связанысоотношением й - диаметр штока силового цилиндра инструмента;й - диаметр штока силового цилиндра копировальной головкин5 д - диаметр штока силового цилиндра инструментальной головкиу1 - длина рычага от центра соединения рычага с подвижнымэлементом следящего привода копировального щупа доопоры;- длина рычага от шарнира наштоке силового цилиндра ко 15 пировального щупа до опоры 11 - длина рычага от центра соединения рычага с копировальной головкой до опоры;14 - длина рычага от центра20 сопряжения рычага со штоком силового цилиндра копировальной головки доопоры.Источники информации,25 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3319 бб 9/08,кл. В 23 9 35/04, 1981.998095 г Тираж 758 ВНИИПИ Государств по делам иэобре 035, Москва, ЖПодписноенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб.; д. 4/5 Закаэ 1024/24 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель М. КольбичРедактор Н, Николайчук Техред М,Тепер Корректор И. Ватрушкин