Способ активного управления станком и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ц 91 Ъ О 11 А боВ 23 Я 15/О ГОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТЕН ОПИСАНИЕ ИЗ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ АКТИВНОГОСТАНКОМ И УСТРОЙСТВОВЛЕНИЯ ние станками. а. - М., 1973 ии 110 1363851. ПРАВЛЕНИЯДПЯ ЕГО ОСУЦЕСТ(57) Изобретение относится к средствам автоматизации процесса самонастройки и подналадки режущих инструментов. Цель - ускорение подналадкии расширение технологических возможностей. Способ и устройство обеспечивают самонастройку вновь неточно установленных режущих инструментов икомпенсацию их износа непосредственно во время цикла механической обработки, управление которым осуществляют по одинаковым программам от двухсистем ЧПУ. От основной системы задают траекторию режущему инструменту впределах допуска на размеры для основной обработки. От дополнительной -эталонному инструменту по верхнемупределу допуска на размеры для вспомогательной обработки (ВО). При обработке первой детали управление осуществляют в режиме самонастройки .вновь неточно установленного режущего инструмента. Для этого управлятьначинают от обеих систем одноврементрумент становл р еделах т генератора си ов ния см и траектоаз меры допусков наам. Величинастоты сигнал о двум завитора. координа сит от ч Задержку вляют от 3 ил. смещенпв генера1-2 с о2 с.п. правлени, на еле времени. ущест-лы,о и с помощью системы а ой подналадки (САП) сдв оматичесают неточ ную траекторию режущего инструментаотносительно траектории эталонногоинструмента и устанавливают со смещениями в пределах допуска на размерыпо двум координатам, а до установления смещений выполняют ВО, При обра.ботке следующих деталей управляют врежиме подналадки для компенсации износа, Для этого начало управления отдополнительной системы ЧПУ задерживают на 1-2 с и выдерживают смещения,установленные в режиме самонастройки,и в случае их нарушения при износевосстанавливают с помощью САП и вэто вр мя выполняют ВО, Устройствоустанавливается на станке с двумя независимыми суппортами, управляемымиот основной и дополнительной системыЧПУ и САП, состоящей из генераторасигналов, преобразователя импульсовдля щаговых двигателей и приемно-измерительного устройства -в виде эталонного инструмента с вибродатчиком,установленного на суппорте по верхнему пределу допуска, и вибродатчика, установленного с режущим инструментом на другом суппорте. Вибродатчики при поочередном касании инструментов с деталью выдают сигналы врелейную схему для управления подналадочными перемещениями режущего ин 1Изобретение относится к станкостроению и предназначено для автоматизации процесса настройки и подналадки инструментов токарных станков с ЧПУ.Цель изобретения - ускорение процесса подналадки режущего инструмента и расширение технологических возможностей для компенсации износа и обеспечения ускоренной самонастройки вдоль неточно установленного режущего инструмента путем управления циклом автоматической механической обработки по одинаковой управляющей п 1 эограмме от двух систем ЧПУ, дополнительной и основной, при этом от дополнительной системы ЧПУ задают эталонную траекторию перемещения эталонному инструменту и выполняют вспомогательную обработку по верхнему пределу допуска на размер, а от основной системы ЧПУ задают траекторию перемещения основному режущему инструменту и выполняютосновную обработкув пределах допуска на выполняемыйразмер. При обработке первой детали управление циклом автоматической механической обработки осуществляют в . режиме самонастройки вновь установленного режущего инструмента, а приобработке последующих деталей управление циклом автоматической механической обработки осуществляют в режиме подналадки.На фиг. 1 изображено устройство ввиде токарного станка, предназначен -ного для осуществления способа, общий вид; на фиг. 2 - схема обработкидетали с момента неточной установкирежущего инструмента до его самонастройки в пределах допусков на выполняемые размеры и схема установки индуктивных вибродатчиков; на фиг. 3 -электрическая схема системы автоматической подналадки с электрическимисхемами управления от дополнительнойи основной системы ЧПУ.Устройство для осуществления способа содержит токарный станокс исполнительными органами в виде направ -ляющих 2 продольного перемещения,суппорта 3, установленного на направляющих 4 ноперечного перемещения и приводимого в движение с помощью ходовых винтов 5 и 6 от щаговых двигателей 7 и 8 через гидроусилители 9 и 10. На данном суппорте установлен режущий инструмент 11 в державке 12. Станок содержит дополнительные ис-.278181 размеров 29 и 30 (по двум координатам). Режущим инструментом - по траектории 31, управляемым от основной системы ЧПУ 32 (изображена также ус ловно с выводами для управления шаговыми двигателями по двум координатам. Предварительная исходная точка 33 режущего инструмента указана после установки его неточно по обеим координатам, Конечная исходная точка 34 указана после установки режущего инструмента со смещениями 35 и 36 в пределах допусков 37 и 38 относительно упомянутой исходной точки эталонного инструмента, т,е. после 35окончания самонастройки неточно установленного режущего инструмента, В системе автоматической подналадки приемно-измерительное устройство выполнено из вибродатчика 39, установленного на державке упомянутого эта 5 10 15 20 45 50 55 2полнительные органы в виде дополнительных направляющих 13 продольного перемещения, суппорта 14 установленного на направляющих.15 поперечного перемещения и приводимого в движение с помощью ходовых винтов 16 и 17 от шаговьгх двигателей 18 и 19 через гидроусилители 20 и 21, На данном суппорте установлен эталонный инструмент 22 в державке 23,В патроне 24 установлена обрабатываемая деталь 25 с помощью упомянутых инструментов, эталонным инструментом по эталонной траектории 26, управляемым от допол" нительной системы ЧПУ 27 (изображена условно с выводами для управления щаговыми двигателями по двум координатам), Исходная точка 28 эталонного инструмента предварительно установлена на выполнение предельных лонного инструмента и содержащего шток 40 с индуктивной катушкой 41, уравновешенный пружинами 42 и,43, и неподвижно закрепленный постоянный магнит 44. Приемно-измерительное устройство содержит также вибродатчик 45 аналогичной конструкции с. катушкой 46, установленной на державке указанного режущего инструмента. Схема автоматической подналадки дпя работы в режиме самонастройки вновь неточно установленного режущего инструмента содержит усилитель 47, на вход которого присоединены выводы катушки вибродатчика, установленного с эталонным инструментом, в нагрузку усилителя включены электромагнитные ре"ле 48 и 49 со своими замыкающими кон 1278181тактами в электрической цепи сигнальной лампы 50 и в цепи от генератора 51 сигналов к преобразователю 52 сигналов, связанного электрическими цепями с шаговыми двигателями, уп равляемыми от основной системы ЧПУ.Схема содержит также усилитель 53, на вход которого присоединены выводы катушки вибродатчика, установлен ного с режущим инструментом. В нагрузку этого усилителя включены электромагнитные реле 54 и 55, размыкающие контакты первого из них установлены в электрической цепи от генера тора сигналов (все контакты реле без нумерации, так как пунктирными линиями указана их механическая связь с соответствующими реле), размыкающие контакты второго реле, управляемого 20 с помощью замыкающих контактов промежуточного реле 56, включенного в нагрузку усилителя сигналов вибродатчика, установленного с эталонным инструментом, установлены в электричес кой цепи от дополнительной системы ЧПУ для временной задержки управления перемещения в продольном направлении. В электрических цепях от основ ной системы ЧПУ к шаговым двигателям 30 включены электромагнитные реле 57 и 58 со своими размыкающими контактами в электрических цепях от генератора сигналов к этим шаговым двигателям, здесь же в электрической цепи, управ-З 5 ляющей поперечным перемещением,включено электромагнитное реле 59 со своими размыкающими контактами в цепи от вибродатчика, установленного с режущим инструментом. 40Для перевода схемы в рабочий режим подналадки режущего инструмента для компенсации износа предназначен выключатель 60 с размыкающим контактом в цепи от вибродатчика, установленного с режущим инструментом и замыкающим контактом в цепи реле 61 времени, замыкающие с замедлением контакты которого установлены в цепи 50 включения управления от дополнительной системы ЧПУ . Включение управления от основной и дополнительной систем ЧПУ показано упрощенно с помощью трехполюсного выключателя 62 с 55 замыкающими контактами в их электрических цепях и в цепи упомянутого реле времени. Самонастройка вновь неточно установленного режущего инструмента осуществляется следующим образом. В исходном состоянии эталонныйинструмент 22 находится в исходнойточке 28 и настроен на выполнениепредельных размеров 29 и 30, Режущийинструмент 11 устанавливают в исходную точку 33 с запасом 1-10 мм пообеим координатам. Одновременно включают управление от управляющей программы от основной 32 и дополнительной 27 систем ЧПУ с помощью выключателя 62, Режущий и эталонный инструменты начинают перемещаться по траекториям 26 и 31 в продольном направлении. Как только эталонный инстру мент 22 касается детали 25, он начинает ее обрабатывать по верхнему пределу допуска, т.е. выполняет раз- .мер 29, Вибрация, возникающая при обработке, передается на вибродатчик 39,который вибрирует вместе с державкой 23, шток же 40 находится в относительном покое, так как уравновешенпружинами 42 и 43, В результате в перемещающейся катушке 41 относительнопостоянного магнита 44 возникаютэлектродвижущие силы (ЭДС). Усилитель 47 усиливает электрические сигналы вибродатчика 39. Реле 48, 56и 49 замыкают свои контакты. Реле 56подготавливает к работе реле 55, замыкая его цепь. Реле 48 замыкает цепьгенератора 51 сигналов. Его сигналычерез преобразователь 52 поступаютна шаговый двигатель 8, перемещающийрежущий инструмент в поперечном направлении (на другой шаговый двигатель 7, перемещающий режущий инструмент в продольном направлении, этисигналы не поступают, так как цепьразомкнута с помощью реле 57, черезкоторое в данный момент поступаютэлектрические сигналы от основнойсистемы ЧПУ 32 на продольное перемещение режущего инструмента 11), в результате подналадки в поперечном направлении режущий инструмент 11 касается детали 25, но эталонный инструмент 12 также продолжает касатьсядетали, так как он в продольном направлении находится впереди режущегоинструмента 11. Оч катушки 46, вибродатчика 45 электрический сигнал поступает наусилитель 53.Реле 54 и 55 размыкают свои контакты. Реле 54 размыкаетцепь от генератора 51 сигналов, 1218181В результате этого настроечная подналадка в поперечном направлении прекращается. Реле 55 размыкает контакты в цепи управления продольным перемещением эталонного инструмента 22 от дополнительной системы ЧПУ 27. В результате эталонный инструмент 22 останавливается.Режущий же инструмент 11 продолжа ет перемещаться в продольном направлении. В момент, когда он оказьвается впереди относительно эталонного инструмента 22 в продольном направлении, эталонный инструмент перестает касаться детали 25, и сигнала от вибродатчика 41 нет. В результате реле 48, 56 и 49 размыкают свои контакты. Цепь реле 55 оказывается разомкнутой контактами реле 56. Контак ты реле 55 приходят в исходное состояние, т.е. замыкаются, В результате управление от системы ЧПУ 27 возобновляется (на шаговый двигатель 18 поступает оставшаяся часть импульсов, так как в системе ЧПУ есть обратная связь и блок памяти, не показанные в данной схеме, с помощью которых отрабатывается оставшаяся после остановки управления часть информации), Контакты реле 55 могут быть включены также в цепь,управляющую технологическими остановами станка, Далее начинается перемещение обоих инструментов в поперечном35 направлении, Реле 59 размыкает свои контакты в цепи от вибродатчика 45. Режущий инструмент 11 сначала обрабатывает деталь 26 в поперечном направлении, пока он еще опережает эта 40 лонный инструмент 22 во времени, но так как исходная точка режущего инструмента 11 установлена неточно с запасом в продольном направлении, то через некоторое время эталонный инст 45 румент 22 опять касается детали 25 и обрабатьвает ее по предельному размеру 30, режущий инструмент перестает касаться детали. Сигналы вибродатчика 39 поступают на усилитель 47 и реле 48 замыкает свои контакты в цепи от генератора 51 импульсов Его импульсы поступают на преобразователь 52 сигналов и на шаговый двигатель 7 для настроечной подналадки в продольном направлении (на шаговый двигатель 8 эти сигналы не поступают, так как реле 58 размыкает контакты в цепи от генератора импульсов), Как только режущий инструмент 11 касается в продольном направлении детали, эталонный инструмент перестает касаться детали 25, Сигналы вибродатчика 39 перестают поступать на усилитель 47. В результате реле 48 размыкает свои контакты в цепи от генератора 51 сигналов. Самонастройка режущего инструмента 11 оконченаПо окончании управляющей программы он приходит в исходную точку 34, смещенную относительно исходной точки 28 эталонного инструмента 22 по обоим координатным направлениям на величину 35 и 36 в пределах допусков 38 и 37 на выполняемые размеры, Величина смещений 35 и 36 зависит от времени срабатывания электромагнитных реле (оно постоянно) и частоты сигналов генератора 51 импульсов, которая может регулироваться . Величина этих смещений зависит также от заданного допуска на размеры, Чем больше допуск, тем больше может быть это смещение, Если частота генератора 51 сигналов постоянна в течение всего цикла механической обработки, то в этом случае величина ее подбирается в зависимости от наиболее точного размера детали. Все остальные размеры выполняются с этой точностью.При обработке последующих деталей устройство работает в режиме подналадки режущего инструмента для компенсации износ,. Для этого выключатель 60 размыкает цепь от вибродатчика 45, установленного с режущим инструментом 11 и замыкает цепь реле 61 времени, Выключатель 62 включает управление от обоих систем ЧПУ 27 и 32, Но управление от дополнительной системы ЧПУ 27 задержитсяна 1- 2 с, так как этим же выключателем 62 включается цепь реле 61 времени. Его контакты с замедлением 1-2 с включают управление от дополнительной системы ЧПУ 27 (выключение управления от обоих систем ЧПУ по окончании управляющих программ в чертеже не показано). В ходе обработки эталонный инструмент 22 детали 25 не касается, так как его траектория 26 установлена со смещениями 36 и 35 отно-. сительно траектории 31 режущего инструмента 11, При обработке деталей режущий инструмент 11 изнашивается, при этом смещения 36 и 35 уменьшают 1278131ся до нуля. Как только это происходит, эталонный инструмент. 22 касается детали 25 и сигнал вибродатчика поступает на усилитель 47, Реле 48 замы кает цепь от генератора 51 сигналов к шаговым двигателям 7 либо 8 в зависимости от того, по какой координате производится в данный момент обработка. Переключение цепей подна ладки производится при этом с помощью реле 57 и 58. Как только эталонный инструмент 22 выходит из касания с обрабатываемой деталью 25, реле 48 размыкает свои контакты. Подналадка 15 закончена. Начало и конец подналадки и самонастройки режущего инструмента 11 наблюдают с помощью сигнальной лампы 50, включаемой реле 49.Частое ее мигание при подналадке ре жущего инструмента говорит о полном износе его, после чего его нужно заменить и снова запустить устройство в режиме Самонастройки вновь неточно .установленного режущего инструмента.Время работы эталонного инструмента по отношению времени работы режущих инструментов, выполняющих основную обработку, незначительно и по предварительным расчетам составит примерно 1-27, Имея магазин эталонных инструментов, имеющих стандартную настройку, можно обеспечить автоматическую самонастройку и подналадку режущих инструментов при обработке широкой номенклатуры деталей. Формула изобретения401. Способ активного управления станком, при котором обработку детали осуществляют одновременно двумя резцами и в процессе обработки производят автоматическую подналад 45 ку резцов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ускорения подналадки и расширения технологических возможностей, один из резцов принимают за эталонный и выполняют им обработку, задавая траекторию его пе 50 ремещения по верхнему пределу допуска на размер, а второй резец принимают за основной и выполняют им обработку, задавая ему траекторию перемещения со смещением относительно эталонного резца в пределах допуска на размер, причем при обработке первой детапи осуществляют самонастройку вновь установленного основногорезца, Для чего его начальную установку осуществляют со смещением относительно эталонного резца на в10 мм в сторону увеличения размерадетали по обеим координатам, затемобеим резцам задают одновременное перемещение по одной из координат ипосле начала резания эталонным резцом основному резцу сообщают подналадочное перемещение по второй координате, после чего осуществляют временную задержку перемещения эталонного резца по первой координате домомента опережения его основным резцом, осущестнляют обработку деталиосновным резцом на заданную величину его перемещения и синхронно с нимперемещают эталонный резец, которымзаканчивают обработку детали в заданный размер по первой координате после остановки основного резца, которому после этого сообщают подналадочное перемещение по первой координате, затем при обработке последующихдеталей осуществляют подналадку основного резца для компенс.акции егоизноса, для чего начало перемещенияэталонного резца задерживают относительно начала перемещения основногорезца на 1-2 с, выдерживая смещениеих траекторий в пределах допусков навыполняемые размеры в течение всегоцикла обработки и, в случае уменьше-ния этих смещений до нуля и далее вотрицательную сторону, производятвспомогательную обработку эталоннымрезцом, восстанавливая эти смещенияаналогично самонастройке. 2. Устройство для активного управления станком, содержащее основную систему ЧПУ, связанную с первым и вторым шаговым двигателями продольного и поперечного перемещений наполнительных органов станка с основным резцом, генератор сигналов, соединенный через преобразователь па раллельно с первым и вторым шаговыми двигателями, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введен дополнительный эталонный резец с дополнительными исполнительными органами, снабженными третьим и четвертым шаговыми двигателями их продольного и поперечного перемещений, связанными с введенной в устройство дополнительной системой ЧПУ, эталонный резецснабжен первым датчиком вибраций, вцепь которого включены параллельнопервое и второе реле, основной резецснабжен вторым датчиком вибраций, вцепь которого включены параллельнотретье и четвертое реле, в цепи меж"ду основной системой ЧПУ и первыми вторым шаговыми двигателями включены соответственно пятое и шестоереле, размыкающие контакты которыхвключены в цепи соответственно междупервым и вторым шаговыми двигателямии преобразователем, последовательнос шестым реле включено седьмое реле,кроме того, устройство снабжено реле времени и двумя выключателями,причем в цепь между генератором ипреобразователем включены последовательно замыкающий контакт первого реле и размыкающий контакт третьего реле, в цепь которого включены последовательно размыкающий контакт седь мого реле и размыкающий контакт первого выключателя, замыкающий контакт которого включен в цепь реле времени, в которую включен также первый замыкающий контакт второго выключате ля, включенного последовательно с за мыкающими с замедлением контактамиреле времени в цепь включения дополнительной системы ЧПУ, замыкающий контакт второго реле включен в цепь 15 между третьим и четвертым реле, размыкающие контакты которого включены в цепь между дополнительной системой ЧПУ и третьим шаговым двигателем.1278181 61еее.а.ею те . ив те.ее,ев 3 ставитель А.Котельникхред Л. Сердюкова ектор Е. Рошк дактор Е. Па 6795/14 Тираж 826 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Б, Раушская наб., д. 4/5