способ шлифования поверхностей тел вращения переменной кривизны и устройство для его осуществления
Классы МПК: | B24B5/12 для шлифования наружных и внутренних цилиндрических поверхностей несколькими шлифовальными кругами |
Автор(ы): | Фельдман Е.Ю., Климухин Ю.И., Юнусов Ф.С. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно- технологический институт химического машиностроения" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-02-26 публикация патента:
10.11.1995 |
Область использования: механическая обработка крупногабаритных фасонных тел вращения абразивным инструментом. Сущность изобретения: определяют расстояние точки контакта инструмента с заготовкой от общего центра кривизны, лежащего на оси заготовки, и угол наклона касательной в указанной точке и изменяют скорость вращения заготовки обратно пропорцианально расстоянию точки контакта инструмента с заготовкой относительно общего центра кривизны. Скорость горизонтального перемещения инструмента обратно пропорциональна времени одного оборота детали, а скорость вертикального перемещения обратно пропорциональна тангенсу угла наклона касательной в точке контакта. Данный способ реализуется устройством для шлифования, которое содержит основание с колонной, расположенную на колонне траверсу с кареткой и приводами перемещения траверсы и каретки, шарнирно подвешенный на каретке рычаг, установленные на рычаге механизм регулирования прижима инструмента и привод вращения инструмента и размещенный на станине стол для заготовки с приводом его вращения. При этом оно снабжено установленными на станине по оси симметрии стола для заготовки датчиками угловой и линейной координаты инструмента относительно точки их подвеса, размещенным на рычаге датчиком его углового положения и закрепленными на колонне и траверсе соответственно датчиками крайних их положений и блоком программного управления. При этом датчики координаты инструмента и датчики углового положения рычага связаны с соответствующими аналоговыми входами блока программного управления, датчики крайних положений траверсы и каретки с его дискретными входами, а соответствующие выходы дискретных и аналоговых входов связаны через введенные в устройство управляемые ключи с регулятором мощности приводов перемещения траверсы и каретки и приводом вращения стола. 2 с. ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Способ шлифования поверхностей тел вращения переменной кривизны, согласно которому обрабатываемую заготовку вращают относительно ее оси симметрии, а обрабатывающему инструменту придают вращение и радиальное и осевое перемещения относительно заготовки с постоянной строчечной подачей вдоль образующей заготовки, отличающийся тем, что определяют расстояние точки контакта инструмента с заготовкой от общего центра кривизны, лежащего на оси заготовки, и угол наклона касательной в указанной точке и изменяют скорость вращения заготовки обратно пропорционально расстоянию точки контакта инструмента с заготовкой относительно общего центра кривизны, скорость горизонтального перемещения инструмента обратно пропорционально времени одного оборота детали, а скорость вертикального перемещения обратно пропорционально тангенсу угла наклона касательной в точке контакта. 2. Устройство для шлифования поверхностей тел вращения переменной кривизны, содержащее основание с колонной, расположенную на колонне траверсу с кареткой и приводами перемещения траверсы и каретки, шарнирно подвешенный на каретке рычаг, установленные на рычаге механизм регулирования прижима инструмента и привод вращения инструмента и размещенный на станине стол для заготовки с приводом его вращения, отличающееся тем, что оно снабжено установленными на станине по оси симметрии стола для заготовки датчиками угловой и линейной координаты инструмента относительно точки их подвеса, размещенным на рычаге датчиком углового его положения и закрепленными на колонне и траверсе соответственно датчиками крайних их положений и блоком программного управления, при этом датчики координаты инструмента и датчик углового положения рычага связаны с соответствующими аналоговыми входами блока программного управления, датчики крайних положений траверсы и колонны с его дискретными входами, а соответствующие выходы дискретных и аналоговых входов связаны через введенные в устройство управляемые ключи с регуляторами мощности приводов перемещения траверсы и каретки и приводом вращения стола.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к механической обработке крупногабаритных фасонных тел вращения абразивным инструментом. В настоящее время крупногабаритные сложнофасонные детали, например эллиптические днища химических аппаратов, крыльевые устройства судов на подводных крыльях, детали газотурбинных двигателей, шлифуются с помощью бескопирного строчечного способа. При обработке этим способом абразивный инструмент установлен на шпиндель шарнирно-подвешенной шлифовальной головки, которая имеет возможность поворачиваться на оси шарнирного подвеса в плоскости вращения инструмента. При перемещении инструмента вдоль образующей, прижимая его внешней силой и вращая деталь, происходит копирование профиля детали. При этом образуется обработанная строка, которая, сопрягаясь с предыдущей, образует межстрочный гребешок. Недостаток способа в том, что он не позволяет с высокой точностью поддерживать постоянство строчечной подачи при изменении кривизны профиля, так как визуально невозможно определить кривизну поверхности и в соответствии с ней установить соотношение скоростей перемещения инструмента и вращения детали. Из известных технических решений, регулирующих способ, наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее колонну и горизонтальную траверсу с возможностью ее вертикального перемещения по колонне. На траверсе установлена каретка, на которой посредством шарнирно закрепленного рычага подвешена шлифовальная головка. Недостаток устройства в том, что не имеется возможность определять координату положения инструмента на поверхности детали, согласно этого положения вести математическую обработку результатов и выдавать управляющие сигналы на исполнительные приводы, которые осуществляют перемещение каретки, траверсы и вращение детали, т.е. перемещение инструмента по образующей детали в зависимости от ее кривизны. Целью изобретения является повышение качества и точности обработки. Указанная цель достигается тем, что способ шлифования фасонных тел вращения, при котором обрабатываемая деталь совершает вращательное движение относительно оси своей симметрии, а обрабатывающий инструмент шарнирно подвешен и совершает движение с постоянной строчечной подачей вдоль образующей, при переменной кривизне профиля устанавливают координату положения инструмента на обрабатываемой детали и регулируют скорость вращения детали обратно пропорционально расстоянию инструмента относительно оси симметрии, скорость горизонтального перемещения инструмента обратно пропорционально времени одного оборота детали, а скорость вертикального перемещения обратно пропорционально тангенсу угла наклона касательной в точке контакта инструмента с деталью. Для осуществления этого способа предложено устройство, содержащее станину с закрепленной на ней колонной, на которой установлена с возможностью перемещения траверса с закрепленной на ней подвижной кареткой, с датчиком ее перемещения и подвешенным к ней рычагом с установленными на одном его конце механизмом регулирования усилия прижима инструмента, на другом обрабатывающий инструмент, поворотный стол с деталью и систему управления. В устройство введен микропроцессорный контроллер, закреплены на станине и размещены в зоне оси симметрии обрабатываемой детали датчик угла и датчик расстояния координаты положения инструмента, на шарнире рычага размещен датчик его углового положения, а на колонне и траверсе размещены сенсорные датчики крайних положений траверсы и каретки, причем датчик угла и датчик расстояния координаты положения инструмента и датчик углового положения рычага подключены к аналоговым входам, сенсорные датчики крайних положений каретки и траверсы к дискретным входам, а датчик величины перемещения каретки подключен к импульсному входу микропроцессорного контроллера, три аналоговых выхода контроллера через управляемые ключи, управляющие входы которых подключены с соответствующим дискретным выходом, соединены с управляющими входами регулируемых приводов перемещения траверсы, каретки и вращения стола. В процессе анализа известных технических решений по способам шлифования фасонных тел вращения, приведенных в аналоге и прототипе, осуществленных по ЦНТИ и ВПТБ, патентам и другой научно-технической литературе, решений со сходными признаками не обнаружены, а именно решений, позволяющих осуществлять управление процессом шлифования фасонных тел вращения без предварительной оценки кривой образующей, при этом с высокой точностью поддерживая постоянство строчечной подачи независимо от кривизны поверхности путем измерения непосредственно координаты положения инструмента и осуществления математической обработки микропроцессорным контроллером результатов измерения и выдача управляющих сигналов на привод. Это позволило повысить качество и точность обработки поверхности из-за точности отслеживания фасонной образующей. Поэтому можно делать вывод, что это решение обладает существенными отличиями. На фиг. 1 приведена расчетная схема устройства; на фиг.2 кинематическая схема; на фиг.3 алгоритм управления; на фиг.4 схема управления. Устройство шлифования фасонных тел вращения, реализующее способ, содержит станину 1 с закрепленной на ней колонной 2, на которой установлена с возможностью перемещения траверса 3 с закрепленной на ней подвижной кареткой 4, датчиком 5 величины ее перемещения, закрепленного на валу электродвигателя 6 горизонтального перемещения инструмента 7, и шарнирно подвешенным на каретке 4 рычагом 8 с установленным на одном его конце механизмом 9 регулирования усилия прижима инструмента 7, который выполнен в виде груза-противовеса 10, связанного через винт 11 с электродвигателем 12 его перемещения. На другом конце рычага 8 закреплен обрабатывающий инструмент 7 с электродвигателем 13 для его вращения. Поворотный стол 14 с установленной на нем деталью 15, который совершает вращательное движение от электродвигателя 16 вращения стола 14. Траверса 3 осуществляет перемещение в вертикальном вместе с инструментом 7 направлении электродвигателем 17 вертикального перемещения инструмента 7. На станине 1 закреплены и размещены в зоне оси симметрии детали 15 датчик 18 угла и датчик 19 расстояния координаты положения инструмента 7, на шарнире 20 рычага 8 установлен датчик 21 углового положения рычага 8, а на колонне 2 размещены сенсорные датчики 22 и 23 исходного и крайнего положений траверсы, т.е. вертикального перемещения инструмента 7 и сенсорные датчики 24 и 25 исходного и крайнего положения каретки 4, т.е. горизонтального перемещения инструмента 7. Датчик 18 и датчик 19 расстояния координаты положения инструмента 7 на детали 15 и датчик 21 углового положения рычага 8 подключены соответственно к первому, второму и третьему аналоговым входам микропроцессорного контроллера 26 (см. фиг.4), сенсорные датчики 22, 23, 24 и 25 соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным входам контроллера 26, а датчик 5 величины перемещения каретки 4 подключен к первому импульсному входу. Первый аналоговый выход контроллера 26 через управляемый ключ 27, управляющий вход которого подключен к первому дискретному выходу контроллера, соединен с управляющим входом регулятора 28 мощности электродвигателя 6 горизонтального перемещения каретки 4 с инструментом 7. Второй аналоговый выход контроллера 26 через второй управляемый ключ 29, управляющий вход которого подключен к второму дискретному выходу, соединенному с управляющим входом регулятора 30 мощности электродвигателя 17 перемещения траверсы 3 вертикального перемещения инструмента 7. Третий аналоговый выход контроллера 26 через третий управляемый ключ 31, управляющий вход которого соединен с третьим дискретным выходом, подсоединен к управляющему входу регулятора 32 мощности электродвигателя 16 вращения стола 14 с деталью 15. Датчик 18 угла и датчик 19 расстояния координаты положения инструмента соединены с инструментом посредством пружины 33 и гибкого тросика 34. Осуществление способа шлифования фасонных тел вращения с помощью устройства происходит следующим образом. Известно, что при строчечном шлифовании фасонных тел вращения инструмент 7 непрерывно перемещается по исходному профилю детали 15, при этом усилие прижима инструмента 7 поддерживают постоянным за счет установления оптимального угла 4 наклона рычага 8 и перемещения груза-противовеса 10 на заданное плечо. Из фиг. 1 видно, что для поддержания угла


tg














L, Sc, Vд,



Sс строчечная подача;
Vд скорость резания;





ni=

Hi cos

Ri Lisin

V1 К1





8. Вычисляется
Hi + 1 Li + 1


Ri + 1 Li + 1




9. Сравнивается значение углового положения рычага 8








tg


T

vx=

Vx K2

vy=

V2 K3


Класс B24B5/12 для шлифования наружных и внутренних цилиндрических поверхностей несколькими шлифовальными кругами