привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу
Классы МПК: | B24B51/00 Устройства для автоматического управления отдельными операциями при шлифовании изделий |
Автор(ы): | Коньшин А.С., Филипович Е.И. |
Патентообладатель(и): | Коньшин Анатолий Сергеевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-09-05 публикация патента:
10.11.1995 |
Использование: область технологии металлообработки, в станкостроении для производства деталей точной механики.В кинематической цепи привода перемещений на каждой из одновременно управляемой осей координат используется в качестве суммирующего механизма планетарно- цевочный редуктор циклоидального зацепления. Каждый из этих редукторов имеет два входных звена, приводимых во вращение одновременно от двух двигателей таким образом, что движение от одного из этих двигателей сообщает выходному звену движение с передаточным отношением, равным единице, а второй из двигателей сообщает выходному звену передачи во много раз редукцированное движение. На конечном звене кинематической цепи привода вращения изделия установлена глобоидная червячная передача с предварительным натягом при беззазорном контакте качения цевок цевочного колеса этой передачи по винтам глобоидного червяка. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
ПРИВОД КООРДИНАТНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНОГО СТАНКА С ЧПУ, содержащий кинематическую цепь привода вращения обрабатываемой детали вокруг продольной координатной оси с червячной передачей на выходном звене этой цепи, а также кинематическую цепь привода возвратно-поступательного перемещения шлифовального круга в направлении координатной оси, по нормали пересекающей продольную ось детали, с винтовой передачей на выходном звене этой цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обработки, в нем конечное звено кинематической цепи привода вращения детали выполнено в виде глобоидной червячной передачи с предварительным натягом при беззазорном контакте качения цевок цевочного колеса этой передачи по виткам глобоидного червяка, причем глобоидный червяк и ходовой винт соединены с выходным звеном введенного в привод суммирующего механизма, выполненного в виде планетарно-цевочного редуктора циклоидального зацепления с двумя входными звеньями, соединенными соответственно с двумя приводными двигателями.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям привода координатных перемещений круглошлифовальных станков в ЧПУ для обработки с одного установа как цилиндрических базовых шеек коленчатых валов и кулачковых валов, так и соответственно шатунных шеек и кулачков в режиме контурного шлифования. Цель изобретения повышение точности формообразования эксцентрических кулачковых поверхностей на деталях за счет многократного повышения быстродействия формирования на каждую равномерно следующую единицу управляющего импульса любых величин (в широком диапазоне) дискретности перемещений исполнительных органов станка по каждой координатной оси путем геометрического сложения одновременно по меньшей мере двух составных частей движения. На чертеже представлена кинематическая схема привода вращательного перемещения заготовки и приводa возвратно-поступательного перемещения шлифовального суппорта круглошлифовального станка с ЧПУ на примере обработки шатунной шейки коленчатого вала. Шатунная шейка 1 диаметром Dе заготовки 2, расположенная относительно центра вращения 0 заготовки 2 с эксцентриситетом е обрабатывается шлифовальным кругом 3 диаметром Ds. По мере вращения заготовки 2 вокруг центра 0 (координатная ось С) шлифовальный круг 3 совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль координатной оси Х. В общем случае точка контакта круга К не лежит на прямой, соединяющей оси центров 0 заготовки 2 и 0s шлифовального круга 3. За время поворота заготовки 2 на угол С1 шлифовальный круг 3 займет положение Х1 и при этом поверхность шатунной шейки 1 будет обработана на угле![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/981.gif)
Взаимосвязь синхронного поворота заготовки 2 вокруг оси центров 0 на угол С и перемещения шлифовального круга 3 на величину Х определяется выражением
X
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-2t.gif)
(1)
Соотношение между углом контакта
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/981.gif)
tg C
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-3t.gif)
(2)
Привод вращения заготовки 2 содержит шаговый двигатель 4, шпиндель которого жестко связан с входным звеном планетарно-цевочного редуктора 5 с передаточным отношением iC1. Выходное звено планетарно-цевочного редуктора 5 жестко связано с глобоидным червяком 6, который в беззазорном контакте качения через ролики 7 зацепляется с цевочным колесом 8, жестко закрепленным со шпинделем поворота вращения заготовки 2. Кроме того, привод вращения заготовки 2 содержит шаговый двигатель 9, который сообщает дополнительное вращение глобоидному червяку 6 с передаточным отношением iC2 через корпус планетарно-цевочного редуктора 5, выполняющего при этом функцию суммирующего механизма. Привод перемещения шлифовального круга 3 содержит шаговый двигатель 10, шпиндель которого жестко связан с входным звеном планетарно-цевочного редуктора циклоидального зацепления 11 с передаточным отношением iX1 Выходное звено планетарно-цевочного редуктора 11 жестко связано с ходовым винтом 12, с шагом t 2
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/960.gif)
Кроме того, привод перемещения шлифовального круга 3 содержит шаговый двигатель 13, который сообщает дополнительное вращение ходовому винту 12 с передаточным отношением iX2 через корпус планетарно-цевочного редуктора 11, выполняющего при этом функцию суммирующего механизма. Цилиндрическую поверхность шатунной шейки 1 заготовки 2 коленчатого вала формообразуют при постоянной контурной скорости
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-4t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-5t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-6t.gif)
(3) и при этом имеет место равномерность контурной скорости съема припуска
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-7t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-8t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-9t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-10t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-11t.gif)
(4)
f9=
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-12t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-13t.gif)
(5)
Наибольшую базовую частоту вращения заготовки 2
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
f4= f9
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-14t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-15t.gif)
(6)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047021/8773.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-16t.gif)
(7)
Скорость перемещения dx/dt шлифовального круга 3 по координатной оси Х в функции
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-17t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-18t.gif)
(8) Эту скорость образуют в результате сложения движений от шаговых двигателей 10 и 13, управляемых соответственно на частотах f10 и f13.
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-19t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-20t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-21t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-22t.gif)
(9)
Принимают значение шага fb ходового винта 12 равным 2
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/960.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-23t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047069/949.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047021/8773.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-24t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-25t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-26t.gif)
(10)
Таким образом, геометрическим сложением одновременно двух составных частей движения при формировании согласно уравнениям (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9) и (10) на координатных осях соответствующих величин дискрет в функции управляющей программы, при котором большая часть величины каждой дискреты на базовой частоте приближенно формирует контур на заготовке заданного профиля, а другая малая часть величины этой дискреты корректирует в реальном масштабе времени перемещение того же исполнительного органа и при этом она формируется геометрическим сложением постоянных величин минимальных дискрет на частотах, превышающих базовую частоту, обеспечивается возможность на несколько десятичных порядков увеличить диапазон дискретности перемещения исполнительных органов станка на каждую единицу управляющего импульса, а также повысить точность отработки любой величины дискреты в упомянутом диапазоне не грубее, чем 0,1 мкм по линейной координате (ось Х) и одна угловая секунда по круговой координате (ось С), т.е. в пределах минимальных значений величин дискретности перемещений исполнительных органов станка. Регулированием частоты f13 следования на шаговый двигатель 13 управляющих импульсов в соответствии с уравнением (10) настраивают бесступенчато заданную величину эксцентриситета е (в широком диапазоне) только средствами числового программного управления шлифовальным станком. Исключением необходимости установки измерительных преобразователей на конечных звеньях кинематической цепи, применением планетарно-цевочных циклоидных передач 5 и 11 качения и глобоидной червячной передачи 6, 7, 8 качения, устраняющих люфты и гистерезис при реверсировании движения и повышающих жесткость кинематической цепи и КПД передач (свыше 95%), достигается разомкнутый режим управления контурным формообразованием в реальном масштабе времени счета импульсов и тем самым повышается устойчивость движения исполнительных органов станка на высоких контурных скоростях обработки, что в свою очередь исключает возможность появления дефектов в поверхностном слое обработанной шатунной шейки 1 коленчатого вала 2. Обработка с постоянной контурной скоростью
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047473/2047473-27t.gif)
![привод координатных перемещений исполнительных органов круглошлифовального станка с чпу, патент № 2047473](/images/patents/425/2047020/969.gif)
Класс B24B51/00 Устройства для автоматического управления отдельными операциями при шлифовании изделий