суппорт

Формула изобретения

Суппорт, содержащий продольную и поперечную каретки с направляющими, винт с гайкой для поперечного перемещения, связанные с гайкой толкатели, причем между поперечной кареткой и толкателями гайки размещены самоустанавливающиеся по плоскости каретки вкладыши, сопрягаемые с толкателями, при этом сопрягаемые поверхности толкателей и вкладышей образуют сферу диаметром, равным общей длине толкателей, отличающийся тем, что вкладыши установлены так, что между ними и поперечной кареткой образованы зазоры, в которых размещены введенные пьезоэлементы, которые кинематически замкнуты с упомянутой кареткой и гайкой, при этом пьезоэлементы соединены электрически в противофазе между собой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в подвижных узлах как сверхпрецизионных металлорежущих станков, особенно при обработке легкообрабатываемых сплавов, так и координатно-измерительных машин, работающих в адаптивном режиме.

Известен суппорт прецизионного токарного станка (см. авт. св. 499976), содержащий продольную и поперечную каретки с направляющими, винт с гайками для поперечного перемещения и резцедержатель, причем гайка поперечного перемещения установлена на дополнительных независимых направляющих и снабжена толкателем.

Основными недостатками известного суппорта являются следующие:

- недостаточное количество степеней свободы соединения "толкатель-подпятник" для более полного устранения погрешностей изготовления и сборки узла;

- низкая точностная надежность суппорта, обусловленная повышенным износом из-за наличия перекосов и больших кромочных давлений.

Известен суппорт прецизионного токарного станка (см. авт. св. 806266), взятый за прототип, так как в наибольшей степени совпадает с предлагаемым решением по совокупности существенных признаков.

Он содержит продольную и поперечную каретки с направляющими, винт с гайками для поперечного перемещения и размещенные между поперечной кареткой и толкателем гайки самоустанавливающиеся по плоскости каретки вкладыши, сопрягаемые с толкателем, поверхности которых образуют сферу диаметром, равным длине толкателя.

Недостатками этого суппорта являются сравнительно малая точность настройки и обработки из-за наличия жесткофиксированной кинематической связи между вкладышами и поперечной кареткой, не позволяющей компенсировать смещение оси шпинделя, вызванное температурными деформациями, криволинейность продольных направляющих станины при износе: сравнительно малая точностная надежность суппорта, обусловленная износом из-за наличия перекосов и кромочных давлений.

Технической задачей изобретения является повышение точности и расширение технических возможностей за счет создания возможности компенсации возникающих в процессе обработки погрешностей (температурных деформаций оси шпинделя, износа продольных направляющих станины и погрешностей винтовой пары суппорта).

Указанная задача достигается тем, что известный суппорт, содержащий продольную и поперечную каретку с направляющими, винт с гайками для поперечного перемещения и размещенные между поперечной кареткой и толкателем гайки самоустанавливающиеся по плоскости каретки вкладыши, сопрягаемые с толкателем поверхности которых образуют сферу диаметром, равным длине толкателя, снабжен кинематически замкнутыми с поперечной кареткой и гайкой пьезоэлементами, а вкладыши установлены с возможностью образования зазора с поперечной кареткой, при этом пьезоэлементы соединены между собой электрически в противофазе.

На чертеже показан суппорт сверхточного токарного станка по оси винтовой пары, разрез.

Суппорт содержит продольную каретку 1, по ее направляющим перемещается поперечная каретка 2 с помощью винта 3 и гайки 4, которая двигается по независимым направляющим (не показаны), выполненным в поперечной каретке 2. Последней перемещение передается от гайки 4 толкателем 5 через вкладыш 6 и пакеты пьезоэлементов 7. Для предварительной выборки осевого зазора (при сборке) между гайкой 4 и кареткой 2 толкатель 5 выполнен регулируемым по длине, причем между вкладышами 6 и плоскостью каретки 2 образован симметричный рабочий зазор , а силовое замыкание в узле осуществляется через установленные с двух сторон относительно гайки 4 во вкладышах 6 пакеты пьезоэлементов 7. Винт 3 получает вращение либо механически, либо вручную. В свою очередь пьезоэлементы 7 электрически соединены с системой управления (не показано). На каретке 2 смонтирована соответствующая инструментальная головка (не показана).

В процессе работы при вращении винта 3 гайка 4 перемещается вдоль направляющих каретки 2. С помощью толкателя 5, вкладыша 6 и пакета пьезоэлементов 7, установленных в выемке вкладышей 6, движение передается каретке 2 с рабочим инструментом. Дополнительно в адаптивном режиме при перемешивании инструмента по заданной траектории осуществляется корректировка его радиального положения в пределах величины асимметрично изменяющегося зазора = 0,3 - 0,5 мм посредством подачи от соответствующего устройства управляющих напряжений, разных по знаку, на пакеты пьезоэлементов 7, один из которых сжимается, а другой разжимается. Для перемещения инструмента в обратном направлении меняется полярность управляющих напряжений на заданную величину и соответственно один пакет пьезоэлементов сжимается, а другой разжимается.

При силовом режиме работы зазор = 0 (на рабочей стороне) и могут быть установлены спаренные пакеты пьезоэлементов.

Таким образом, предложенный суппорт обеспечивает компенсацию погрешностей различной природы при перемещении инструмента, за счет чего и обеспечивается высокая точность перемещения исполнительных механизмов металлорежущих станков, координатно-измерительных машин и механизмов.