устройство для обработки деталей на оборудовании с чпу при шлифовании

Формула изобретения

Устройство для обработки деталей на оборудовании с ЧПУ шлифованием, содержащее шлифовальные круги, держатель для их установки, компьютер, контроллер, отличающееся тем, что в него дополнительно введены исполнительные механизмы, воздействующие на держатель шлифовальных кругов, закрепленные на держателе датчик подачи, состоящий из датчика, измеряющего частоту вращения, и датчика линейного перемещения, и датчик скорости, при этом выходы с датчика скорости и датчика подачи соединены с входами контроллера, первый выход которого соединен со входом компьютера, а второй выход - со входами исполнительных механизмов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к системам контроля и управления точностью обработки деталей при шлифовании на станках с ЧПУ в режиме реального времени.

Известно устройство обработки деталей на оборудовании с ЧПУ, содержащее деталь, резец, резцедержатель, датчик силы резания, операционный усилитель, резистор, коммутатор, контроллер, компьютер и устройство удаления пыли и стружки [Патент РФ № 2309034, кл. B23Q 11/02, 2006 (аналог)].

Недостаток этого устройства заключается в том, что при помощи датчика силы резания фиксируется момент времени, когда действующее значение силы резания превышает допустимое значение, и только после этого включается устройство удаления пыли и стружки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для обработки деталей на оборудовании с ЧПУ при шлифовании, содержащее шлифовальные круги, держатель, компьютер, операционный усилитель, резистор, коммутатор, контроллер, датчик мощности [Патент РФ № 2381887, кл. B23Q 11/02, 2006 (прототип)].

Недостатком этого устройства является невозможность обеспечения постоянства динамического режима, при котором скорость и подача при шлифовании не изменяются, то есть устройство контролирует только увеличение значения эффективной мощности, в случае уменьшения этого значения до минимального устройство не сможет включиться.

Техническим результатом изобретения является обеспечение заданной точности обрабатываемых поверхностей на оборудовании с ЧПУ, стабилизация динамического режима и уменьшение энергетических затрат при работе устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее шлифовальные круги, держатель, компьютер, операционный усилитель, резистор, коммутатор, контроллер, введены исполнительные механизмы, воздействующие на держатель шлифовальных кругов, датчик скорости и датчик подачи, состоящий из датчика, измеряющего линейное перемещение, и датчика, измеряющего частоту вращения, позволяющие следить за этими параметрами в режиме реального времени при помощи контроллера, а также вырабатывать управляющие сигналы в зависимости от изменения этих значений от заданных. Шлифовальные круги установлены в держателе, на котором закреплен датчик скорости и датчик подачи. Выходы с датчика скорости и датчика подачи соединены с входами контроллера, первый выход которого соединен с входом компьютера. Второй выход контроллера соединен с входами исполнительных механизмов, которые воздействуют на держатель шлифовальных кругов. Использование таких связей в устройстве позволит обеспечивать заданную точность обрабатываемых поверхностей при шлифовании на оборудовании с ЧПУ, стабилизацию динамического режима и уменьшить энергетические затраты при работе устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема устройства для обработки деталей на оборудовании с ЧПУ при шлифовании.

Устройство для обработки деталей на оборудовании с ЧПУ при шлифовании содержит деталь 1, шлифовальные круги 2, держатель 3, датчик подачи 4, состоящий из датчика, измеряющего частоту вращения 5, и датчика линейного перемещения 6, датчик скорости 7, исполнительные механизмы 8, контроллер 9, компьютер 10.

Связи в устройстве для обработки деталей на оборудовании с ЧПУ при шлифовании расположены в следующем порядке: выходы с датчика подачи 4 (состоящего из датчика, измеряющего частоту вращения 5, и датчика линейного перемещения 6), датчика скорости 7 соединены с входами контроллера 9, первый выход которого соединен с входом компьютера 10. Второй выход контроллера 9 соединен с входами исполнительных механизмов 8, которые воздействуют на держатель шлифовальных кругов 3. На держателе 3 закреплены датчики подачи 4 и скорости 7. Использование таких связей в устройстве позволит обеспечивать заданную точность обрабатываемых поверхностей при шлифовании на оборудовании с ЧПУ за счет стабилизации динамического режима.

Устройство для обработки деталей на оборудовании с ЧПУ при шлифовании работает следующим образом. С момента начала вращения детали 1 между держателями 3 шлифовальных кругов 2, значения с датчика скорости 7 и датчика подачи 4 поступают на контроллер 9. Также в контроллере 9 до начала обработки деталей задаются эталонные значения скорости (V₃) и подачи (S). В котором рассчитывается значение эффективной мощности по формуле:

где С_n - общий коэффициент, зависящий от рода обрабатываемого материала, от вида обработки инструментального материала; V₃ - скорость при шлифовании; t - глубина шлифования; S - продольная подача шлифовального круга; d - диаметр (шлифовального круга или детали); r, х, y, q - показатели степени при параметрах режимов резания.

При этом значение скорости V₃ от датчика скорости 7 поступает на контроллер 9, а значение подачи S вычисляется в датчике подачи 4 путем деления значений, поступающих от датчика, измеряющего линейное перемещение L, и значения, поступающего от датчика, измеряющего частоту вращения N, то есть подача определяется S=L/N.

С течением времени в зоне резания появляются возмущающие воздействия, снижающие точность, например (температурные деформации шлифовальных кругов), которые приводят к снижению качества обрабатываемых поверхностей и постоянства динамического режима. При этом значение эффективной мощности изменяется, то есть может увеличиваться или уменьшаться. В прототипе устройство реагирует только на увеличение или на уменьшение значения эффективной мощности, а здесь и на увеличение и на уменьшение эффективной мощности.

Контроллер в режиме реального времени сравнивает значения скорости V₃ и подачи S с эталонными, если они не совпадают с заданными значениями, то на исполнительные механизмы 8 поступает сигнал коррекции, который изменяет параметры режима резания, перерасчет осуществляется по способу [Патент РФ № 2379169, кл. B23Q 15/02, 2010].

Таким образом, предлагаемое устройство для обработки деталей на оборудовании с ЧПУ при шлифовании позволяет повысить качество обрабатываемых поверхностей на оборудовании с ЧПУ и уменьшить энергетические затраты.