RU2130826C1

RU2130826C1 - Apparatus for automatic control of lathe accuracy

Info

Publication number: RU2130826C1
Application number: RU98109325A
Authority: RU
Inventors: В.В. Юркевич; А.А. Кутин
Original assignee: Московский государственный технологический университет "СТАНКИН"
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-05-27

Abstract

FIELD: turning of precision parts in lathes. SUBSTANCE: at turning part in lathe motion pickups detect position of part apex and cutter tip in space depending upon spindle rotation angle registered by means of rotation angle pickup. Amplified signals are fed to computer for calculating and constructing (with use of developed program) geometry image of part cross section. Program allows to calculate according to well known formulae elastic axis of spindle-chuck-part system and to construct geometrical image of part in three-dimensional space. Normalized accuracy factors are determined according to geometrical image of part. Then frequency, amplitude and phase of tuning signal applied to power amplifier are calculated. Amplified signal is fed to oscillator for oscillating cutter. It provides possibility of making part with higher accuracy demands. EFFECT: part accuracy control according to several normalized accuracy factors, provision of optimal accuracy factors. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области металлорежущего оборудования и, в частности, к обработке деталей с высокой точностью на токарных станках. The invention relates to the field of metal-cutting equipment and, in particular, to the processing of parts with high accuracy on lathes.

Наиболее близким по технической сущности является устройство автоматического регулирования точности обработки цилиндрических поверхностей, содержащее два диаметрально противоположных датчика перемещения и механизм принудительных колебаний инструмента. К недостаткам известного технического решения следует отнести использование контактных датчиков перемещения, которые имеют низкую частоту собственных колебаний, в результате чего вносится большая погрешность в измерение биения обрабатываемой детали. Форма обработанной поверхности есть результат взаимодействия двух формообразующих движений - заготовки и обрабатывающего инструмента. В известном техническом решении учитывают только колебания детали и не учитывают движение обрабатывающего инструмента, что не позволяет получить высокую точность обработки детали. Устройство автоматического регулирования точности направлено только на уменьшение единственного показателя точности (биения), в то время как другие показатели точности не контролируются. The closest in technical essence is a device for automatically controlling the accuracy of machining cylindrical surfaces, containing two diametrically opposite displacement sensors and a mechanism of forced oscillations of the tool. The disadvantages of the known technical solutions include the use of contact displacement sensors, which have a low frequency of natural oscillations, as a result of which a large error is made in measuring the runout of the workpiece. The shape of the processed surface is the result of the interaction of two forming movements - the workpiece and the processing tool. In the known technical solution, only the vibrations of the part are taken into account and the movement of the processing tool is not taken into account, which does not allow to obtain high accuracy of the part processing. The automatic accuracy control device is aimed only at reducing a single indicator of accuracy (runout), while other accuracy indicators are not controlled.

Технической задачей является контроль точности изготовления детали по нескольким регламентированным показателям точности и автоматическое их регулирование с целью получения оптимальных показателей точности. The technical task is to control the accuracy of manufacturing parts according to several regulated accuracy indicators and their automatic regulation in order to obtain optimal accuracy indicators.

Технический результат в устройстве автоматического управления точностью токарного станка достигается тем, что оно снабжено датчиком угла поворота шпинделя, а датчики перемещения выполнены бесконтактными, установлены под углом 90^o друг к другу и их наконечники взаимодействуют с поверхностью патрона, дополнительно введены два бесконтактных датчика перемещения, расположенные под углом 90^o друг к другу, закрепленные на резцедержательной головке суппорта и взаимодействующие с прецизионной линейкой, которая крепится на станине станка.The technical result in the device for automatic control of the accuracy of the lathe is achieved by the fact that it is equipped with a spindle angle sensor, and the displacement sensors are made non-contact, are installed at an angle of 90 ^{o to} each other and their tips interact with the surface of the chuck, two additional non-contact displacement sensors, located at an angle of 90 ^{o to} each other, mounted on the tool head of the caliper and interacting with a precision ruler, which is mounted on the machine bed.

Полученное новое качество от данной совокупности признаков ранее не было известно и достигается только в данном устройстве. The obtained new quality from this set of features was not previously known and is achieved only in this device.

Устройство поясняется графическим материалом. The device is illustrated in graphic material.

На чертеже изображена схема расположения элементов, входящих в устройство. The drawing shows a layout of elements included in the device.

Устройство монтируют на токарном станке 1, в патроне 2 которого закреплена обрабатываемая деталь. На корпусе шпиндельной бабки закрепляют две державки 3, в которых установлены два бесконтактных датчика 4 перемещения. Измерительные наконечники датчиков 4 перемещения взаимодействуют с поверхностью патрона 2, в результате чего в измерительной системе возникают сигналы, которые подаются на усилительное устройство 5. На резцедержателе 6 суппорта закрепляют державку 7, в которой устанавливают два бесконтактных датчика 8 перемещения. Измерительные наконечники датчиков 8 взаимодействуют с прецизионной линейкой 9, в результате чего в измерительной системе возникают сигналы, которые подаются на усилительное устройство 5. С задним концом шпинделя соединяется отметчик угла поворота шпинделя (на чертеже не показан). Сигнал от отметчика угла поворота подается на интерфейсную плату компьютера 10. Сигналы от всех датчиков перемещения 4 и 8 после их усиления также подаются на интерфейсную плату компьютера 10. Компьютер 10 после обработки поступивших сигналов выдает подналадочный сигнал на усилитель мощности 11, откуда он подается на вибратор 12, который жестко соединен с резцом 13. The device is mounted on a lathe 1, in the cartridge 2 of which the workpiece is fixed. Two holders 3 are fixed on the spindle head housing, in which two non-contact displacement sensors 4 are installed. The measuring tips of the displacement sensors 4 interact with the surface of the cartridge 2, as a result of which signals appear in the measuring system, which are supplied to the amplifying device 5. A holder 7 is fixed on the tool holder 6 of the caliper, in which two non-contact displacement sensors 8 are installed. The measuring tips of the sensors 8 interact with a precision ruler 9, as a result of which signals are generated in the measuring system that are supplied to the amplifying device 5. A spindle angle marker (not shown) is connected to the rear end of the spindle. The signal from the angle indicator is fed to the interface board of the computer 10. The signals from all the displacement sensors 4 and 8, after amplification, are also fed to the interface board of the computer 10. After processing the received signals, the computer 10 issues a tuning signal to the power amplifier 11, from where it is fed to the vibrator 12, which is rigidly connected to the cutter 13.

В процессе обработки детали на токарном станке 1 датчики перемещения 4 и 8 фиксируют положение оси патрона и детали и вершины резца в пространстве в зависимости от угла поворота шпинделя, что фиксируется датчиком угла поворота. После усиления сигналы поступают в компьютер 10, где по разработанной программе производится расчет и построение геометрического образа поперечного сечения обрабатываемой детали. During the processing of the part on the lathe 1, the displacement sensors 4 and 8 fix the position of the axis of the chuck and the part and the tip of the cutter in space depending on the angle of rotation of the spindle, which is detected by the angle sensor. After amplification, the signals enter computer 10, where, according to the developed program, the calculation and construction of the geometric image of the cross section of the workpiece are performed.

Разработанная программа позволяет произвести расчет упругой оси шпиндель - патрон - деталь по известным формулам и на основе ее построить геометрический образ детали в трехмерном пространстве. По геометрическому образу детали определяются регламентированные показатели точности, после чего рассчитывают частоту, амплитуду и фазу подналадочного сигнала, который подается на усилитель мощности 11 и после усиления на вибратор 12. Вибратор 12 заставляет резец 13 совершать колебания, которые будут способствовать получению детали с оптимальными показателями точности. В том случае, если в процессе обработки детали произойдет изменение точности обработки детали по причине, например, затупления резца, то система автоматически изменит показатели подналадочного сигнала и вернет процесс обработки в режим оптимального резания. The developed program allows you to calculate the elastic axis of the spindle - chuck - part according to well-known formulas and based on it to build a geometric image of the part in three-dimensional space. The geometrical image of the part determines the regulated accuracy indicators, and then calculates the frequency, amplitude and phase of the adjusting signal, which is fed to the power amplifier 11 and, after amplification, to the vibrator 12. The vibrator 12 causes the cutter 13 to oscillate, which will help to obtain the part with optimal accuracy indicators . In the event that during the processing of a part, a change in the accuracy of machining of the part occurs due to, for example, blunting of the cutter, the system will automatically change the readjustment signal and return the machining process to the optimal cutting mode.

Claims

A device for automatic control of the accuracy of a lathe, containing two displacement sensors and a forced oscillation mechanism of the tool, characterized in that it is equipped with a computer and a spindle rotation sensor, the displacement sensors are made non-contact and installed at an angle of 90 ^{o to} each other, two non-contact displacement sensors are additionally introduced, arranged at 90 ^o to each other, fixed on head reztsederzhatelnoy caliper and cooperating with a precision straightedge, which is fastened to item Nina machine, the computer inputs are connected to all the sensors, and its output is connected with the mechanism of forced oscillations is rigidly connected to the cutter.