Адаптивный инструментальный модуль
Адаптивный инструментальный модуль относится к области станкостроения, в частности, к металлообрабатывающему оборудованию. Задачей, на решение которой направлена полезная модель является повышение надежности и упрощение конструкции, и может быть достигнута за счет технического эффекта, выражающегося в конструктивном исполнении механизма поперечного перемещения, в виде подвижного цилиндра приводимого в движение шариковинтовой передачей соединенной с серводвигателем, а также в использовании механизма автоматической адаптации угла наклона режущей кромки резца к нормали обрабатываемой поверхности в процессе резания. Адаптивный инструментальный модуль, содержит корпус, инструментальный блок с резцедержателем несущим резец, механизм поперечного перемещения инструментального блока, имеющий прецизионную шариковинтовую передачу, связанную с серводвигателем, передаточный механизм качания резцедержателя и устройство управления, содержащее сервоприводы, контроллер и устройство отображения и программирования, при этом все серводвигатели связаны с устройством управления через сервоприводы, управляемые контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель аналогово-цифровой преобразователь, а блок питания соединен с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем. При этом в корпусе установлен подвижный стакан с размещенным в нем инструментальным блоком. Подвижный стакан связан с механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, а резцедержатель закреплен с возможностью качания в вертикальной плоскости на оси и связан с серводвигателем передаточного механизма, взаимодействующим с ним, через зубчатую передачу и коленчатый вал. 1 с.п. ф-лы, 2 ил.
Адаптивный инструментальный модуль относится к области станкостроения, в частности, к металлообрабатывающему оборудованию.
Известно устройство суппорта токарно-копировального полуавтомата модели 1722 для изготовления сложнопрофильных деталей посредством копирования профиля эталонной детали [«Металлорежущие станки» Колл. авторов под ред. проф. В.К. Тепинкичиева М., «Машиностроение», 1973, 472 с]. Каретка суппорта жестко связана с гидроцилиндром и суппортом, а шток поршня - с салазками. Корпус гидроцилиндра имеет направляющие, на которых установлен следящий золотник. Шток золотника упирается в рычаг щупа. Рычаг может качаться вокруг оси, а щуп находится в контакте с эталонной деталью или шаблоном. Когда деталь обрабатывается за несколько проходов, положение щупа регулируется таким образом, чтобы он не касался эталонной детали, а резец снимал бы только часть припуска. И только перед последним проходом щуп входит в контакт с эталонной деталью. Управление автоматическим циклом движения суппортов, перемещения и зажима пиноли задней бабки осуществляется системой электроавтоматики и трех гидропанелей: копировального суппорта, подрезных суппортов и задней бабки.
Недостатками данного суппорта является высокая стоимость и сложность изготовления, низкая точность изготовления деталей, сложность обслуживания.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является Адаптивный инструментальный модуль [Патент 126274 РФ, МПК B23B 5/00. Адаптивный инструментальный модуль/ Тюрин А.В., Чепчуров М.С.; 
2012133110/02, заявлено 01.08.2013, опубликовано 27.03.2013].
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: адаптивный инструментальный модуль, содержащий корпус, инструментальный блок с резцедержателем несущим резец, механизм поперечного перемещения инструментального блока, имеющий прецизионную шариковинтовую передачу, связанную с серводвигателем, передаточный механизм качания резцедержателя и устройство управления.
Недостатками прототипа является высокая сложность изготовления и недостаточная надежность конструкции.
Указанные недостатки связаны с тем, что, имея собственный привод продольной подачи, повышается сложность изготовления модуля. Соединение резцедержателя с возможностью качания с адаптирующим серводвигателем посредством передаточного механизма снижает надежность работы устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что адаптивный инструментальный модуль, содержит корпус, инструментальный блок с резцедержателем несущим резец и механизм поперечного перемещения инструментального блока. Механизм поперечного перемещения инструментального блока имеет прецизионную шариковинтовую передачу, связанную с серводвигателем, передаточный механизм качания резцедержателя и устройство управления, которое содержит сервоприводы, контроллер и устройство отображения и программирования. Все серводвигатели связаны с устройством управления через сервоприводы, управляемые контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь. Блок питания соединен с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем. В корпусе адаптивного инструментального модуля установлен подвижный стакан с размещенным в нем инструментальным блоком. Подвижный стакан связан с механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, а резцедержатель закреплен с возможностью качания в вертикальной плоскости на оси. Резцедержатель также связан с серводвигателем передаточного механизма, взаимодействующим с ним, через зубчатую передачу и коленчатый вал.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель является повышение надежности конструкции и упрощение ее изготовления. Она может быть достигнута за счет технического эффекта, выражающегося в конструктивном исполнении механизма поперечного перемещения в виде подвижного цилиндра приводимого в движение шариковинтовой передачей соединенной с серводвигателем, а также в использовании механизма автоматической адаптации угла наклона режущей кромки резца к нормали обрабатываемой поверхности в процессе резания.
Поставленная задача решается за счет того, что в корпусе модуля установлен подвижный стакан с размещенным в нем инструментальным блоком, при этом подвижный стакан связан с механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, а резцедержатель закреплен с возможностью качания' в вертикальной плоскости на оси и связан с серводвигателем передаточного механизма, взаимодействующим с ним, через зубчатую передачу и коленчатый вал.
Упрощение конструкции достигается за счет того, что продольное перемещение модуля вдоль обрабатываемой детали осуществляется конструкцией используемого токарного станка.
Повышение надежности работы модуля обеспечивается за счет конструктивного исполнения механизма поперечного перемещения в виде подвижного цилиндра приводимого в движение шариковинтовой передачей соединенной с серводвигателем, а также за счет применения в конструкции передаточного механизма качания резцедержателя в виде зубчатой передачи и коленчатого вала.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 показан адаптивный инструментальный модуль; на фиг. 2 - приведена принципиальная схема модуля.
Адаптивный инструментальный модуль состоит из корпуса 1 имеющего базовую плоскость для установки его на поперечных салазках суппорта станка. В корпусе 1 размещено устройство управления 2, а также установлен подвижный стакан 3, в котором жестко закреплен инструментальный блок 4. В инструментальном блоке 4 размещен резцедержатель 5 с резцом 6, имеющий возможность качания в вертикальной плоскости на оси 7. Резцедержатель 5 кинематически связан с серводвигателем (СД) 8 передаточного механизма через зубчатую передачу 9 и коленчатый вал 10. Подвижный стакан 3 связан с механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, соединенную с серводвигателем (СД) 11 с помощью соединительной муфты 12 и состоящую из гайки 13 и винта 14. Винт 14 установлен на радиально-упорном подшипнике 15 и зафиксирован от продольного смещения с помощью шайбы 16 и гайки 17. Серводвигатели 8 и 11 электрически связаны с соответствующими каждому из них сервоприводом (СП) 17, 18. Сервоприводы (СП) 17 и 18 расположены в устройстве управления 2 и электрически связаны с контроллером 19. Датчик Холла 20, установленный на кабеле питания главного привода станка (условно не показан) формирует аналоговый сигнал, который в последствии преобразуется в управляющий для серводвигателя (СД) 8. Датчик Холла 20 электрически связан с устройством управления 2 через усилитель 21 и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 22. В свою очередь контроллер 19 электрически связан с устройством отображения и программирования (УОиП) 23. Электрическое питание устройств: сервоприводов 17, 18, контроллера 19, и аналого-цифровой преобразователя (АЦП) 22 обеспечивается блоком питания (БП) 24.
Адаптивный инструментальный модуль работает следующим образом. Корпус 1 модуля устанавливается базовой плоскостью на поперечных салазках суппорта станка, затем выбирается и закрепляется в резцедержателе 5 резец 6. Электрическое питание устройства управления 2 обеспечивается включением блока питания 24.
С помощью устройства отображения и программирования 23 выбирают готовый алгоритм обработки из памяти или программируют новую задачу.
С контроллера 19 поступает управляющий сигнал на сервопривод 18 поперечной подачи, формирующий управляющий сигнал для работы серводвигателя 11. Поперечное перемещение инструментального блока 4, жестко закрепленного в подвижном стакане 3 осуществляется поперечной шариковинтовой передачи, состоящей из гайки 13 и винта 14, крутящий момент на которую передает серводвигатель 11 посредством соединительном муфты 12. Опорой винта 14 служит радиально-упорный подшипник 15. Фиксацию винта 14 в осевом положении обеспечивает шайба 16 с гайкой 17.
В процессе резания изменяется мощность резания, а, следовательно, изменяется мощность магнитного поля в кабеле питания главного привода, которое создает электрический сигнал в датчике Холла 20, закрепленном на этом кабеле. Электрический сигнал датчика Холла 20 преобразуется в цифровую форму посредством усилителя 21 и аналогово-цифрового преобразователя 22 и передается в устройство управления 2, а именно в контроллер 19, который в свою очередь этот сигнал обрабатывает и выдает управляющий сигнал для сервопривода 17. Сервопривод 17 обрабатывает этот сигнал и формирует управляющий сигнал серводвигателя 8. Вращение выходного вала серводвигателя 8 передается через зубчатую передачу 9 на коленчатый вал 10, который в свою очередь механически связан с резцедержателем 5 с установленным в нем резцом 6. При этом обеспечивается возможность качания резцедержателя 5 с резцом 6 на оси 7 в вертикальной плоскости.
Адаптивный инструментальный модуль, содержащий корпус, инструментальный блок с резцедержателем, несущим резец, механизм поперечного перемещения инструментального блока, имеющий прецизионную шариковинтовую передачу, связанную с серводвигателем, передаточный механизм качания резцедержателя и устройство управления, содержащее сервоприводы, контроллер и устройство отображения и программирования, при этом все серводвигатели связаны с устройством управления через сервоприводы, управляемые контроллером, имеющим обратную связь с устройством отображения и программирования и датчиком Холла, через усилитель и аналогово-цифровой преобразователь, а блок питания соединен с сервоприводами, контроллером и аналогово-цифровым преобразователем, отличающийся тем, что в корпусе установлен подвижный стакан, в котором размещен инструментальный блок, и связанный с механизмом поперечного перемещения через шариковинтовую передачу, а резцедержатель закреплен с возможностью качания в вертикальной плоскости на оси и связан с серводвигателем передаточного механизма, взаимодействующим с ним, через зубчатую передачу и коленчатый вал.
