Устройство слежения за контуром нежесткой детали при обработке ее на станке

Полезная модель относится к области станкостроения, и может быть использована на металлорежущих станках с программным управлением, предназначенных для обработки крупногабаритных деталей малой жесткости, например, при фрезеровании вафельного фона в обечайках или днищах. Устройство слежения за формой нежесткой обрабатываемой детали содержит полый шпиндель, сопло, магистраль подвода сжатого воздуха. В полости шпинделя с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения установлен подпружиненный относительно шпинделя ползун, на торце которого закреплены опора слежения, имеющая возможность контакта с поверхностью обрабатываемой детали, а также диск, в полости шпинделя образована камера, соединенная с магистралью подвода сжатого воздуха и с торца закрытая фланцем, причем устройство снабжено дополнительными соплами, все сопла размещены на фланце, а между торцами диска и фланца образован зазор. Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение точности обработки нежестких заготовок за счет использования бесконтактной опоры слежения и компенсации сил резания, приводящих к прогибу нежесткой заготовки. 1 п ф-лы, 1 илл.

Полезная модель относится к области станкостроения и может быть использована на металлорежущих станках с программным управлением, предназначенных для обработки крупногабаритных деталей малой жесткости, например, при фрезеровании вафельного фона в обечайках или днищах.

Известно устройство слежения за формой обрабатываемой детали при ее фрезеровании на горизонтальном фрезерном станке, содержащее установленную на ползуне скобу, на одном плече которой закреплена опора слежения, выполненная шарообразной или в виде оправки, торец которой имеет форму шаровой поверхности, а на другом - инструментальная головка с фрезой. Ползун установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения на суппорте станка. Перед началом работы устанавливают заданное расстояние между рабочей поверхностью опоры слежения и инструментом.

В процессе работы устройства опора слежения постоянно находится в контакте с поверхностью слежения обрабатываемой детали, реагируя тем самым на отклонения геометрических параметров, например, некруглость обечайки, сохраняя при этом возможность обработки вафельного фона с заданной точностью остаточного полотна дна ячейки, (см. патент РФ 2465104, кл. B23C 3/04, 2012 г.)

В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно не обеспечивает необходимую точность обработки, так как вибрации, характерные для процесса обработки, передаются на опору слежения и инструмент и снижают точность обработки.

Известно устройство к металлообрабатывающему станку для слежения за формой обрабатываемой детали, содержащее сопло, связанное магистралью с камерой системы подачи сжатого воздуха, в которой размещена мембрана со штоком, соединенным с подвижным элементом датчика линейных перемещений.

Сопло смонтировано в корпусе, размещенном на каретке станка, оснащенной механизмом осевого перемещения, выполненным в виде ходового винта. Привод осевого перемещения каретки выполнен регулируемым и оснащен датчиком обратной связи.

Для работы устройства подлежащую обработке деталь устанавливают в приспособлении фрезерного станка, в результате чего деталь располагается между установленными напротив друг друга соплом и фрезой. Включают работу станка и подачу воздуха в сопло. По команде с блока управления включают привод, посредством которого каретка получает перемещение в направлении к обрабатываемой детали. Перемещение каретки отслеживается датчиком. При подводе сопла к обрабатываемой детали зазор между торцом сопла и поверхностью детали постепенно уменьшается. По мере уменьшения зазора сопротивление истечению воздуха из сопла постепенно увеличивается, что приводит к постепенному увеличению давления в воздушной магистрали. При увеличении давления воздуха в магистрали постепенно увеличивается давление в бесштоковой полости камеры, в результате чего мембрана упруго деформируется и перемещает шток, который перемещает шток датчика линейных перемещений. Сигнал с преобразователя поступает в блок управления, который в заданный момент (при достижении заданного давления на торце сопла и, следовательно, в бесштоковой полости камеры (в пневматической системе), дает команду на останов привода перемещения сопла. По завершении данного цикла (выставка сопла в заданное положение относительно поверхности обрабатываемой детали) блок управления дает команду на включение привода перемещения каретки с инструментальной головкой в положение обработки детали. Если обрабатываемая деталь не имеет геометрических отклонений, процесс обработки протекает штатно, фрезой обрабатывается карман или обечайка с заданной точностью по полотну. В случае отклонения геометрической формы обрабатываемой детали от заданной, например, при наличии овальности, изменяется величина зазора между торцом сопла и поверхностью обрабатываемой детали. В случае изменения, например, увеличения зазора давление в магистрали снижается, степень деформации мембраны уменьшается и шток совершает перемещение, перемещая на определенное расстояние (пропорциональное уменьшению давления) шток датчика, информация о величине перемещения штока передается в блок управления, который включает на подвод сопла привод каретки. Перемещение каретки будет продолжаться до тех пор, пока расстояние между соплом и поверхностью детали не достигнет заданного значения (определяется по изменению давления, истекающего из сопла воздуха), после чего блок управления дает команду на отключение привода. Одновременно с подводом каретки с соплом к поверхности обрабатываемой детали обеспечивается отвод (по команде блока управления) фрезерной головки от обрабатываемой детали на величину перемещения сопла, то есть расстояние между торцом сопла и фрезой остается неизменным, что позволяет обеспечить постоянство толщины обрабатываемой детали.

(см. патент РФ 2397049, кл. B23C 3/00, 2012 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно не позволяет вести обработку с необходимой точностью, так как отсутствие контакта элемента слежения с обрабатываемой заготовкой не позволяет компенсировать прогибы нежесткой заготовки от сил резания.

Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение точности обработки нежестких заготовок за счет использования бесконтактной опоры слежения и компенсации сил резания, приводящих к прогибу нежесткой заготовки.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве слежения за контуром нежесткой детали при обработке ее на станке, содержащем полый шпиндель и магистраль для подвода сжатого воздуха, новым является то, что оно снабжено ползуном, установленным в полости шпинделя с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и подпружиненным относительно него, опорой слежения, закрепленной на свободном торце ползуна с возможностью контакта с поверхностью обрабатываемой детали, диском, установленным между опорой слежения и торцом ползуна, и соплами, при этом в полости шпинделя образована камера, соединенная с магистралью для подвода сжатого воздуха и закрытая с торца фланцем, установленным с образованием зазора между своим торцом и торцом диска и выполненным с возможностью размещения в нем упомянутых сопел.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлено заявленное устройство

Устройство слежения за формой нежесткой обрабатываемой детали содержит полый шпиндель 1, в полости которого с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения размещен подпружиненный по одному из торцов упругим элементом 2 ползун 3. На свободном торце ползуна закреплена опора слежения 4, а между опорой слежения и торцом ползуна закреплен диск 5.

На одном из торцов шпинделя образована камера 6, закрытая с торца фланцем 7, в котором размещены сопла 8. Камера 6 соединена магистралью 9 с линией для подвода сжатого воздуха.

Величина хода ползуна 3 ограничена упором 10, закрепленным на шпинделе 1 и размещенным в пазу ползуна 3.

На шпинделе 1 установлен конечный выключатель 11, предназначенный для аварийного отключения устройства.

Обрабатываемая деталь обозначена позицией 12.

Устройство слежения за формой нежесткой обрабатываемой детали работает следующим образом.

Работу устройства рассмотрим при установке его вместо сопла в корпусе 12 металлообрабатывающего станка - наиболее близкого аналога. Естественно, что при работе устройства функционируют все системы станка.

Выставляют опору слежения 4 таким образом, что она располагается напротив обрабатывающего инструмента (фрезы).

Опору слежения 4 подводят до упора в поверхность обрабатываемой детали 12. Устанавливают необходимое усилие прижатия опоры к поверхности обрабатываемой детали за счет сжатия упругого элемента 2. Изменение контактного усилия в широких пределах осуществляют путем подбора упругого элемента 2, которых в комплекте устройства должно быть не менее трех, с разным рабочим усилием, например, на 20-35-50 кг.

Включают подачу сжатого воздуха в полость 6 и воздух под давлением истекает из зазора, образованного торцами фланца 7 и диска 5.

Если обрабатываемая деталь 12 не имеет геометрических отклонений, процесс обработки протекает штатно, формируется карман или обечайка с заданной точностью по полотну. В случае отклонения геометрической формы обрабатываемой детали от заданной, изменяются усилие упругого элемента 2 и величина зазора между торцами фланца 7 и диска 5. В случае изменения, например, увеличения зазора давление в магистрали 9 снижается и датчик передает информацию о величине перемещения в систему управления, станком которая дает команду на перемещение шпинделя до тех пор, пока расстояние между торцами фланца 7 и диска 5 не достигнет заданного значения (определяется по изменению давления, истекающего из сопел 8 воздуха). Одновременно по команде системы управления с подводом шпинделя 1 к поверхности обрабатываемой детали обеспечивается отвод (по команде блока управления) фрезерной головки от обрабатываемой детали на величину перемещения шпинделя, то есть расстояние диском 5 и фрезой остается неизменным, что позволяет обеспечить постоянство толщины остаточного полотна обрабатываемой детали.

Наличие опоры слежения за контуром обрабатываемой детали, обеспечивает возможность обрабатывать вафельный фон на форсированных режимах, исключая прогиб остаточного полотна дна ячейки при обеспечении его наименьшей толщины.

Использование опоры слежения также способствует гашению колебаний, возникающих при обработке нежестких конструкций. Все это позволяет повысить точность обработки крупногабаритных деталей малой жесткости.

Весьма важно также и то, что данное устройство может функционировать на действующих станках, при проведении незначительной их модернизации.

Устройство слежения за контуром нежесткой детали при обработке её на станке, содержащее полый шпиндель и магистраль для подвода сжатого воздуха, отличающееся тем, что оно снабжено ползуном, установленным в полости шпинделя с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и подпружиненным относительно него, опорой слежения, закрепленной на свободном торце ползуна с возможностью контакта с поверхностью обрабатываемой детали, диском, установленным между опорой слежения и торцом ползуна, и соплами, при этом в полости шпинделя образована камера, соединенная с магистралью для подвода сжатого воздуха и закрытая с торца фланцем, установленным с образованием зазора между своим торцом и торцом диска и выполненным с возможностью размещения в нем упомянутых сопел.