Устройство автоматического управления точностью обработки деталей на токарных станках с чпу

Полезная модель относится к области металлообрабатывающего оборудования и, в частности, к обработке деталей с высокой точностью на токарных станках с ЧПУ. В процессе обработки заготовки 1 резцом 2 производится снятие сигналов: датчика 5 угла поворота шпинделя, бесконтактного датчика 3 перемещения, который фиксирует смещение оси заготовки 1 в плоскости резания, акселерометра 4, который работает в режиме измерения перемещений и фиксирует смещение резца 2 в плоскости резания. В процессе обработки заготовки на токарном станке с ЧПУ датчик 3 перемещения фиксирует положение оси заготовки, а акселерометр 4 - положение резца в зависимости от угла поворота шпинделя, что фиксируется датчиком 5 угловых перемещений. Сигналы от датчиков поступают через интерфейс в систему ЧПУ станка. Посредством заданной программы осуществляется обработка сигналов, расчет и построение геометрического образа в поперечном и продольном сечении обрабатываемой поверхности по известным формулам. По геометрическим образам программа рассчитывает регламентированные показатели точности (отклонение от округлости, погрешность размера, овальность, отклонение профиля продольного сечения, отклонение от цилиндричности, биение, параметры волнистости и другие). Эти показатели точности сравниваются с допусками указанными на рабочем чертеже изготавливаемой детали, которые хранятся в памяти ЧПУ. В случае если рассчитанные показатели точности выходят за пределы допусков программа подает команду на коррекцию перемещения резца с целью компенсировать возникающие погрешности.

Полезная модель относится к области металлообрабатывающего оборудования и, в частности, к обработке деталей с высокой точностью на токарных станках с ЧПУ.

Наиболее близким решением из уровня техники по технической сущности является устройство автоматического управления точностью токарного станка, содержащее пять датчиков и компьютер, усилитель мощности и вибратор (Патент РФ 2130826, B23Q 15/007, 1999 г.).

К недостаткам известного технического решения следует отнести большую сложность измерительной и исполнительной систем. Кроме того, известное техническое решение позволяет определять показатели точности, но только в поперечном сечении, в котором подаются колебания от вибратора.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение является повышение точности обработки, посредством осуществления контроля точности изготовления детали в процессе обработки по нескольким регламентированным показателям точности и обеспечения их автоматического регулирования.

Поставленная задача решается посредством того, что устройство автоматического управления точностью обработки деталей на токарных станках с ЧПУ, содержащее средства съема информации в виде датчика угловых перемещений шпинделя станка и бесконтактного датчика перемещения обрабатываемой заготовки, расположенного на передней бабке станка, а также средства обработки и передачи исходной информации по заданной программе на средства ЧПУ, согласно полезной модели, снабжено акселерометром, функционально являющимся средством перемещения резца, при этом последний расположен с датчиком перемещения в одной плоскости резания.

Устройство автоматического управления точностью обработки деталей на токарных станках с ЧПУ поясняется графическим материалами, где:

- на фиг.1 схематично изображено расположения элементов, входящих в устройство;

- на фиг.2 приведен интерфейс построения геометрического образа в поперечном сечении и расчета показателей точности;

- на фиг.3 приведено построение геометрического образа в продольном сечении и расчета показателей точности.

Устройство автоматического управления точностью обработки деталей на токарных станках с ЧПУ монтируется на токарном станке, в патроне которого закреплена заготовка 1. Обработка заготовки 1 производится резцом 2. На корпусе шпиндельной бабки закрепляется бесконтактный датчик 3 перемещения заготовки. Обработка цилиндрической поверхности фланца шпинделя производится с высокой точностью, чтобы исключить влияние отклонений от округлости фланца на измерения. На задней части резца 2 закрепляется акселерометр 4, который фиксирует перемещение резца 2. Устройство также содержит датчик 5 угловых перемещений шпинделя, который фиксирует его положение по углу его поворота. Сигналы от всех датчиков подаются на интерфейс 6 и далее в систему 7 ЧПУ токарного станка.

Устройство автоматического управления точностью обработки деталей на токарных станках с ЧПУ работает следующим образом.

В процессе обработки заготовки 1 резцом 2 производится снятие сигналов: датчика 5 угла поворота шпинделя, бесконтактного датчика 3 перемещения, который фиксирует смещение оси заготовки 1 в плоскости резания, акселерометра 4, который работает в режиме измерения перемещений и фиксирует смещение резца 2 в плоскости резания.

В процессе обработки заготовки на токарном станке с ЧПУ датчик 3 перемещения фиксирует положение оси заготовки, а акселерометр 4-положение резца в зависимости от угла поворота шпинделя, что фиксируется датчиком 5 угловых перемещений. Сигналы от датчиков поступают через интерфейс в систему ЧПУ станка.

Посредством заданной программы осуществляется обработка сигналов, расчет и построение геометрического образа в поперечном и продольном сечении обрабатываемой поверхности по известным формулам (фиг.2 и 3). По геометрическим образам программа рассчитывает регламентированные показатели точности (отклонение от округлости, погрешность размера, овальность, отклонение профиля продольного сечения, отклонение от цилиндричности, биение, параметры волнистости и другие). Эти показатели точности сравниваются с допусками указанными на рабочем чертеже изготавливаемой детали, которые хранятся в памяти ЧПУ. В случае если рассчитанные показатели точности выходят за пределы допусков программа подает команду на коррекцию перемещения резца с целью компенсировать возникающие погрешности.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в нефтегазодобывающей области промышленности и может быть реализован области металлообрабатывающего оборудования и, в частности, к обработке деталей с высокой точностью на токарных станках с ЧПУ;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условию патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Устройство автоматического управления токарными станками с ЧПУ, содержащее средства съема информации в виде датчика угловых перемещений шпинделя станка и бесконтактного датчика перемещения обрабатываемой заготовки, расположенного на передней бабке станка, а также средства обработки и передачи исходной информации по заданной программе на средства ЧПУ, отличающееся тем, что оно снабжено акселерометром, функционально являющимся средством измерения перемещения резца, при этом акселерометр расположен с датчиком перемещения обрабатываемой заготовки в одной плоскости резания и связан со средствами обработки и передачи исходной информации по заданной программе на средства ЧПУ.