Способ прогнозирования в процессе изготовления детали её погрешностей по окончании обработки на основе её виртуальной копии
Авторы патента:
Изобретение может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности. Способ заключается в том, что в процессе обработки реальной детали на токарном станке бесконтактными датчиками ведут снятие траекторий перемещения детали и вершины резца. Полученные данные обрабатывают на компьютере и строят виртуальную копию детали. По последней рассчитывают и прогнозируют погрешности детали, которые она будет иметь по окончании обработки. Изобретение позволяет повысить точность измерения прогнозирования. 2 ил.
Изобретение предназначено для использования на предприятиях металлообрабатывающей промышленности для предварительной оценки точности деталей, изготавливаемых на токарных станках.
Наиболее близким по технической сущности является способ [1] (прототип) диагностики токарных станков по параметрам точности, при котором на переднем конце шпинделя устанавливают оправку, с которой взаимодействуют четыре бесконтактных датчика перемещения. На станине станка устанавливается микрометрическая линейка, с которой взаимодействуют два бесконтактных датчика перемещения, установленные на резцедержателе. Задний конец шпинделя соединяется с отметчиком угла поворота шпинделя. Сигналы от всех датчиков через интерфейс подаются в компьютер для обработки. Процесс установки устройства, испытания и разборки составляет по продолжительности не менее двух часов, что снижает общую производительность станка. Кроме того, известный способ не учитывает искажения формы и размеров обрабатываемой детали в результате того, что при обработке детали она деформируется под действием силы резания, что в процессе эксплуатации станка его направляющие изнашиваются и теряют свою прямолинейность, что происходит смещение оси шпинделя при разогреве станка, когда корпус шпиндельной бабки расширяется, а его ось перемещается в пространстве, что наблюдается изменение вылета резца в результате того, что при его работе он нагревается и его длина изменяется, что происходит износ режущей кромки резца. Вышеперечисленные факторы в значительной степени влияют на форму и размеры детали как в поперечном, так и в продольном направлениях. Технической задачей является совмещение процесса изготовления детали и процесса прогнозирования погрешностей изготовления будущей детали, а также повышение точности измерений и прогнозирования за счет учета при построении виртуальной копии изготавливаемой детали упругой деформации ее под действием силы резания, износа направляющих станка, смещения оси шпинделя при разогреве станка, изменения вылета резца при его нагревании, износа режущей кромки резца. Поставленный результат достигается тем, что в известном способе прогнозирования в процессе изготовления детали ее погрешностей по окончании обработки на основе ее виртуальной копии, включающем обработку реальной детали резцом на токарном станке и использование отметчика угла поворота шпинделя, двух пар бесконтактных датчиков перемещения, фиксирующих траектории перемещения детали и вершины резца и компьютера для обработки сигналов от датчиков и построения виртуальной копии детали новым является то, что в процессе обработки реальной детали посредством бесконтактных датчиков ведут снятие траекторий перемещения реальной детали и вершины резца, обрабатывают эти данные на компьютере и строят виртуальную копию детали, по которой рассчитывают и прогнозируют погрешности реальной детали после окончания обработки, при этом построение виртуальной копии детали ведут с учетом деформации детали под действием силы резания, износа направляющих станины изменения вылета резца при повышении его температуры и износа режущей кромки резца. Полученное новое качество от данной совокупности признаков ранее не было известно и достигается только в данном способе. Способ поясняется графическими материалами. На фиг.1 изображена виртуальная деталь. На фиг.2 изображены диаграммы факторов, влияющих на форму детали в продольном направлении. Способ осуществляется на токарном станке, который работает в заводских условиях и выпускает продукцию. На его станине закреплен кронштейн, в котором располагаются два бесконтактных датчика перемещения, расположенные под углом 90o друг к другу. Чувствительные наконечники датчиков взаимодействуют с наружной поверхностью патрона. На станине станка закрепляется микрометрическая линейка, с которой взаимодействуют чувствительные наконечники двух бесконтактных датчиков перемещения, которые располагаются под углом 90o друг к другу и закреплены на резцедержателе. Задний конец шпинделя соединен с отметчиком угла поворота. Все датчики через интерфейс соединяются с компьютером. В процессе обработки детали на токарном станке датчики перемещения фиксировали траектории формообразующих элементов станка в зависимости от угла поворота шпинделя, что фиксировалось датчиком угла поворота. После усиления и обработки сигналы поступали в компьютер, где по разработанной программе производятся расчет и построение виртуальной детали. Расчет геометрического образа поперечного сечения детали производится по формуле определения текущего радиуса Rдет=[(D/2-Xt+Xр)2+(Yp-Yt)2]1/2, где D - настроечный размер обрабатываемой поверхности детали; Хт; Yт - текущее смещение оси детали по осям Х и Y; Хр; Yp - текущее смещение вершины резца по осям Х и Y. В координатных осях Хл Ол Yл (фиг.1) производилось построение геометрического образа левого торца обрабатываемой детали по Rдет. В результате действия на деталь радиальной составляющей Рху силы резания деталь упруго деформируется на величину ОпОн=(Рху![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
Хе=Ха+Хб+Хв+Хг+Хд
и строит окончательно суммарное продольное сечение (фиг.2,е), по которому производится построение виртуальной детали, форма которой будет соответствовать форме реальной детали, которая получится после ее обработки. Виртуальная деталь позволяет определить погрешности изготовления детали, такие как отклонения от округлости в любом сечении, овальность, погрешности размера, максимальный и минимальный диаметры, отклонение от прямолинейности любой образующей, отклонение от цилиндричности.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Люнет // 2196673
Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для базирования заготовок на металлорежущих станках при обработке изделий, имеющих поверхности вращения
Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к прецизионным позиционирующим средствам, и может быть использовано в прецизионных станках, высокоточных копирующих устройствах, а также в фотолитографических комплексах для электронной промышленности
Люнет // 2179916
Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в металлорежущих станках, например токарных, при обработке нежестких деталей
Гидростатическая опора // 2178351
Изобретение относится к станкостроению и более конкретно к гидростатическим опорам для направляющих
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для пространственной ориентации объектов, например, в качестве юстировочного стола для прецизионной обработки деталей на металлорежущих станках
Координатное устройство // 2173625
Изобретение относится к координатным устройствам, выполненным на линейных электродвигателях с программным управлением, и может быть использовано в прецизионных станках и высокоточных копирующих устройствах
Нажимное устройство // 2167755
Изобретение относится к механизации перегрузочных операций и может быть использовано во вращателях и люнетах для фиксации цилиндрических изделий, в устройствах зажима деталей
Шестистержневой обрабатывающий центр // 2160657
Изобретение относится к обработке металлов резанием путем фрезерования, сверления, токарной обработки или шлифования, либо к лазерной обработке
Координатное устройство // 2211114
Изобретение относится к оборудованию для прецизионного перемещения изделий машиностроения и может быть использовано в вакуумном оборудовании для прецизионного перемещения рассматриваемых предметов, например, в точных профилометрах и в некоторых простых вариантах сканирующих микроскопов
Люнет для автомата продольного точения // 2212993
Изобретение относится к области станкостроения, токарной обработке нежестких деталей
Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям железобетонных станин для станков, в частности, токарной группы и предназначено для решения конструкторско-технологических задач при замене литых или сварных станин из чугуна и стали на армированные бетонные станины
Координатное устройство // 2242348
Изобретение относится к координатным устройствам на линейных электродвигателях с программным управлением и может быть использовано в прецизионных станках для раскроя и резки различных листовых материалов, а также для нанесения различного вида рисунков на плоские поверхности
Координатный стол (варианты) // 2244617
Изобретение относится к двухкоординатным устройствам на линейных электродвигателях с программным управлением и может быть использовано в прецизионных станках и т.п
Изобретение относится к области управления металлорежущими станками, в частности станками с ЧПУ
Изобретение относится к способам регулирования технологических режимов, в частности режимов механической обработки деталей на станках, и может быть использовано в машиностроении, пищевой промышленности при управлении машинами и аппаратами переработки продукции, сельскохозяйственном производстве и др
Регулятор для гидростатических опор // 2259268
Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в узлах вращения с гидростатическими опорами, например в токарно-карусельных станках с круговыми гидростатическими направляющими планшайбы
Люнет // 2259269
Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано при круглом шлифовании длинномерных и тонких изделий типа валков
Изобретение относится к области станкостроения, а именно к двухповоротным шпиндельным головкам для станков