Розглянуто метод визначення точного положення верхівки різця та запропоновано пристрій для його реалізації.The method definition for an exact position a cutting edge tool is proposed and the device for its realization is offered.Рассмотрен метод определение точного положения вершины резца и предложен прибор для его реализации

Korzun, S. S.

Kushnir, Y. O.

Ostafyev, V. O.

Корзун, С. С.

Кушнир, Я. О.

Кушнір, Я. О.

Остафьев, В. А.

Остаф’єв, В. О.

Electronic Archive of Kyiv Polytechnic Institute

Високоефективні технологічні процеси в приладобудуванні  82                        Вісник НТУУ “КПІ”. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. – 2009. – Вип. 37 ВИСОКОЕФЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ  В ПРИЛАДОБУДУВАННІ   УДК 681.5.08  ПРИСТРІЙ ТОЧНОГО ПОЗИЦІОНУВАННЯ КООРДИНАТИ ТОРКАННЯ ІНСТРУМЕНТА  Корзун С.С., Остаф’єв В.О., Кушнір Я.О., Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», м. Київ, Україна  Розглянуто метод визначення точного положення верхівки різця  та запропоновано пристрій для його реалізації  Вступ Сучасне машино- та приладобудування характеризуються великою точністю і якістю поверхонь. Механічна обробка складного контуру, виготов-лення не співвісних отворів неможлива без обробляючих центрів та систем ЧПК. Точне визначення положення різальної крайки інструмента дає можливість задати відповідну траєкторію інструмента, цим самим забезпечую-чи точність обробки деталі. Контроль зношування інструмента дає можливість поточного корегування на розмір зношування та уникнення відхилення розмірів під час виготовлення деталей. Автоматизація процесу налагодження зменшує час простою верстату, що є суттєвим економічним показником.   Використання систем ЧПК значно спрощують процес обробки та підвищує його точність в той же час потребуючи створення додаткових пристроїв для контролю процесу обробки, деталі та інструмента. Якщо для контролю деталі існує розмаїття методів та пристроїв, то налагодження нульової координати інструмента перевіряється візуально оператором верстата ЧПК або за допомо-гою дорогих та складних у налагодженні пристроїв.  Відомі способи визначення моменту торкання інструмента до деталі під час механічної обробки та пристрої для їх реалізації мають недоліки: складність виготовлення та встановлення на верстаті датчиків (котушок індуктивності), необхідність індивідуального розрахунку електричних ланцюгів для кожного типу верстату, вирішення проблеми забезпечення температурної стабільності датчиків. Необхідність виконання індукційних котушок великих розмірів зумо-влює застосування порівняно низьких частот, що значно зменшує граничну то-чність та швидкодію пристрою визначення торкання [1,2]. За основу для розробки було взято спосіб визначення моменту торкання рі-зального інструмента до деталі та пристрій для його реалізації, в основу якого покладено вимірювання реактивної складової опору між точками підключення системи - шпинделем та деталлю, який теж має недоліки: низький рівень захис-ту від електромагнітних перешкод, складне налагодження при встановленні на Високоефективні технологічні процеси в приладобудуванні  Вісник НТУУ “КПІ”. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. – 2009. – Вип. 37                         83  верстаті, необхідність переналагодження системи при значній зміні розмірів деталі, складність розпізнавання сигналу торкання на фоні зміни напруги від переміщення сигнальних дротів [3].  Постановка задачі Врахувавши усі негативні сторони попередників було поставлено задачу створити такий спосіб визначення моменту торкання, в якому інформаційним параметром є сума активної та реактивної складових опору змінному струму, що проходить поміж точками підключення до столу верстата виходу генератора струму високої частоти та його спільним виводом, що призводить до значного підвищення надійності визначення моменту торкання різального інструмента до базової точки верстату в автоматизованій системі технологічного обладнання.  Залежно від задачі вимірювання, пік чутливості пристрою може бути нала-годженим на низьке (режим торкання) та високе (наближення), значення опору у точці взаємодії інструмента з нульовою точкою верстату, що підвищує надійність, швидкодію та простоту застосування вимірювального пристрою в автоматизованій системі технологічного обладнання. Пристрій точного позиціонування координати торкання різального інструмента працює наступним чином (див. Рис.1).     Рис. 1. Функціональна схема пристрою точного позиціонування  координати торкання різального інструмента Високоефективні технологічні процеси в приладобудуванні  84                        Вісник НТУУ “КПІ”. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. – 2009. – Вип. 37 Сигнал, з клем підключення генератора до верстата, надходить до транс-форматора 2, що налагоджений на частоту генератора 1. Напруга з вторинної обмотки трансформатору 2 надходить до детектору 3, на виході якого формується постійна напруга UA-B. Для зменшення впливу наводок сигналу, від станини верстата на дроти перетворювачів, до клеми в схемі  в одному екрані з дротом основного перетворювача розташовано дріт компенсації зміни рівня на-водки 11, що підключений тільки одним кінцем до первинної обмотки другого трансформатору 4, резонансна частота якого дорівнює частоті генератора 1. Другий вивід другого трансформатору підключений до загальної шини при-строю. Сигнал з вторинної обмотки другого трансформатору 4 надходить до другого детектору 5, на виході якого формується постійна напруга, пропорційна напрузі наводок на виводи перетворювача. При цьому негативний вивід другого детектора підключений до виходу пристрою 6 автоналагодження нуля. Позитивний вивід другого детектора 5 підключений до негативного входу диференційного підсилювача 7, на позитивний вхід якого надходить напруга з детектору 3. З виходу підсилювача 7 сигнал надходить на позитивний вхід при-строю 6 автоналагодження нуля, що є диференційним підсилювачем, негатив-ний вхід якого підключений до "0" схеми. При цьому сигнал на вихід підсилювача проходить з затримкою, достатньою для відпрацювання сигналу торкання (100-200 мс).З виходу підсилювача 7 крізь блок режекторних фільтрів 8 напруга надходить на підсилювач 9. На входи блока 10 визначення сигналів надходять сигнали з детектору 3, другого детектору 5 та підсилювача 9.     Рис.2. Зміна напруги пристрою при торканні різця Високоефективні технологічні процеси в приладобудуванні  Вісник НТУУ “КПІ”. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. – 2009. – Вип. 37                         85  Генератор 1 може працювати в режимі джерела напруги або джерела стру-му. При цьому в першому випадку при зміні опору верстата зміна напруги на виході перетворювача має форму кривих, що наведені на Рис.2. В іншому ви-падку зміна напруги пропорційна зміні Zс або Zк, значні зміни напруги можуть бути при зрівняних Zc, Zk, Zr збільшенням або зменшенням частоти генератора (змінюються відносні значення Z). Опір Zс - повний опір станини, Zr - баласт-ний опір генератора 1, Zк – опір замкненого кола (інструмент – верстат). При роботі схеми в ланцюгу наводки, що компенсує, зміна рівня наводки має той же знак, що й в ланцюгу перетворювача. При зміні Zс - напруга на виході контуру 4 змінюється в бік, протилежний зміні в ланцюгу перетворюва-ча. Пристрій 6 автоналагодження нуля компенсує повільні зміни рівня сигналу від руху кабелів перетворювачів. На входи блоку 10 визначення сигналу надхо-дять сигнали з детектору 3, детектору 5 та підсилювача 9. При цьому логічний пристрій, або процесор за зміною цих сигналів формує на інтерфейс системи ЧПК інформацію про стан системи верстат-інструмент. При знятті характеристики процесу обробки ZK залежить від поточних параметрів в зоні обробки, а також при наближенні до деталі робочого органа ZK є достатньо низьким для його реєстрації. Реєструючи сигнал UA-B, можна от-римати інформацію про зміну опору ZK.    Висновки Пристрій точного позиціонування координати торкання інструмента дає можливість спростити застосування вимірювального пристрою визначення ко-ординат різального інструмента, підвищити надійність, швидкодію вимірів та продуктивність процесу обробки, а також має високу точність, яка задовольняє потреби сучасного машино та приладобудування.  В статті наведена функціональна схема пристрою, описана його робота та графічно зображена форма сигналу, який реєструє пристрій в момент торкання.   В подальшому планується вдосконалення пристрою та можливість визна-чення положення інструмента з не струмопровідних матеріалів та покриттів а також можливість використання інструмента як вимірювального щупа.   Література 1. Пат.US4408933, B23Q15/24; B23Q15/24. CONTACT DETECTING APPARATUS / Tomita Tamaki [Jp]; Nakao Hisaji [Jp]; Nishimura Hideo [Jp]; Eto Kunihiko [Jp]; Ohmura Haruo [Jp].  US19810356818. Заявл. 10.03.1981; Опубл. 11. 10. 1983. Приоріт. док.  JP19810034197, 10.03.1981. Toyoda Machine Works Ltd [Jp] 2. Пат. GB2172224, B23B47/24; B23Q17/22C. MACHINE TOOL CONTACT DETECTOR / Tanaka Yuzuru.  GB19850022624. Заявл. 12.09.1985; Опубл. 17. 09. 1986. Приоріт. док.  JP19850053010, 15.03.1985. Daishowa Seiki. 3. Пат. US3975667, B23Q15/14;B23Q15/22B. MACHINE APPARATUS FOR A MACHINE TOOL FOR THE AUTOMATIC GENERATING OF A SWITCHING SIGNAL AND FOR REDUCING THE SPEED OF A TOO / Bory Michael; Grendelmeier Georg.  US19740522745. Високоефективні технологічні процеси в приладобудуванні  86                        Вісник НТУУ “КПІ”. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. – 2009. – Вип. 37 Заявл. 11.11.1974; Опубл. 17. 08. 1976. Приоріт. док.  CH19730016240, 19.11.1973. OERLIKON BUEHRLE AG.  Корзун С.С. Остафьев В.А. Кушнир Я.О. Прибор точного позиционирования ко-ординаты касания инструмента Рассмотрен метод определение точного положения вершины резца и предложен прибор для его реализации. Korzun S.S. Ostafyev V.O. Kushnir Y.O. Device for exact positioning touch            coordinate of cutting tool. The method definition for an exact position a cutting edge tool is proposed and the device for its realization is offered. Надійшла до редакції 21 травня 2009 року   УДК 681.2.008 ТЕХНОЛОГІЧНІ МОЖЛИВОСТІ СИСТЕМИ ТОРКАННЯ ПРИ НАЛАГОДЖЕННІ ВЕРСТАТІВ З ЧПК  Румбешта В.О., Скороход О.М., Симута М.О., Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, м. Київ, Україна  Розглянуто переваги системи автоматичного налагодження верстатів з числовим про-грамним керуванням на розмір методом торкання на основі використання датчика торкан-ня при обробці деталей приладів, надана функційна схема її побудови і алгоритм роботи  Вступ В сучасному приладо- і машинобудуванні все більшого поширення набуває автоматизоване виготовлення деталей на верстатах і обробляючих центрах з числово-програмним керуванням (ЧПК), які зазвичай оснащені роботами мані-пуляторами для автоматичної установки і закріплення заготівки в робочій зоні, що дозволяє замінити людську працю машинною. Сучасні верстати та обробляючі центри мають систему ЧПК (СЧПК), яка автоматично керує всіма процесами обробки деталі за раніше заданою керую-чою програмою (КП). Перед початком роботи такий верстат повинен бути на-лаштований на отримання всіх розмірів деталі з заданою точністю, але вони, в своїй більшості, не мають систем зворотного зв’язку, які б контролювали вихі-дні параметри отриманої деталі і надавали інформацію щодо проходження про-цесу механообробки. Тому, коли при обробці партії деталей виникають похиб-ки обробки, а вони завжди є, то це призводить до браку. Багато десятиліть вчені розробляють системи налагодження верстатів, які б могли в автоматизованому режимі проводити налагодження інструмента і кон-троль оброблюємих деталей, широко відомі роботи Солом’янцева, Васильєва, Петракова, Щербакова, Гавриша. За даною проблемою було розроблено досить велику кількість систем. Вони зазвичай в якості інструмента для контролю ко-ординат поверхонь інструмента і обробляємої деталі використовують датчик торкання: 

Прибор точного позиционирования координаты касания инструмента

Прибор точного позиционирования координаты касания инструмента

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic Archive of Kyiv Polytechnic Institute