книги из ГПНТБ / Кашепава М.Я. Современные отечественные и зарубежные координатно-расточные станки обзор

В зарубежных КРС с ЧПУ широко применяются также амп­ литудно-фазовые системы. Наиболее распространенным типом датчика с амплитудно-фазовой модуляцией является пндуктосин, разработанный канадской фирмой Farrand.

По принципу действия индуктосин представляет собой синусно-

тора и ротора имеют электрическую индуктивную связь. В системе датчика отсутствует железо, поэтому он напоминает воздушный трансформатор. При относительном перемещении статора и рото­ ра изменяется взаимное положение обмоток шкалы и съемника и, следовательно, величина выходного сигнала (выход EF).

1 •

2

410 П

Л

Рис. 22. Амплитудно-фазовые системы станков зарубежных фирм с ЧПУ

наибольшей и, следовательно, наводимая э.д.с. будет максималь­

составлять полшага, э.д.с. будет равна нулю. Далее э.д.с. начнет возрастать и при смещении на шаг достигнет максимума. При сме­ щении, равном шагу обмотки, фаза сигнала изменится на 180°. Полный период изменения сигнала будет равен 2t, т. е. соответст­ вовать двойному шагу. Так как обмотки статора смещены одна

относительно другой на — t, то выходной сигнал индуктосина будет иметь две составляющие. Одна изменяется по закону sin—, а

другая по закону cos '-у , где / — шаг обмотки, х — перемещение.

133

Если на вход обмоток АВ и CD подвести напряжения, соответ­ ствующие заданному положению /, т. е. напряжения, пропорцио­ нальные sin —- и cos —- , то на выходе обмотки EF сигнал будет

равен нулю при условии, что съемник сместится относительно шка­

или вычитание кодов, полученных после преобразования фазового сигнала индуктосина в кодовую форму;

на станке кроме линейного индуктосина устанавливается дат­ чик «грубого» отсчета для нахождения нужного шага шкалы индук­ тосина. В качестве датчика «грубого» отсчета в сочетании с индуктосином обычно применяют группу из трех-четырех сельсинов (резольверов) или вращающихся трансформаторов.

На рис. 22, б представлена принципиальная схема последней системы. Точный отсчет осуществляется индуктосином, съемник / которого закреплен неподвижно, а шкала 2 установлена на по­ движном узле 3 станка.

Сигналы на съемник / индуктосина поступают от блока 4 точ­ ной ступени узла / задания программы через дифференциаль­ ный вращающийся трансформатор 5 и согласующий трансформа­ тор 6. Система имеет общий генератор питания 7 (/=10 кгц). В качестве датчиков промежуточной и грубой систем отсчета при­ меняются вращающиеся трансформаторы 8 и 9, кинематически связанные через дифференциал 10 с ходовым винтом И. На вход вращающихся трансформаторов 8 и 9 поступает сигнал блока промежуточной 12 и грубой 13 ступеней отсчета узла / задания программы. Вначале на регулируемый привод 14 через фазовый детектор 15, усилитель 16 и сервоусилитель 18 поступает сигнал рассогласования от грубой ступени отсчета. Переключатель 17 находится в положении А. Когда сигнал рассогласования грубой ступени будет равен нулю, электронный переключатель 19 •вве­ дет сигнал рассогласования промежуточной ступени, электронный переключатель 20 введет сигнал рассогласования точной ступени, предварительно усиленный усилителем 21. Привод будет пере­ мещать узел со шкалой 2 индуктосина до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю.

В КРС с ЧПУ применяются также многоотсчетные АОС с использованием прецизионной шариковой винтовой пары и датчи­

134

поворота винта 360° соответствует нескольким миллиметрам ли­ нейного перемещения узла), то в данном случае обычно ограни­ чиваются применением только датчиков, используемых в оптиче­ ских АОС в ступенях грубого отсчета. В системе Sperry датчиками отсчета угла служат сельсины.

В последнее время на станках с ЧПУ стали применять АОС с

Функцию корректора погрешностей АОС выполняет мини-компь­ ютер. При аттестации точности станка по контрольной штриховой мере регистрируются различные погрешности перемещений узлов

автоматически вводит поправку в координатные перемещения уз­ лов и тем самым корректирует систематические погрешности АОС, значительно повышая ее точность.

АВТОМАТИЗАЦИЯ СМЕНЫ ИНСТРУМЕНТА

Полуавтоматическая смена инструмента. Зарубежные фирмы, выпускающие КРС с ЧПУ, по желанию заказчика поставляют станки с устройствами для полуавтоматической смены инструмента (например, одностоечные КРС моделей HYOP65... 150, исполнение NCWH фирмы Burkhardt).

Захватывающее устройство в этих станках извлекает использо­ ванный инструмент из шпинделя, загружая последующий инстру­ мент, который предварительно был помещен в захват вручную.

На Международной станкостроительной выставке 1968 г. в Лон­ доне фирма De Vlieg демонстрировала горизонтальный координат- н'о-расточный станок модели Jigmil с системой ЧПУ и типа Datatrol Mark I I I , который был оснащен подобным полуавтоматическим устройством для смены инструмента (рис. 23).

Автоматизация смены инструмента позволяет осуществлять весь цикл обработки деталей после ее установки, выверки и закрепления на столе без участия оператора.

Способы автоматической смены инструмента: поворот револь­ верной головки; смена шпинделей; смена инструментов в шпинделе; поочередная работа двух шпинделей; комбинированный способ. Из них более распространенными в многооперационных станках на ба­ зе КРС стали способы смены инструментов в шпинделе и комбини­ рованный.

135

При получении команды на поиск необходимого для работы ин­ струмента электродвигатель / начинает вращать червячную шестер­ ню, имеющую внутреннюю резьбу. При этом в зависимости от направления вращения электродвигателя шлнцевын вал 4 с резь­ бовым концом начинает перемещаться вдоль своей оси влево или

Рис. 24. Схемы механизма смены инструмента отечественного многооперационного станка для комплексной обработки деталей модели 243ВМФ2

вправо, удерживаясь от вращения упором /, входящим в паз кулач­ ка 6. Как только кулачок или упор 14 дойдут до упора в торец червячной шестерни 3, осевое перемещение шлицевого вала 4 пре­ кращается, а паз кулачка сходит с упора 7. Так как шлицевый вал не может перемещаться в осевом направлении, то его резьбовой ко­ нец начинает передавать крутящий момент от червячной шестерни 3, а барабан с инструментами вращаться, кодовые диски при этом посылают сигналы в счетную схему. При совпадении сигнала кодовых дисков с программой дается команда на реверс электро­ двигателя 1 привода. При этом резьбовой конец шлицевого вала, взаимодействуя с резьбой червячной шестерни 3, стремится сдви­ нуться вправо или влево, но ему препятствует кулачок 6, упираю­ щийся своим торцом в упор 7. Кинематическая цепь передает

137

крутящий момент барабану до тех пор, пока паз кулачка 6 не совме­ стится с упором 7. Как только паз кулачка совместится с упором, шлицевый вал начинает перемещаться в осевом .направлении, уже не передавая крутящего момента на кинематическую цепь привода вращения барабана, и последний остановится. В тот момент, когда упор будет примерно посередине паза кулачка, шлицевый вал по­ средством рычага и датчика даст команду на останов двигателя привода барабана.

Привод механизма смены инструмента осуществляется от элект­ родвигателя 15, который через червячную передачу 16 и шестерни 17 передает вращение кулачковому барабану, состоящему из трех ку­ лачков 18, 19 и 20. Они поворачивают манипулятор (руку) с инстру­ ментом 21, извлекают осевым перемещением манипулятора инстру­ мент из барабана и шпинделя станка и опрокидывают манипуля­ тор, чтобы повернуть ось инструмента в положение, параллельное оси шпинделя.

Кулачок 18 через вал-рейку с кольцевыми зубьями 22, шестерни 23 передает вращение через шлицевый вал манипулятору 21 (мани­ пулятор с инструментом вращается вокруг своей оси). От кулачка 19 через реечную передачу 24, шестерни 25 и реечную передачу 26 манипулятор получает перемещение вдоль своей оси.

Поворот корпуса 27 с манипулятором на 90° производится кулач­ ком 20 через реечную передачу 28 и шестерни, 29.

На многооперационном многоинструментальном станке модели Jidic Н-5В фирмы Mitsui Seiki, демонстрировавшемся на выставке «Станки, оборудование и приборы, применяемые в автомобильной промышленности» (Москва, 1972), станина инструментального ма­ газина, расположенного рядом со станком, кроме барабана на 32 позиции, сверху имеет направляющую, по которой перемещается манипулятор с двумя независимыми захватами инструментов ползункового типа. Цикл автоматической смены инструмента на станке модели Jidic Н-5В показан на рис. 25. Цикл смены инструмента следующий.

1. Выход в позицию ожидания манипулятора с двумя захвата­ ми: А — свободным от инструмента, В — несущим инструмент, кото­ рый по технологическому маршруту следует за работающим инстру­ ментом. Инструментальный барабан вращается до тех пор, пока его свободная ячейка, соответствующая работающему инструменту, не попадает в зону действия захвата А.

2. Команда на смену инструмента. Манипулятор, шпиндельная головка и стойка устанавливаются в позицию смены инструмента.

3.Захват А движется к отработавшему инструменту и захваты­ вает его.

4.Отжим инструмента в шпинделе. В результате перемещения захвата А вдоль оси z отработавший инструмент выводится из щпинделя.

5.Захват А поднимается вверх и уносит использованный инстру­

мент.

138

6.Захват В с новым инструментом перемещается вниз и устанав­ ливает его вдоль оси шпинделя.

7.Захват В продвижением вдоль оси z вставляет новый инстру­ мент в шпиндель станка.

8. Свободный захват В поднимается вверх.

Шпиндельная бабка и стойка во время переходов 1—8 находятся в позиции смены инструмента.

Т «

Рис. 26. Схема механизма смены инструмента на станке модели KBN80RM фирмы Kolb

140

станки для электрофизических и электрохимических методов обработки. НИИМАШ, 1973.

3. Б е . р н ш т е й н-К о г а н В. С, Д р а н и ц к и й Л. В., К у з н е ц о в а Т. А.

го тока. Авторское свидетельство № 259241. Бюллетень изобретений, открытий и товарных знаков, 1970. № 2.

ние СССР. Расточные, сверлильные и агрегатные станки. Вып. 2. НИИМАШ, 1965.

14.К у д р я ш о в А. А. Станки инструментального производства. М., «Маши­ ностроение», 1968.

15.Л е в и н а 3. М. Расчет к конструкции направляющих качения прямоли­ нейного движения с предварительным натягом для прецизионных станков. М., ЭВИМС, 1965.

16. Л у р ь е М. 3. Исследование температурных деформаций коордннатнорасточных станков. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., ЭНИМС, 1965.

142