Пристрій для свердління чи розточування отворів
Власники патенту UA 2424877:
Винахід відноситься до машинобудування, а саме до пристроїв для свердління чи розточування отворів Пристрій для свердління або розточування отворів містить різцеву головку з напрямними, з пристроєм переміщення різця в радіальному напрямку від приводу. Вхід приводу через схему передачі сигналу, що управляє, і перетворювач підключений до виходу системи числового програмного управління (ЧПУ). До системи ЧПУ підключені датчик контролю рознесення деталі, датчик кута обертання деталі, датчик кута обертання різцевої головки і датчик контролю биття деталі. Привід пристрою для переміщення різця в радіальному напрямку виконаний у вигляді лінійного приводу та змонтований на різцевій головці. Забезпечуються підвищення точності обробки глибоких отворів та можливість корекції зазначених отворів у процесі обробки. 3 іл.
Винахід відноситься до обробки металів, точніше - до пристроїв для свердління (утворення зняттям стружки наскрізного або глухого отвору в суцільному матеріалі за допомогою різців, закріплених в різцевій головці) або розточування (обробки різцями попередньо отриманих отворів з метою отримання отвору для обробки отворів.
Відомо пристрій для обробки отворів - пристрій для розточування отворів (US 4195957, 01.04.1980), що містить різцеву головку, різець з ріжучими гранями на його кінцях, встановлений в поперечному клиновому пазу корпусу різцевої головки, і привід для повороту поздовжньої осі різцевої головки) у положення при зворотному ході різцевої головки (похило до поздовжньої осі різцевої головки). У матеріалах заявки за патентом US 4195957зазначений привід представлений у двох варіантах виконання - електричному та гідравлічному. Обидва варіанти виконання приводу забезпечують виведення різця з одержаного отвору без утворення подряпин та інших дефектів на обробленій поверхні.
Недоліком пристрою за патентом US 4195957 є те, що воно не дозволяє радіальне переміщення різця при різанні. Поворот різця здійснюється в крайніх положеннях різцевої головки (перед початком розточування і наприкінці розточування), коли процес різання не здійснюється.
Відомо пристрій для обробки отворів - різцева головка для багатопрохідної обробки внутрішніх поверхонь (SU 884874, 30.11.1981), що містить корпус, різцетримач та привід радіальної подачі різця, що забезпечує переміщення різця в радіальному напрямку розміру розточування для кожного проходу. Переміщення різця в радіальному напрямку здійснюється після повернення головки у вихідне положення, після чого здійснюється черговий прохід із новою глибиною різання.
Недоліком пристрою з авт. св. 884874 є те, що воно також не дозволяє радіальне переміщення різця при різанні.
Відомо пристрій для обробки отворів - розточувальна головка (JP 59219104, 10.12.1984), що містить корпус, різець, встановлений в корпусі, і привод переміщення різця, який дозволяє налаштовувати різець на необхідний розмір шляхом плавного переміщення автоматично або вручну. Зазначене налаштування також здійснюється перед початком різання.
Відомо пристрій для обробки отворів - односторонній свердло для глибокого свердління (SU 1063543 А, 30.12.1983), з розміщеними в корпусі поворотною твердосплавною пластиною і двома напрямними. Напрямні або принаймні одна з нихзабезпечені механізмом регулювання їхнього вильоту з корпусу інструменту.
Відомо пристрій для обробки отворів - свердло (SU 1313586 А1, 30.05.1987), на корпусі якого розташовані напрямні елементи з механізмами зміни їхнього вильоту та змінна твердосплавна пластина з механізмом регулювання її вильоту.
Загальним недоліком всіх відомих пристроїв, розглянутих вище, є те, що в них заданий розмір встановлюється перед обробкою отворів та в процесі різання не коригується. Не коригується також і відведення осі інструменту від заданої осі отвору, так як відсутня можливість управління віссю отвору в процесі різання.
За сукупністю суттєвих ознак і результату, що досягається, пристрій за патентом RU 44072 U1 є найбільш близьким до заявляється і прийнято за прототип.
Недоліком пристрою-прототипу є те, що в процесі різання при відведенні осі різцевої головки від осі заданого отвору неможливо визначити величину цього відведення і тим більше скоригувати його, а зв'язок приводу радіального переміщення різця з самим різцем через довгу штангу сприяє збільшенню зазначеного відведення внаслідок недостатньої жорсткості цієї штанги.
Завданням цього винаходу є створення пристрою, що дозволяє коригувати відведення осі різцевої головки (свердлувальної або розточувальної) від осі заданого отвору в процесі його обробки і тим самим підвищити точність цієї обробки.
Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що пристрій для обробки отворів, що містить різцеву головку, забезпечену пристроєм переміщення різця в радіальному напрямку від приводу, вхід схеми управління якого через перетворювач підключений до виходу системи ЧПУ, введені датчик контролю рознесеності деталі,датчик кута обертання деталі, датчик кута обертання різцевої головки і датчик контролю биття деталі, при цьому пристрій для переміщення різця в радіальному напрямку виконаний у вигляді лінійного приводу і змонтований на різцевій головці.
Виконання приводу пристрою для переміщення різця в радіальному напрямку у вигляді лінійного приводу та розміщення його на різцевій головці дозволяють підвищити жорсткість системи різець - привід і тим самим зменшити величину можливого відведення осі різцевої головки від осі заданого отвору, а введення в конструкцію пристрою датчика контролю рознесеності деталі , датчика кута обертання деталі, датчика кута обертання різцевої головки і датчика контролю биття деталі дозволяє безперервно, в процесі різання, вводити в систему ЧПУ дані про відведення осі різцевої головки від осі заданого отвору і передавати на привід пристрою для переміщення різця в радіальному напрямку відповідні сигнали, що дозволяють коригувати зазначений вивід.
Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображена схема заявляється пристрою (у варіанті виконання різцевої свердлильної головки з чотирма ріжучими пластинами для свердління осьового отвору з прямолінійною віссю в циліндричній заготовці, при схемі свердління з обертанням інструменту і деталі; на фіг.2 - розріз фіг.1; на фіг.3 - виносний елемент Б фіг.1.
Заявляється пристрій містить різцеву головку 1 з ріжучими пластинами 2-4 і направляючими 5 і 6, пристрій 7 для переміщення різця 8 у радіальному напрямку, що має корпус 9, лінійний привід 10, штовхач 11, рухому різцеву вставку 12, встановлену на осі 1 регулювальну пробку 14. Різець 8 виконаний у вигляді ріжучої пластини і жорстко закріплений на різцевій вставці 12. Схема керування лінійнимприводом 10 містить датчик 15 контролю рознесення деталі, датчик 16 кута обертання деталі, датчик 17 кута обертання різцевої головки 1, датчик 18 контролю биття деталі, систему 19 ЧПУ, перетворювач 20 і схему 21 передачі керуючого сигналу. Поз. 22 позначена оброблювана деталь.
Датчик 15 контролю рознесення деталі і датчик 18 контролю биття деталі служать для визначення положення просвердленого отвору деталі. Датчик 15 контролю рознесеності деталі складається з товщиноміра і обчислювального модуля, що визначає різниця деталі при її обороті в процесі свердління. Датчик 18 контролю биття деталі складається з далекоміра та обчислювального модуля, що визначає радіальне биття деталі при її обороті в процесі свердління.
Заявляється пристрій працює наступним чином.
Перед початком свердління отвору ріжучу пластину 2 налаштовують на розмір d, величина якого менше заданого діаметра D отвору, на цей же розмір за допомогою регулювальної пробки 14 налаштовують різець 8. Потім борштангу з різцевою головкою повертають таким чином, щоб вершина різця 8 зайняла верхню і в цьому положенні обнуляють значення кута обертання різцевої головки в системі 19 ЧПУ датчику 17 кута обертання різцевої головки. Датчик 15 контролю рознесеності деталі і датчик 18 контролю биття деталі встановлюють на каретці, що переміщається направляючими верстата вздовж оброблюваної деталі, і налаштовуються для контролю товщини деталі і відстані до її поверхні в одній точці. При цьому датчик контролю 15 рознесеності деталі, як варіант, забезпечується акустичним датчиком для контролю товщини без контакту з поверхнею заготовки. Датчик 18 контролю биття деталі, як варіант, лазерний налаштовується для вимірювання відстані до поверхнізаготівлі. Після цього обнуляють значення кута обертання деталі в системі 19 ЧПУ датчику 16 кута обертання деталі. Після того, як оператор переводить управління роботою пристрою в автоматичний режим від системи 19 ЧПУ, різець 8 висувається на рівень напрямних 5 і 6.
В процесі свердління при осьовій подачі різцевої головки 1 ширина різу ділиться між ріжучими пластинами 2-4 і 8. Каретка з встановленими на ній датчиком 15 контролю рознесення деталі і датчиком 18 контролю биття деталі переміщається вздовж деталі, супроводжуючи різцеву головку 1, при цьому замір товщини стінки одержуваної деталі та відстані до поверхні деталі виконуються в процесі її обертання безпосередньо після напрямних 5 і 6 різцевої головки 1. При безперервному вимірі товщини стінки одержуваної деталі при її обертанні в процесі обробки створюється масив даних товщин стінки, пов'язаний з кутовим положенням деталі відносно заданого "нульового" кутового положення деталі. Даний масив доповнюється значеннями відстаней від датчика контролю 18 биття деталі до зовнішньої поверхні одержуваної деталі в точках вимірювання товщини. Якщо величини сум значень товщини стінки і відстані до поверхні труби у всіх точках по довжині кола зовнішньої поверхні деталі однакові, отвір, що отримується, знаходиться на осі обертання деталі. Якщо величини сум різні, то визначається точка поверхні з мінімальним значенням суми. Положення точки визначатиме напрям керованого зміщення різцевої головки, а половина різниці максимального та мінімального значень сум за довжиною кола - величину керованого зміщення. Таким чином, в системі ЧПУ (контролері) 19, у кожний момент часу, є значення кутового положення точки на поверхні деталі, в напрямкуякої необхідно провести кероване зміщення різцевої головки, величини зміщення і значення кутового положення різця 8 різцевої головки 1. Виходячи з цих значень система 19 ЧПУ (контролер) здійснює обчислення положення та величини переміщення різця 8 різцевої головки 1 таким чином, щоб на кожному обороті різця 1 щодо деталі 22 різець 8 розточував перед напрямними 5 і 6 зміщене в необхідному напрямку отвір. При цьому система 19 ЧПУ (контролер) подає відповідні сигнали через перетворювач 20 і схему 21 передачі керуючих сигналів на лінійний привід 10 пристрою 7 для переміщення різця 8. визначається програмою системи 19 ЧПК). При продовженні свердління напрямні 5 і 6 переходять у зміщений отвір і центрують в ньому різцеву головку, яка продовжує обробку отвору відповідно до заданих параметрів.
При подальшій обробці отвору у разі виникнення нового відведення цикл роботи пристрою повторюється аналогічно вищеописаному.
Для більшої ясності розглянемо варіант свердління, коли деталь нерухома та обертається різцева головка. Тоді для керованого зміщення осі отвору, наприклад вгору, необхідно, щоб різець 8 на кожному обороті різцевої головки у верхньому півкола отвору виходив вище рівня напрямних 5 і 6, а в нижній частині півкола опускався (топав) нижче рівня напрямних 5 і 6 таким чином, щоб отримати перед напрямними 5 і 6 отвір з таким же діаметром D, але зміщеним центром вгору. При переході в отвір зі зміщеним догори центром напрямних 5 і 6 вся різцева головка 1 центрується в отворі зі скоригованою вгору віссю. Івесь цикл, за потреби, повторюється. У цьому графік радіального переміщення різця 8 має вигляд синусоїди з завершеним циклом кожному обороті.
Таким чином, пристрій дозволяє отримувати високоточні отвори не при підготовці до різання, як пристрій-прототип, а в процесі самого різання, за рахунок управління віссю різцевої головки.
Описаний як приклад варіант виконання пристрою, що заявляється, має свердлильну головку з чотирма ріжучими пластинами і використовується для свердління в циліндричній заготовці осьового отвору з прямолінійною віссю, при схемі свердління з обертанням інструменту і деталі. Інші варіанти виконання можуть мати інший набір датчиків для контролю положення осі отвору, а також взаємного кутового положення інструменту та деталі, інші типи свердлильних і розточувальних головок можуть бути використані на будь-яких типах свердлильних та розточувальних верстатів при всіх схемах свердління з використанням штатних схем подачі СОЖ та відведення стружки. У цих варіантах управління віссю різцевої головки може здійснюватися в залежності від поставленої задачі відповідно до заданої програми, наприклад при обробці рівностінних, ексцентричних, криволінійних труб або свердління криволінійних отворів у заготовках будь-якої форми.
Пристрій для свердління і розточування отворів, що містить різцеву головку з напрямними, з пристроєм переміщення різця в радіальному напрямку від приводу, вхід схеми управління якого через перетворювач підключений до виходу системи числового програмного управління, що відрізняється тим, що введені датчик контролю рознесеності деталі, датчик кута обертання деталі, датчик кута обертання різцевої головки та датчик контролю биття деталі, при цьому привід пристрою дляпереміщення різця в радіальному напрямку виконаний у вигляді лінійного приводу та змонтований на різцевій головці.