устройство крепления деталей сложной формы для оборудования с чпу

Формула изобретения

Устройство для крепления деталей сложной формы на оборудовании с ЧПУ, содержащее открытый корпус, отличающееся тем, что оно снабжено циклоном, соединенным с вакуумным насосом, состоящим из шагового электродвигателя, штока и колеса с эксцентриком, генератором тока, состоящим из резистора, операционного усилителя, потенционометра и биполярного транзистора, фильтрующим элементом, обеспечивающим перетекание суспензии из корпуса в воздушную камеру вакуумного насоса, и микроконтроллером, при этом корпус выполнен непроводящим, первый выход микроконтроллера соединен с циклоном, второй выход микроконтроллера соединен с потенционометром, а третий выход микроконтроллера соединен с шаговым электродвигателем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к зажимным устройствам оборудования с ЧПУ, и может быть использовано при механической обработке поверхностей деталей сложной формы, где требуется их фиксация.

Известно электростатическое зажимное устройство, содержащее непроводящее основание, электроды, расположенные на некотором расстоянии один относительно другого, пленку электровязкой суспензии [Патент СССР № 546075, кл. B23G 3/15, 1975 (аналог)].

Недостаток этого устройства заключается в том, что при выключении электродов суспензия вытечет за пределы основания, что может привести к нерабочему состоянию устройства, так как нет никакого ограничения для устранения ее текучести. Другим недостатком является то, что после обработки поверхности детали пыль и стружка попадут на поверхность затвердевшей суспензии и при выключении электродов смешаются с ней, тем самым нарушая состав электровязкой суспензии, и затрудняет центрирование детали относительно нуля станка.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для крепления деталей сложной формы сложной формы, содержащее открытый корпус с подвижной зажимной стенкой [Патент РФ № 2349439, кл. B23Q 3/06, 2009 (прототип)].

Недостатком этого устройства является то, что поверхности детали во время зажима деформируются из-за прилагаемой к ней силы, что приводит к увеличению их шероховатости. Другим недостатком является невозможность зафиксировать деталь изнутри. Использование электровязкой суспензии в устройстве позволит устранить деформацию поверхностей деталей сложной формы при зажиме рабочими органами оборудования с ЧПУ, а также позволит зафиксировать деталь изнутри.

Технической задачей изобретения является предотвращение текучести электровязкой суспензии, устранение деформации поверхностей деталей сложной формы при зажиме и ускорение операций зажима и разжима заготовок, а также устранение быстрых скачкообразных перемещений при центровке детали относительно оси нуля станка и ликвидация невозможности зафиксировать деталь изнутри посредством того, что в жидком состоянии суспензия затекает в полость детали любой формы сложности и будет зажимать ее изнутри.

Поставленная задача решается тем, что в известное устройство, содержащее деталь сложной формы, открытый корпус, введены электровязкая суспензия, которая затвердевает под действием электрического тока и не деформирует поверхность детали при зажиме, вакуумный насос, циклон для удаления пыли и стружки, электроды, генератор тока, микроконтроллер, токопровод.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 приведена схема устройства крепления деталей сложной формы для оборудования с ЧПУ, Фиг.2 изображает траекторию движения колеса с эксцентриком и штока вакуумного насоса.

Устройство крепления деталей сложной формы для оборудования с ЧПУ содержит деталь сложной формы 1, открытый непроводящий корпус 2, микроконтроллер 3, вакуумный насос 4, состоящий из шагового электродвигателя 5, колеса с эксцентриком 6, штока 7, электрореологическую (электровязкую) суспензию 8, фильтрующий элемент 9, электроды 10, циклон 11, генератор тока 12, состоящий из резистора 13, операционного усилителя 14, биполярного транзистора 15, потенционометра 16.

Устройство крепления деталей сложной формы для оборудования с ЧПУ работает следующим образом. Деталь сложной формы 1 устанавливают в открытом непроводящем корпусе устройства 2 на фильтрующий элемент 9. После того как деталь сложной формы 1 установлена, поступает сигнал с выхода RB3 микроконтроллера 3 на шаговый электродвигатель 5 переместить колесо с эксцентриком 6 со штоком 7 из положения 2 фиг.2 в положение 1 фиг.2. на расстояние L. Электровязкая суспензия 8 поступает через фильтрующий элемент 9 в открытый непроводящий корпус устройства 2 и затекает во все полости детали сложной формы 1, после этого сигнал с выхода RB2 микроконтроллера 3 подает напряжение 5V на потенционометр 15, в результате I_k становится равным 250 мА. Ток I _k формируется следующим образом. Потенционометр 16 устанавливается на 50%, деля напряжение с выхода RB2 микроконтроллера 3 пополам, то есть на инвертирующем входе операционного усилителя (ОУ) 14 будет напряжение, равное 2,5 V. ОУ 14 выполнен по схеме повторителя напряжения, следовательно, в точке соединения резистора R 13 и инвертирующего входа ОУ 14 напряжение также будет равняться 2,5 V. Таким образом ток I_э будет равняться I _э=U/R=2.5/10=250 мА, а как известно, в биполярном транзисторе 15 I_э приблизительно равен I_к, следовательно, на электроды 10 будет подаваться ток 250 мА. С помощью потенционометра 16 можно регулировать ток от 0 до 500 мА. Электровязкая суспензия 8, контактирующая с электродами 10, под действием прямого тока переходит в твердое состояние (электрореологический эффект) и зажимает деталь сложной формы 1. После того как деталь сложной формы 1 обработана, поступает сигнал с выхода RB1 микроконтроллера 3 на циклон 11 отсосать с поверхности затвердевшей элетровязкой суспензии 8 пыль и стружку, образовавшуюся в результате обработки детали 1, с целью предотвращения перемешивания электровязкой суспензии 8 со стружкой. После этого сигнал с выхода RB2 микроконтроллера 3 снимает напряжение 5 V с потенционометра 16, в результате I _k становится равным 0 и электровязкая суспензия 8 переходит в жидкое состояние. Далее с выхода RB3 микроконтроллера 3 поступает сигнал на шаговый электродвигатель 5 переместить колесо с эксцентриком 6 со штоком 7 из положения 1 Фиг.2 в положение 2 Фиг.2. Электровязкая суспензия 8 перетекает через фильтрующий элемент 9 в воздушную камеру вакуумного насоса 4 для хранения, и деталь сложной формы 1 вынимается из устройства крепления деталей сложной формы для оборудования с ЧПУ.

Таким образом, предлагаемое устройство крепления деталей сложной формы для оборудования с ЧПУ позволяет предотвратить текучесть электровязкой суспензии, устранить деформацию поверхностей деталей сложной формы при зажиме и ускорить операции зажима и разжима заготовок, а также устранить быстрые скачкообразные перемещения при центровке детали относительно оси нуля станка и ликвидировать невозможность зафиксировать деталь изнутри посредством того, что в жидком состоянии суспензия затекает в полость детали любой формы сложности и будет зажимать ее изнутри.