DE2141039A1

DE2141039A1 - ULTRASONIC MACHINE MACHINE FOR DRILLING AND CHIPPING MACHINING HOLES

Info

Publication number: DE2141039A1
Application number: DE19712141039
Authority: DE
Inventors: Wadim Grigor Ewitsch Begun; Nikolaj Nikolajewits Ignatenko; Rostislaw Fedorowitsch Karlow; Walerij Dmitriewitsch Martynow; Wladimir Iwanowitsch Portnych; Georgij Wladimirowits Schuwaew; Israil Maksowitsch Telepinskij; Nikolaj Nikolajewits Tschernja
Original assignee: ROSTOWSKIJ NA DONU INST SEL SK
Current assignee: ROSTOWSKIJ NA DONU INST SEL SK
Priority date: 1971-08-17
Filing date: 1971-08-17
Publication date: 1973-02-22
Also published as: DE2141039B2; DE2141039C3

Description

ULTRASCHALLWERKZEUGMASCHINE ZUM BOHREN UND SPANHEBEN-DEN BEARBEITEN VON BOHRUNGEN Die Erfindung besteht sich auf das Gebiet des Werkzeugmaschinenbaus, insbesondere auf Ultraschallwerkzeugmaschinen zum Bohren und spanhebenden Bearbeiten.ULTRASONIC MACHINE TOOL FOR DRILLING AND CHIP LIFTING OF HOLES The invention relates to the field of machine tool construction, especially on ultrasonic machine tools for drilling and machining.

Gegenwärtig werden bei den Ultraschallwerkzeugmaschinen zul Bohren und spanhebenden Bearbeiten von Bohrungea dio unter den gegebenen Bearbeitungsbedingungen kleinstmöglichen Schnittkräfte nicht gesichert. Currently, the ultrasonic machine tools allow drilling and machining of bores a dio under the given machining conditions smallest possible cutting forces not secured.

Zweck der findun g ist es, diesen Nachteil der obengenannten bekannten $Ultraschallwerkzeugmaschinen zu beheben. The purpose of the invention is to overcome this disadvantage of the above known $ To fix ultrasonic machine tools.

Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, die Erzeugung von optimalen Amplitudenwerten der Schnittkantenschwingungen in der Schnittzone sicherzustellen. The invention is based on the task of generating from ensure optimal amplitude values of the cutting edge vibrations in the cutting zone.

Die gestellt. rufgabe ist dadurch gelöst, daß in der U1-traschallwerkzeugmaschine zum Bohren und spanhebenden Bearbeiten von Bohrungen erfindungsgemäß ein System zur selbsttätigen Nachstellung des Extremum-Minimums der Schnitüräfte vorhanden ist, das eine kraftmessende Einrichtung mit dem Verstärker einschließt, dessen Ausgang an einen der Bingänge eines phasenempfindlichen Detektors angeschlossen ist, während der zweite Eingeng des fletektorn lit einer Quelle elnes Prüfaignals gekoppelt wird;an den Ausgang dieses phasenempfindlichen Detektors ist ein gopoltes Relais geschaltet, das vermittels eines Gleichstrommotors die Verstellung des Schleifkontaktes eines elektrisch mit einer Steuerschaltung des Generators der Ultraschallschwingungen verbundenen Teilers steuert. The posed. The task is solved in that in the U1 trasonic machine tool a system according to the invention for drilling and machining bores available for automatic readjustment of the extremum minimum of the lace laces which includes a force measuring device with the amplifier, its output is connected to one of the inputs of a phase-sensitive detector, while the second input of the fletektorn is coupled to a source of a test ain the output of this phase-sensitive detector is connected to a gopole relay, the adjustment of the sliding contact by means of a DC motor electrically with a control circuit of the generator of the ultrasonic vibrations connected divider controls.

Nachstehend wird eine ausführliche Beschreibung der Erfindung in konkreter Ausführungsform mit Bezugnahme auf die beigelegte Zeichnung gegeben, in der das erfindungsgemäße System zur selbsttätigen Nachstellung des Extremum-Minimums der Schnittkräfte einer Ultraschallwerkzeugmaschine zum Bohren und spanhebenden Bearbeiten von Bohrungen schematisch dargestellt ist. The following is a detailed description of the invention in FIG specific embodiment given with reference to the accompanying drawing, in the system according to the invention for automatic readjustment of the extremum minimum the cutting forces of an ultrasonic machine tool for drilling and machining Machining of holes is shown schematically.

Das System zur selbsttätigen Nachstellung des Extremum-Minimums der Schnittkräfte in der obengenannten Werkzeugmaschine schließt eine Spannungsquelle 1 stabilisierter Stromspannung, aus welcher über einen Transformator 2 die krsftmessende Einrichtung 3 gespeist wird, ein. Die Meßeinrichtung 3 umfaßt einen magnetisch elastischen Arbeitsgeber 4, Kompensationsgeber 5 und zwei Grätzschaltungen 6 bzw. 7. The system for automatic readjustment of the extremum minimum of the Cutting forces in the above machine tool concludes one Voltage source 1 stabilized voltage, from which via a transformer 2 the force measuring device 3 is fed. The measuring device 3 comprises a magnetically elastic employer 4, compensation generator 5 and two Grätzschaltungen 6 or 7.

Der Ausgang der Meßeinrichtung 3 ist an einem Verstärker 8 mit ilochpaßfilter an seinem Eiang angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 8 ist über einen Transformator 9 mit dem Eingang eines phasenempfindlichen Detektors 10 verbunden, an dessen Ausgang ein gepoltes Dreistellungsrelais eingeschaltet ist, Die Kontakte 12 des Relais 11 sind in die Stromkreise der Wicklungen von Zuischenrelais 13 und 14 geschaltet. Die Kontakte 15 und 16 der Zwischenrelais 13 bzw. 14 sind in die Stromkreise der Steuerschaltung des Gleichstrommotors 17 eingeschaltet, dessen Welle mit dem Schleifkontakt 18 eines Spannungsteilers 19 in Verbindung steht. The output of the measuring device 3 is at an amplifier 8 with a low pass filter connected to his Eiang. The output of the amplifier 8 is through a transformer 9 connected to the input of a phase-sensitive detector 10, at its output a polarized three-position relay is switched on, contacts 12 of relay 11 are connected to the circuits of the windings of additional relays 13 and 14. The contacts 15 and 16 of the intermediate relays 13 and 14 are in the circuits of the Control circuit of the DC motor 17 switched on, the shaft of which with the sliding contact 18 of a voltage divider 19 is in connection.

Darüber hinaus umfaßt das beschriebene System noch einen elektrischen Stromkreis, der aus eines Suchsignalquelle 20 besteht, die mit einem Relais 21 in Verbindung steht, das vermittels Kontakte 22 die Arbeit des Stromkreises des E° die motors 17 vorbereitet. Die Suchsignalquelle 20 ist an @ Primärwickl eines Transformators 23 angeschlossen, der seinerseits an eren mit dem @ Eingang des Phasendetektors 10 in Verbindung tritt. In addition, the system described also includes an electrical one Circuit consisting of a search signal source 20 connected to a relay 21 in Connection is, which by means of contacts 22, the work of the circuit of the E ° the motor 17 prepared. The search signal source 20 is connected to @ the primary winding of a transformer 23 connected, which in turn is connected to the @ input of the phase detector 10 contacts.

Außerdem wird die Suohsignelquelb 20 in den Stromkreis 24 des Erregers von Ultraschallgenerator (in der Zeichnung nicht angedeutet) geschaltet. In addition, the Suohsignelquelb 20 is in the circuit 24 of the exciter switched by ultrasonic generator (not indicated in the drawing).

Neben den aufgezählten Schaltelementen ist das System mit veränderlichen Hilfswiderständen 25 bzw. 26 ausgerüstet, die zur Abstimmung der Schaltung vorgesehen sind. In addition to the switching elements listed, the system can also be changed Equipped with auxiliary resistors 25 and 26, which are provided for tuning the circuit are.

Das System der selbsttätigen Nachstellung des Extremum-Minimums der Schnittkräfte an der Ultraschallwerkzeugmaschine zum Bohren und spanhebenden Bearbeiten der Bohrungen arbeitet wie folgt. The system of automatic adjustment of the extremum minimum of the Cutting forces on the ultrasonic machine tool for drilling and machining the drilling works as follows.

Als Arbeitsinformation tritt ins System die Angabe über die Momentanwerte der Axialkraftoder des Drehmoments am Schnoidwerkzeung ein und es wird . sofort die Frequenz; des Generators der Ultraschallschwingungen, bei de # die genannten Werte die kleinsten Größen annehmen, eingestellt. The information about the instantaneous values enters the system as work information the axial force or the torque on the Schnoidwerkzeung and it becomes. immediately the frequency; of the generator of the ultrasonic vibrations, at de # those mentioned Values assume the smallest sizes, set.

Die Wirkungsweise der Einrichtung beruht auf dem Prinzip der Extremwertregelung mit gerichtetem Suchen des Minimums. The mode of operation of the device is based on the principle of extreme value control with a directed search for the minimum.

Die Grundlage der Anwendung dieses Prinzips lie derin, daß die Abhängigkeit der Schnittkräfte der Ultraschallwerkzeugmaschine von der Schwingung@frequenz des Arbeitswerkzeugs einen ausgeprägten Extremalverlauf aufweist und mit diesem # System das selbsttätige Aufsuchen und Aufrecht erhalten des aufgesuchten Extremum-Minimums verwirklicht wird. The basis of the application of this principle is that of dependence the cutting forces of the ultrasonic machine tool from the oscillation @ frequency of the Working tool has a pronounced extreme course and with this # system the automatic search for and maintenance of the extremum minimum that has been visited is realized.

Zum Messen der Momentanwerte der am Werkzeug eingreifenden Schnittkräfte wird der magnetoelastische Arbeitageber 4 von Drosselart mit Temperaturkompensation vermittels des zweiten unbelasteten Gebers 5 ausgenutzt. For measuring the instantaneous values of the cutting forces acting on the tool the magnetoelastic working transducer 4 becomes throttle type with temperature compensation by means of second unloaded encoder 5 exploited.

Die Meßeinrichtung 3 wird durch Strom technischer. The measuring device 3 becomes more technical through current.

Frequenz aus der Stromquelle 1 gespeist. Durch Änderung des Widerstandes 25 wird die elektrische Null der Schaltung eingestellt.Frequency fed from the power source 1. By changing the resistance 25 the electrical zero of the circuit is set.

Zur Durchführung der Suche des Minimum@ der Schnittkräfte ist im system die Suchsignalquelle 20 engewandt, die einen Transformator mit einstellbarer Ausgangsspannung darstellt. lis Stellglied des System dient eine Reaktanzstnfe mit Ausgang@widerstand kapazitiver Art, die in. die Schaltung des Ultraschall, generators Cin der Zeichnung nicht angedeutet) eingebaut ist und mit Hilfe von nach ihrem Wert verhältnismäßig kleineren elektrischen Signalen die Frequenz der erregten Schwingungen in weiten Grenzen verändern läßt. To carry out the search for the minimum @ of the cutting forces, im system, the search signal source 20, which has a transformer with adjustable Represents output voltage. lis actuator of the system is used with a reactance stage Output @ resistance of capacitive type, which is used in the circuit of the ultrasonic generator Cin the drawing not indicated) is incorporated and with the help of according to their value relatively smaller electrical signals the frequency of the excited vibrations can be changed within wide limits.

Das Suchsignal tritt aufs Stouergitter der Reaktanzstufe silber den Stromkreis 24 u veräudert periodisch deren Kapazität. Dementsprechend verändern sich auch die Frequenzen der erregten Schwingungen periodisch. The search signal occurs on the safety grille of the reactance stage silver Circuit 24 u periodically displaces its capacity. Change accordingly the frequencies of the excited vibrations also change periodically.

Die Frequenznodulation der durch den Ultraschallgenerator erzeugten Schwingungen verursacht eine periodische Veränderung der Schwingungsamplitude des Werks@ugsin der Schnitt-Zone, was eine periodische # Änderung der am Arbeitageber 4 aufgenommenen Schnittkraft hervorruft. The frequency modulation generated by the ultrasonic generator Oscillations cause a periodic change in the oscillation amplitude of the Werks @ ugsin the cut zone, which is a periodic # change of the worker 4 generated cutting force.

Das modulierte Signal vom Arbeitsgeber 4 wird mit Hilfe der Grätzschaltungen 6 und 7 gleichgerichtet und tritt zui Eingang des Verstärkers 8 mit dem Hochpaßfilter. Durch Veränderung des Widerstandes 26 wird die erforderliche E«pfindlichkeit der Schaltung eingestellt. Das verstärkte Signal wird über den Traasforaator 9 auf den in Ringachaltung zuse-engestellten phasenempfindlichen Detektor 10 gegeben. The modulated signal from employer 4 is using the Graetz circuits 6 and 7 rectified and enters the input of amplifier 8 with the high-pass filter. By changing the resistor 26, the required Sensitivity of the circuit set. The amplified signal is transmitted through the Traasforaator 9 given to the phase-sensitive detector 10, which is set in the ring circuit.

Zur synchronen Gleichrichtung im Detektor kommt als Bezugsspannung das Suchsignal aus der quelle 2D über den Transformator 23 zur Anwendung.The synchronous rectification in the detector is used as a reference voltage the search signal from the source 2D via the transformer 23 for application.

Am Ausgang des Detektors 10 ist das gepolte Dreistellungsrelais 11 geschaltet, das über die Zwischenrelais 13 und -14 die Arbeit des Gleichstrommotors 17 steuert. The polarized three-position relay 11 is at the output of the detector 10 switched, the work of the DC motor via the intermediate relays 13 and -14 17 controls.

Bei einer Änderung der Lage des @@@i@@@@ aus der Lage des dynamischen Glei@bgewicht@ ändert sich die Phase der Einhüllenden des modulierten Bignals des Gebers 4 und wächst gleichzeitig die Amplitude dieser Einhüllenden an. When changing the position of the @@@ i @@@@ from the position of the dynamic Glei @ bgewicht @ changes the phase of the envelope of the modulated signal of the Encoder 4 and at the same time the amplitude of this envelope increases.

Das Helzis 11 spricht an und bringt die Schaltkontakte 15 tinal6 in der Steuerschaltung des BIfotorx 17 in eine bestimte Stellung. The Helzis 11 responds and brings the switching contacts 15 tinal6 in the control circuit of the BIfotorx 17 in a certain position.

Dieser letztere verstellt den Schleifkontakt 18 des Spannungsteilers 19 und verändert damit die Gittervorspannung der Reaktanzröhre und dementsprechend auch die Froquenz der erregten Schwingungen. The latter adjusts the sliding contact 18 of the voltage divider 19 and thus changes the grid bias of the reactance tube and accordingly also the frequency of the excited vibrations.

Wird der Kleinstwert der Meßschnittkraft erreicht, so verkleinert sich die Amplitude des Ausgangssignals des Gebers 4, das Relais 11 wird stromlos gelegt und das System kommt zu einem dynamischen Gleichgewicht. If the minimum value of the measuring cutting force is reached, then it is reduced the amplitude of the output signal from the encoder 4, the relay 11 is de-energized and the system comes to a dynamic equilibrium.

Das Relais 21 sorgt für die betriebsgemäße Bereitstellung der S*euerschaltung des B-Motors 17 sofort nach der Einschaltung des Suchsignals mit der Quelle 20. The relay 21 ensures the operational provision of the control circuit of the B-engine 17 immediately after switching on the search signal with the source 20.

Das System befindet sich im dynamischen Gleichgewicht so lange, bis eine Abweichung der dem Minimalwert der Schnittkräfte entsprechenden Lage des Minimums auftritt, The system is in dynamic equilibrium until a deviation of the position of the minimum corresponding to the minimum value of the cutting forces occurs,

Claims

PATENT CLAIM: Ultras challwerkz eugmas chine for drilling and cutting ends Machining of holes, not shown by a system for automatic adjustment of the minimum of the cutting forces with a phase-sensitive Detector (10), at one input of which is a device measuring the cutting forces (3) with a downstream amplifier (8) and at its other input a search signal source (20) is, while the output of the phase-sensitive detector (10) to a polarized Relay (11) is connected, which controls the operation of a DC motor (17), whose shaft kinematically with the sliding contact (18) of a voltage divider (19) is connected, this divider electrically to the control circuit of the ultrasonic generator is coupled.