|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для механической обработки торцевых кромок трубных изделий: тройников, отводов, катушек, переходов и т.д. Способ включает контроль и измерение размеров трубной заготовки сканированием лазерным триангуляционным датчиком (1) с последующим выполнением проходов резца (3) для обработки заготовки с использованием управляющей программы. Сканирование производят по наружному или внутреннему диаметру заготовки трубного изделия (2) в плоскости торца (6), после механической обработки в соответствии с заданной длиной L детали трубопровода. По результатам измерений осуществляют построение сглаженной траектории (3) движения инструмента-резца (3). Обработку ведут проходами резца (3) в два этапа. На первом этапе на максимальных режимах резания производят черновую обработку торца (6) и предварительной фаски кромки торца заготовки без копирования реального контура трубного изделия, затем на втором этапе осуществляют чистовую обработку кромки, с использованием построенной сглаженной траектории (3). 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для механической обработки торцевых кромок трубных изделий: тройников, отводов, катушек, переходов и т.д. Способ включает контроль и измерение размеров трубной заготовки сканированием лазерным триангуляционным датчиком (1) с последующим выполнением проходов резца (3) для обработки заготовки с использованием управляющей программы. Сканирование производят по наружному или внутреннему диаметру заготовки трубного изделия (2) в плоскости торца (6), после механической обработки в соответствии с заданной длиной L детали трубопровода. По результатам измерений осуществляют построение сглаженной траектории (3) движения инструмента-резца (3). Обработку ведут проходами резца (3) в два этапа. На первом этапе на максимальных режимах резания производят черновую обработку торца (6) и предварительной фаски кромки торца заготовки без копирования реального контура трубного изделия, затем на втором этапе осуществляют чистовую обработку кромки, с использованием построенной сглаженной траектории (3).
Евразийское (21) 201500849 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.02.28
(22) Дата подачи заявки 2015.07.31
(51) Int. Cl.
B23K37/00 (2006.01) B23B 25/06 (2006.01) B23Q 17/20 (2006.01)
(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОД СВАРКУ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
(96) 2015/EA/0108 (BY) 2015.07.31
(71) Заявитель:
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ИТЦ СТАНЭКСИМ" (BY)
(72) Изобретатель:
Стацевич Сергей Зигмонтович, Лещев Виктор Николаевич, Казаринов Евгений Сергеевич, Вышемирский Владислав Геннадьевич, Титов Алексей Васильевич, Кривошеев Дмитрий Николаевич, Жданович Павел Олегович (BY)
(74) Представитель:
Самцов В.П. (BY)
(57) Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для механической обработки торцевых кромок трубных изделий: тройников, отводов, катушек, переходов и т.д. Способ включает контроль и измерение размеров трубной заготовки сканированием лазерным триангуляционным датчиком (1) с последующим выполнением проходов резца (3) для обработки заготовки с использованием управляющей программы. Сканирование производят по наружному или внутреннему диаметру заготовки трубного изделия (2) в плоскости торца (6), после механической обработки в соответствии с заданной длиной L детали трубопровода. По результатам измерений осуществляют построение сглаженной траектории (3) движения инструмента-резца (3). Обработку ведут проходами резца (3) в два этапа. На первом этапе на максимальных режимах резания производят черновую обработку торца (6) и предварительной фаски кромки торца заготовки без копирования реального контура трубного изделия, затем на втором этапе осуществляют чистовую обработку кромки, с использованием построенной сглаженной траектории (3).
МПК: В23В25/06 (2006.01) B23Q17/20 (2006.01)
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОД СВАРКУ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для механической обработки торцевых кромок под сварку трубных изделий в т.ч. тройников, отводов, катушек, переходов на станках с ЧПУ.
Известен ряд способов обработки трубных изделий под сварку на станках ЧПУ с использованием моделирования профиля трубы для обеспечения точности обработки поверхности среза [1, 2]. Так в заявке [1] раскрыт способ контактной сварки труб с моделированием наружного профиля трубы при одновременной двусторонней обработке с автоматическим торможением устройств. В патенте [2] предложен способ адаптивной обработки изделий на станках ЧПУ. Способ включает установку заготовки на станке, измерение геометрических параметров, предназначенных к обработке, и базовых поверхностей заготовки, по результатам которых изменяют параметры технологического процесса и производят обработку инструментами с помощью управляющей программы. Измерения геометрических размеров осуществляют с использованием средств станка в виде измерительного датчика после установки заготовки и, при необходимости, между переходами обработки в непрерывном автоматическом режиме в соответствии с перемещениями щупа измерительного датчика. Для обеспечения распознавания или выделения конструкторско-измерительных элементов ЗБ-модели заготовки производят программное базирование, вычисляют оптимальное положение ЗО-модели относительно измеренных поверхностей, задают программу изменений параметров технологического процесса по оптимальному положению ЗБ-модели согласно функций, заложенных в упомянутую управляющую программу. Контрольные измерения обрабатываемых окончательно поверхностей заго
товки производят по алгоритмам, предварительно введенным в объединенную управляющую программу. Датчики для адаптивных измерений и режущие инструменты располагают в инструментальном магазине с возможностью в автоматическом режиме по командам управляющей программы производить их смену в шпинделе станка.
Недостатком известных способов является невозможность измерения внутренних контуров и отверстий, а так же то, что настройка измерительной системы не интегрирована в один автоматический непрерывный процесс с измерениями и обработкой детали.
Известен способ управления точностью обработки деталей на станках с ЧПУ с использованием силометрического датчика. Сигналы, поступающие с датчика на компьютер, программа сравнивает со значением силы резания, рассчитанным по известной зависимости. При их несовпадении значения параметров режимов резания перерассчитываются по заданным формулам.
Недостатком способа является контактный метод копирования заготовки и невозможность его применения для обработки торцевых кромок трубных изделий под сварку, вследствие попадания под копирное устройство стружки при обработке.
Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому изобретению способ механической обработки заготовок на станках с ЧПУ, выбранный в качестве прототипа [4]. Способ включает выполнение проходов резца с использованием управляющей программы обработки заготовки и контроль размеров заготовки. Для корректировки режимов обработки используют устройства обратной связи и осуществляют непрерывное измерение размеров в процессе обработки заготовки лазерными дальномерами. Измеренное значение размера заготовки подают в устройство обратной связи и в устройство отработки программы, с помощью которого осуществляют постоянное сравнение фактического размера заготовки с заданным размером для внесения
соответствующих корректировок в производимые перемещения резца с обеспечением соответствия расстояния до обрабатываемой поверхности при удалении припуска материала заготовки за несколько проходов заданному размеру заготовки в месте обработки. Одновременно в устройство обратной связи и в устройство отработки программы подают значение измеренной величины шероховатости обработанной поверхности для сравнения с заданной шероховатостью и если шероховатость обработанной поверхности выше заданной в управляющей программе, то производят остановку станка и корректируют режим механической обработки, после чего производят пуск станка.
Недостатком прототипа является невозможность применения способа для обработки торцевых кромок трубных изделий под сварку, так как в этом случае требуется копировать отклонения наружного или внутреннего контура (диаметра) трубы в плоскости торца, получаемого после механической обработки, в соответствии с заданной (строительной) длиной детали трубопровода и обеспечить высокую точность обработанной кромки трубы, для последующей стыковки торцов трубных деталей (тройников, отводов, переходов, катушек и др.) друг с другом. Недостатком также является низкая производительность известного способа, обусловленная непрерывным измерением размеров (полным копированием) заготовки на этапах черновой и чистовой обработки.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и оптимизация процесса подготовки трубных изделий под сварку.
Техническим результатом изобретения является повышение производительности, точности и чистоты механической обработки торцевых кромок трубных изделий под сварку.
Технический результат достигается тем, что в способе механической обработки заготовки детали трубопровода на станках с числовым программным управлением, снабженных устройствами обратной связи и отработки
управляющей программы, включающем контроль и измерение размеров трубной заготовки путем сканирования оптическим лазерным средством и последующее выполнение проходов резца для обработки заготовки с использованием управляющей программы, согласно изобретению, сканирование производят по наружному или внутреннему диаметру заготовки трубного изделия в плоскости торца, получаемого после предварительной механической обработки, в соответствии с заданной длиной L детали трубопровода, затем по результатам измерений осуществляют построение сглаженной траектории движения инструмента-резца, для уменьшения амплитуды возвратно-поступательных перемещений каретки план-суппорта станка при копировании контура трубного изделия за один оборот, а обработку ведут проходами резца в два этапа, при этом на первом этапе на максимальных режимах резания производят черновую обработку торца и предварительной фаски кромки торца заготовки без копирования реального контура трубного изделия, затем на втором этапе осуществляют чистовую обработку кромки, с использованием построенной сглаженной траектории.
В качестве оптического лазерного средства используют лазерный триангуляционный датчик.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1-12.
На фиг. 1 представлен фрагмент принципиальной схемы обработки трубных изделий на станке с ЧПУ.
На фиг. 2-11 приведены диаграммы примера пошагового построения сглаженной траектории.
На фиг. 12 - пример торцевой кромки трубной детали после обработки.
Способ реализуют следующим образом.
На стол 4 станка 7 с ЧПУ устанавливают подлежащую обработке заготовку трубного изделия 2 и посредством устройства обратной связи (на чер
теже не показано) и отработки управляющей программы производят сканирование заготовки трубного изделия 2 лазерным триангуляционным датчиком 1, установленным на план-суппорте 5. Сканирование производят в плоскости торца 6 по наружному или внутреннему диаметру D заготовки с толщиной стенки S (см. фиг. 12), который получают после предварительной механической обработки в размер в соответствии с заданной (строительной) длиной L. Затем, по результатам сканирования осуществляют построение сглаженной траектории контура для обработки трубного изделия 2 с учетом поля допуска на определяющий размер кромки торца 6. При этом обеспечивают заданные чертежом размеры: С - ширину кольцевого притупления, В -высоту фаски и а - присоединительный размер детали трубопровода или переходного кольца к нему (далее определяющий размер). Указанные размеры задают от наружного или внутреннего диаметра D заготовки трубного изделия 2, не подлежащего механической обработке (см. фиг. 12). Сглаженную траекторию 3 контура заготовки трубного изделия 2 строят в плоскости торца 6 в границах линий Д и Е (см. фиг.2), отложенных от реального сканированного наружного или внутреннего контура заготовки диаметром D (далее линия Г) в "плюс" и "минус" на величину половины поля допуска на определяющий размер. Далее выполняют обработку заготовки трубного изделия 2 в два этапа проходами режущего инструмента - резцом 3 с использованием управляющей программы. На первом этапе на максимальных режимах резания производят черновую обработку торца и предварительной фаски торцевой кромки без копирования реального контура трубного изделия. На втором этапе с использованием построенной сглаженной траектории осуществляют чистовую обработку фаски на торце 6, выдерживая заданные углы у, р
и геометрические размеры С, В, а (см. фиг. 12), что обеспечивает в дальнейшем качественное соединение и сварку деталей трубопровода.
На чертежах (фиг.2 - 11), в качестве примера, пошагово поясняется процесс графического построения сглаженной траектории движения инстру
мента-резца 3 с целью уменьшения амплитуды возвратно-поступательных перемещений каретки план-суппорта станка при копировании контура трубного изделия 2 за один оборот. Началом первой прямой (точка 1 на фиг.2) выбирают первую точку линии Г и проводят линию до самой удаленной точки линии Д или Е (точка 2 на фиг.2). При этом полученная линия 1-2 не должна выходить из области образуемой линиями Д или Е (далее коридор). Построение всех последующих прямых линий производят следующим образом: начало каждой следующей прямой находится в точке принадлежащей предыдущей прямой (точка 3, фиг.З). При этом, из всех точек предыдущей прямой за начальную выбирают ту, при которой строящаяся следующая прямая 3-4 достигает максимально возможно удаленной точки линии Д или Е (точка 4, фиг. 3) и при этом не выходит за границы коридора. При построении некоторой прямой для конечной точки линии Г (прямая линия 11-12 с началом в точке 13, фиг. 4), производят дублирование линий Г, Д и Е со всеми ранее построенные прямыми и производят дальнейшее построение. Таким образом, следующую точку (точка 14, фиг.5) получают уже на дублированных линиях Г', Д' и Е'. Затем построение прямых продолжают до тех пор, пока некоторая прямая не совпадет с уже построенной ранее прямой (см. фиг.6, прямые линии 3-4 и 17-18). После указанного совпадения, отбрасывают все лишние участки и получают траекторию Ж (см. фиг.7).
После этого выполняют сглаживание траектории Ж путем закругления углов ф по определенному алгоритму (см. фиг.8, 9, 10). Для этого находят центр вписанной окружности, который лежит на биссектрисе каждого угла ф между пересекающимися прямыми, из которых образован замкнутый контур. Отрезки PC и РВ касательных прямых проведенных к вписанной окружности равны половине длины кратчайших из прямых образующих угол ф и равны между собой (PC = РВ), а отрезок АР меньше PD (фиг.9) и, следовательно, РС=РВ=1/2* РА. Далее, зная величину угла между отрезками прямых и длину отрезков РВ и PC, находят радиус окружности по формуле: R = PC ¦ tg- .
Далее, если построенная дуга окружности выходит за границы коридора уменьшают значения PC до тех пор пока дуга ВС не будет в границах коридора (фиг. 10). После построения всех дуг, сглаживающих углы ф, получают конечную сглаженную траекторию 3 (фиг. 11) движения инструмента-резца 3, которая обеспечивает уменьшение амплитуды возвратно-поступательных перемещений каретки план-суппорта 5 станка 7 при копировании за один оборот.
Таким образом, разработанный способ обработки трубных изделий под сварку, включающий использование сглаженной траектории (3) контура обрабатываемого изделия, позволяет значительно уменьшить амплитуду возвратно-поступательных перемещений каретки план-суппорта (5) станка с ЧПУ при копировании. В результате существенно увеличивается скорость резания, повышается производительность процесса обработки изделий и улучшается качество поверхности торцов трубных изделий вследствие получаемой высокой чистоты механической обработки торцевых кромок трубных.
Как следует из уровня техники, изобретение удовлетворяет условиям патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень", а также "промышленная применимость", что вытекает из выше приведенного описания заявки.
Источники информации:
1. CN№ 101733481 (А), 16.06.2010.
2. RU № 2528923 С2, 20.03.2012.
3. RU№ 2379169 С1, 20.01.2010.
4. RU № 2544713 С1, 20.03.2015 (прототип).
Формула изобретения
1. Способ механической обработки заготовки детали трубопровода на станках с числовым программным управлением, снабженных устройствами обратной связи и отработки управляющей программы, включающем контроль и измерение размеров трубной заготовки (2) путем сканирования оптическим лазерным средством и последующее выполнение проходов резца (3) для обработки заготовки (2) с использованием управляющей программы, отличающийся тем, что сканирование производят по наружному или внутреннему диаметру (D) заготовки трубного изделия (2) в плоскости торца (6), получаемого после механической обработки в соответствии с заданной длиной L детали трубопровода, затем по результатам измерений осуществляют построение сглаженной траектории (3) движения инструмента-резца (3), для уменьшения амплитуду возвратно-поступательных перемещений каретки план-суппорта (5) станка (7) при копировании контура трубного изделия за один оборот, а обработку ведут проходами резца (3) в два этапа, при этом на первом этапе на максимальных режимах резания производят черновую обработку торца (6) и предварительной фаски кромки торца заготовки без копирования реального контура трубного изделия (2), затем на втором этапе осуществляют чистовую обработку кромки, с использованием построенной сглаженной траектории (3).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оптического лазерного средства используют лазерный триангуляционный датчик (1).
1.
1.
1.
1.
1.
Фиг Л 2
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42
Номер евразийской заявки: 201500849
Дата подачи: 31 июля 2015 (31.07.2015) Дата испрашиваемого приоритета:
Название изобретения: Способ обработки трубных изделий под сварку на станках с числовым
программным управлением
Заявитель: ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ИТЦ СТАНЭКСИМ"
I | Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) I I Еди нство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
В23К37/00 (2006.01) В23В 25/06 (2006.01) B23Q 17/20 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
В23К 37/00, В23В 1/00, 5/00, 5/08, 5/16, 25/06, B23Q 17/00, 17/20
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
D, А А А
RU 2397854 С2 (ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ МЕТАКОН РИМ) 27.08.2010
RU 2544713 С1 (КОПЫЛОВ ГЕННАДИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ) 20.03.2015 SU 869975 А1 (Б.А. КАГАНОВИЧ) 17.10.1981
RU 101958 Ul (XOMEHKO ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ и др.) 10.02.2011
1-2
1-2 1-2 1-2
последующие документы указаны в продолжении графы В ГТ данные о патентах-аналогах указаны в приложении
Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
"Т" более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения "X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
"Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с другими документами той же категории
" &" документ, являющийся патентом-аналогом
"L" документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска:
12 января 2016 (12.01.2016)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 125993,Москва, Г-59, ГСП-3, Бережковская"наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо
Телефон № (499) 240-25-91
О.Шанова
(19)
(19)
(19)
(19)
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОД СВАРКУ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОД СВАРКУ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Фиг.2
Фиг.2
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОД СВАРКУ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОД СВАРКУ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Фиг.5
Фиг.5
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОД СВАРКУ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОД СВАРКУ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Фиг. 11
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОД СВАРКУ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОД СВАРКУ НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Фиг. 11
|
