Устройство управления процессом резания

 

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ, содержащее расположенные последовательно на оптической оси, проходящей через вершину режущего клина инструмента, источник излучения, объектив и фотоприемное устройство, выполненное в виде линейки приборов с зарядовой связью, выход которой подключен через аналого-цифровой преобразователь к входу процессора числового программного управления станка, причем объектив установлен между указанными инструментом и фотоприемным устройством, отличающееся тем, чтс, с целью повышения точности управления, в него введены щелевая узкопольная диафрагма и.опорная полуплоскость, причем последняя размещена в одной плоскости с вершиной режущего клина инструмента, центр проекции щелевой узкопольной диафрагмы на указанную плоскость с центром щели, образованной опорной полуплоскостью с S и упомянутой вершиной, большая сторова этой проекции ориентирована по (Л нормали к рабочей кромке опорной полуплоскости , обращенной к вершине режущего клина инструмента, источник излучения выполнен когерентным, а входная апертура фотоприемного устд ройства совмещена с задней фокальной плоскостью объектива. о О5 оо ел со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„107685

3t5D G 02 В 27 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3542194/18-10 (22) 26.01.83 (46) 28.02.84. Вюл. 9 8 (72) С.Д.Коломиец, A.Þ.Kðèâîøëûêîâ, В.А.Остафьев, В.A.Ðóìáåutòà и Р.С.Тымчик (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (53) 535.8 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 772730, кл. В 23 В 25/06,12.09.79.

2. Rundgvist В. Qnderect Size

Control in NC-Turning."Сirp Annals

1982. Manufacturing Technology".

V. 31/1, 1982, р. 259-261 (прототип ). (54)(57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ, содержащее расположенные последовательно на оптической оси, проходящей через вершину режущего клина инструмента, источник излучения, объектив .и фотоприемное устройство, выполненное в виде линейки приборов с зарядовой связью, выход которой подключен через аналого-цифро вой преобразователь к входу процессора числового программного управления станка, причем объектив установлен между указанными инструментом и фотоприемным устройством, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтс, с целью повышения точности управления, в него введены щелевая уэкопольная диафрагма.и опорная полуплоскость, причем последняя размещена в одной плоскости с вершиной режущего клина инструмента, центр проекции щелевой узкопольной диафрагмы на указанную плоскость совмещен с центром щели, образованной опорной полуплоскостьв и упомянутой вершиной, большая сторона этой проекции ориентирована по нормали к рабочей кромке опорной полуплоскости, обращенной к вершине режущего клина инструмента, источник излучения выполнен когерентным, а входная апертура фотоприемного устройства совмещена с задней фокальной плоскостью объектива.

Изобретение относится к оптическом«у приборостроению, а именно оптическим llpèáopам используемым при металлообработке, и может быть применено для управления процессом резания на токарных станках с числовым программным управлением.

Известно устройство управления системой СПИД, содержащее привод про-дольной подачи, устройство сравнения и канал управления по отрицательной

)0 обратной связи, предназначенное для коррекции относительного положения инструмента и детали 11.

Однако управление процессом метал-лообработки производится по косвенным15 параметрам упругих деформаций звеньев системы СПИД, вследствие чего ука:занное устройство имеет низкую точ- ность формирования управляющих команд

«а коррекци о относительного положения инструмента и детали.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство управления процессом резания, содержащее расположенные последовательно на оптической оси, проходящей через вершину режущего клина инструмечта, источник излугения, объектив и фотоприемное устройство, выполненное в виде линейки приборов с зарядовой связью, выход которой подключен через аналого-цифровой преобразователь к входу процессора числового программного управления станка, причем объектив установлен между указанными инструмен-ом и фотоприемным устройством.

Объектив формирует изображение боковой поверхности режущего инструмента в плоскости входной апертуры ли.нейки фотоприемников f2 ). 40

Недостаток известного устройства заключается в относительно низкой точности контроля величины износа режущего инструмента, которая определяется размерами элементов фотопри-45 емного устройства и находится в пределах 10-20 мкм. Это влечет за собой снижение точности управления процессом металлообработки в целом.

Цель изобретения — повышение точ50 ности управления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления процессом резания, содержащее расположенные последователь«io на оптической оси, проходящей через верши55 ну режущего клина инструмента, источник излучения, объектив и фотоприемное устройство, выполненное в виде линейки приборов с зарядовой связью, выход которой подключен че- 60 реэ аналого-цифровой преобразователь к входу процессора числового программного управления станка, причем объектив установлен между указанны-. ми инструментом и фотоприемным уст- g5 ройством, введены целевая узкопольная диафрагма и опорная полуплоскость, причем последняя размещена в одной плоскости с вершиной режущего клина инструмента, центр проекции щелевой узкопольной диафрагмы на укаэанную плоскость совмещен с центром щели, образованной опорной полуплоскостью и упомянутой вершиной, большая сторона этой проекции ориен-. тирована по нормали к рабочей кромке спорной полуплоскости, обращенной к вершине режущего клина инструмента, источник излучения выполнен когерентным, а входная апертура фотоприемного устройства совмещена с задней фокальной плоскостью объекгива .

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства.

Устройство управления процессом резания состоит из оптической преобразующей системы для формирования дифракционного изображения щели, фотоприемного устройства и электронной системы анализа выходного сигнала и управления .процессом металлообработки.

Оптическая преобразующая система содержит расположенные последовательно на одной оптической оси лазер 1 источник когерентного излучения, поворотную призму 2, щелевую уэкопольную диафрагму 3, щель 4, образованную дополнительной опор«1ой полуплоскостью 5 и вершиной режущего клина инструмента 6, оборачивающую прямоугольн чэ призму 7, вторую поворотную призму 8 и Фурье-объектив 9. В задней фокальной плоскости Фурье-объектива 9 расположена входная апертура фотоприемного устройства, выполненного на основе линейки 10 приборов с зарядовой связью, выхоц которой через аналого-цифровой преобразователь 11 подключен к процессору

12 числового программчог угравления станка. Процессор 12 подключен к сервоприводам 13 исполнительного механизма суппорта 14 станка. При этом центр проекции диафрагмы 3 на плоскость щели 4 совмещен с центром этой щели, а большая сторона указанной проекции ориентирована по нормали к рабочей кромке опорной полуплоскости 5, обращенной к вершине режущего клина инструмента 6„

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Перед началом металлообработки инструмент G в суппорте 14 перемещают в исходную нулевую позицию. Пучок излучения лазера 1 поворачивается призмой 2 и направляется на узкопольную целевую диафрагму 3. Далее пучок, сформированный ди-фрагмой 3 и имеющий прямоугольную форму шириной порядка 40-200 мкм и длиной

1076859

Составитель В. Кравченко

Редактор А. Лежнина Техред Л.Мартяшова Корректор И. Муска

Заказ 742/43 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3000-3500 мкм, дифрагирует на щели

4 от полуплоскости 5 и вершины режущего клина инструмента 6. Дифрагированный световой поток оборачивается и направляется призмами 7 и 8 в Фурье-объектив 9, который формирует дифракционное изображение щели 4 в своей задней фокальной плос кости на фотоприемном устройстве линейки 10 приборов с зарядовой связью. Выходной сигнал фотоприемного устройства преобразуется аналогоцифровым преобразователем 11 в цифровой код и поступает в процессор

12. Дифракционное изображение щели состоит из эквидистантно расположенных перпендикулярно оптической оси максимумов светового потока. Линейное расстояние между этими максимумами на входной апертуре линейки 10 обратно пропорционально ширине щели

4 и прямо пропорционально фокусному расстоянию объектива 9. Поэтому перед началом работы суппорт устанавливают в такое положение, чтобы расстояние между двумя максимумами дифракционного изображения щели 4 достигало программно заданной величины, что соответствует определенному значению ширины щели 4. Такое положение суппорта 14 станка запоминается блоком памяти процессора 12, и станок готов к началу работы. Затеь. о суще ствляет ся обработка з а готовки детали на требуемый размер, при которой происходит износ вершины режущего клина инструмента 6. По истечении программно заданного времени или по окончании обработки детали процессор 12 посредством исполнительного механизма 13 возвращает суппорт 14 в исходную нулевую позицию. В этом случае ширина щели 4 будет больше наперед заданной на величину износа вершины режущего клина инструмента

15 6, что определяется микропроцессором 12 по расстоянию между двумя максимумами дифракционного изображения. В соответствии с величиной износа вершины режущего клина осущест2О вляется коррекция программы и соответственно режимов металлообработки.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом-прототипом позволяет повысить точность контроля износа режущего инструмента и управления процессом резания с 10-20 до 1-2 мкм, что о6еспечивает повышение качества изготовления деталей.