Устройство для измерения скорости износа режущего инструмента

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА , содержащее термопару деталь режущий инструмент, закрепленный . в суппорте станка, лазер, два акустооптических модулятора и Фурье-объектив , отличающееся тем,что с целью повышения точности измерения , оно снабжено расположенными на одной оптической оси интенферометром Маха-Цандера, фокусирующей линзой, последовательно соединенными однокоординатным приемником зарядовой связи, блоком управления, аналогоцифровым преобразователем, решающим блоком, цифро-аналоговым преобразователем и сервоприводом поперечной подачи суппорта режущего инструмента , выход блока управления связан с входом однокоординатного приемника зарядовой связи, интерферометр Маха-Цандера оптически связан с лазером и Фурье-объективом, однокоординатный приемник зарядовой связи расположен в плоскости фокусировки Фурье-объектива, поканально и последовательно соединенными двумя S датчиками ЭДС резания, расположен (Л ными на суппорте режущего инструмента , двумя усилителями и двумя генераторами амплитудной модуляции, выходы которых соединены с входами первого и второго акустооптических модуляторов, двумя парами полупрозрачных зеркал, причем каждая пара и соответствующий акустооптический модулятор расположены в плечах ин00 00 терферометра Маха-Цандера. ел 00

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19> ((1) (s» G 01 N

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

lg/ г с

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3764316/25-28 (22) 03.07 ° 84 (46) 30.10.85. Бюп. № 40 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им, 50-летия .

Великой Октябрьской социалистической революции (72) Г.С. Тымчик (53) 620.179.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 523331, кл . G 01 N 3/58, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ 970191, кл. G 01 N 3/58, 1981 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ ИЗНОСА РЕЖУЦЕГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее термопару деталь режущий инструмент, закрепленный, в суппорте станка, лазер, два акустооптических модулятора и Фурье — объектив, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что с целью повышения точности измерения, оно снабжено расположенными на одной оптической оси интенферометром

Маха †Цанде, фокусирующей линзой, последовательно соединенными однокоординатным приемником зарядовой связи, блоком управления, аналогоцифровым преобразователем, решающим блоком, цифро- аналоговым преобразователем и сервоприводом поперечной подачи суппорта режущего инструмента, выход блока управления связан с входом однокоординатного приемника зарядовой связи, интерферометр Маха-Цандера оптически связан с лазером и Фурье-объективом, однокоординатный приемник зарядовой связи расположен в плоскости фокусировки Фурье-объектива, поканально и последовательно соединенными двумя датчиками ЭДС резания, расположенными на суппорте режущего инструмента, двумя усилителями и двумя генераторами амплитудной модуляции, выходы которых соединены с входами первого и второго акустооптических модуляторов, двумя парами полупрозрачных зеркал, причем каждая пара и соответствующий акустооптический модулятор расположены в плечах интерферометра Маха-Цандера.

1188581

Изобретение относится к металчообрабс>тке и может быть использовано для исследования скорости износа режущего инструмента, а также в системах управления процессов обработки деталей на металлорежуцих станках гибких автоматизированных производственных систем.

Цель изобретения — повышение точности измерения. i0

На чертеже приведена функциональ— ная блок-схема устройства для измерения скорости износа режущего инструмента.

У< тройство содержит термопару 15 деталь 1 — режущий инструмент 2, закрепленный на суппорте станка (непоказан), лазер 3, два акустооптических модулятора 4,, 5 и Фурье— объектив 6. Устройство снабжено ин- 2О терферометром Маха-Цандера, представляющим собой первую призму †к

7, два зеркала 8, 9 и вторую призму-куб 10, располох енными на одной оптической оси, фокусирующей 25 линзой 11 и однокоординатным прием— ником 12 зарядовой связи, последова— тельно соединенными блоком 13 управления, аналого-цифровым преобразователем 14, решающим блоком 15, Зп цифроаналоговым преобразователем 16, и сервоприводом 17, поперечной нов дачи суппорта режущего инструмента.

Выход блока 13 управления связан со входом однокоординатного приемника 12 зарядовой связи. Интерферометр Маха-Цандера оптически связан с лазаром 3 и Фурье-объективом 6.

Устройство снабжено последова— тельно соединенными двумя датчиками 18 и 19 ЭДС резания, расположенными на суппорте режущего инструмента, двумя усилителями 20, 21 и двумя генераторами 22 и 23 амплитудной модуляции, выходы которых соединены с входами первого и второго акустооптических модуляторов 4 и 5, двумя парами полупрозрачных зеркал 24, 25 и 26, 27, причем каждая пара и соответствующий акустооптический модулятор расположены в плечах интерферометра Маха-Цандера, Устройство работает следующим образом.

Вьm. дные сигналы ЭДС от датчиков 18 и 19 поступают через усилители 20 и 21 на входы генераторов 22 и 23 амплитудной модуляции, где ими осуществляется амплитудная модуляция высокочастотной гармонической несущей, частота которой равна резонансной частоте работы акустооптических модуляторов. Таким образом, на входы акустооптических модуляторов 4 и 5 поступают амплитудно †модулированн сигналы ЭДС, которые возбуждают в них акустические пространственные волны в виде фазовой дифракционной решетки.

Далее выходной световой поток лазера 3 разделяется призмой-кубом 7 в двух взаимно перпендикулярных направлениях и распространяется в обоих плечах интерферометра МахаЦандера, образованного призмами кубами 7 и 10, зеркалами 8 и 9. На пути распространения первого пучка расположены полупрозрачные сферические зеркала 24 и 25, а на пути второго пучка — зеркала 26 и 27.

Путем юстировки этих зеркал формируются на их выходе гауссовые пучки генерации высших поперечных мод, которые описываются, как известно соответствующими полиномами Гаусса-Эрмита. Для обработки сигналов

ЭДС в первом плече интерферометра формируется гауссовый пучек третьего порядка в виде ТЕМоз моды, а во втором плече — гауссовый пучек первого порядка в виде ТЕМц моды, Эти пучки освещают акустооптическими модуляторами 4 и 5 соответственно. а прошедшие через них световые лов токи совмещаются второй призмойкубом 10 и фокусируются линзой 11 и Фурье-объективом 6 на однокоордипатный приемник 12 зарядовой связи. Поскольку оба пучка коге— рентны, — на приемнике 12 они интерференционно взаимодействуют на вычитание, что достигается путем угловых поворотов зеркал 8 (либо 9) при сборке и юстировке оптической системы устройства, Из-за дифракции световых пучков

<на фазовых решетках акустооптических модуляторов 4 и 5 распределение светового поля на приемнике

12 является третьей производной спектра сигнала ЭДС, т.е. спектр сигнала ЭДС дифференцируется по пространственной частоте. Этот., спектр принимает приемник 12 по им1188581

Составитель О. Губерниева

Редактор Н. Горват Техред Л.Микеш Корректор М, Демчик

Заказ 6735/43 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пульсам синхронизации от блока 13 .управления, а выходной видеосигнал поступает через блок 13 управления на вход аналого-цифрового преобразователя 14, где он преобразуется в цифровой двоичный код. Этот код поступает в решающий блок 15, где осуществляется его цифровая обработка, в процессе которой вычисляется амплитуда составляющей спектра на частоте несущей гармонического сигнала генератора амплитудной модуляции. Эта амплитуда равна сумме амплитуд гармонической несущей и третьей производной спектра ЭДС на нулевой частоте, которая в свою очередь пропорциональна дисперсии временного сигнала ЭДС на выходе датчиков 18 и 19.

Причем последняя возрастает по мере увеличения скорости затупления (износа) режущей кромки резца. Таким образом, измерив амплитуду

5 производной спектра сигнала

ЭДС с помощью решающего блока 15, по сигналу приемника 12 формируются управляющие команды на коррекцию поперечного положения резца, !

О обеспечивающие компенсацию его размерного износа. Управляющая команда поступает через цифроаналоговый преобразователь 16 на серпопривод 17 суппорта с резцом и по этой команде осуществляется поперечное перемещение резца на величину его размерного износа, что обеспечивает требуемый диаметр детали при токарнойметаллообработке.