Бесконтактный измерительный прибор

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля целостности, степени износа и биения режущего инструмента на станках с ЧПУ, обрабатывающих центрах ГП модулях и для активного контроля деталей с прерывистыми и непрерывными внутрепними и наружными поверхностями. Целью изобретения является расщирение технологических возможностей прибора и повышение точности измерения. Поставленная цель достигается за счет уменьшения динамической погрешности и возможности измерения формы инструментального лезвия путем контроля в любой интересующей точке сканированием поверхности в заданной области. После обработки инструмент возвращается в начальную точку согласно программе . Возникающий при измерении электрический разряд содержит информацию о состоянии поверхности и форме лезвий инструмента в виде напряжения постоянного тока, которое для получения информации о форме профиля поверхности проходит Ф процесс стробирования, а для получения (П информации о качестве поверхности производится процесс сканирования сигнала. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1268374 (51) 4 В 23 1500 В 23 В 2506

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3906192/26-08 (22) 05.06.85 (46) 07.11.86. Бюл. № 41 (72) A. А. Аксенов и Ю. Г. Гареев (53) 621.9.08 (088.8) (56) Активный контроль в машиностроении.

Справочник. Под ред. Е. И. Педя, — М.:

Машиностроение, 1978. с. 157, 221.

Авторское свидетельство СССР № 582914, кл. В 23 В 25/06, 1976. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля целостности, степени износа и биения режущего инструмента на станках с ЧПУ, обрабатываюгцих центрах ГП модулях и для активного контроля деталей с прерывистыми и непрерывными внутренними и наружными поверхностями. Целью изобретения является расширение технологических возможностей прибора и повышение точности измерения. Поставленная цель достигается за счет уменьшения динамической погрешности и возможности измерения формы инструментального лезвия путем контроля в любой интересующей точке сканированием поверхности в заданной области. После обработки инструмент возвращается в начальную точку согласно программе. Возникающий при измерении электрический разряд содержит информацию о состоянии поверхности и форме лезвий инструмента в виде напряжения постоянного тока, которое для получения информации о форме профиля поверхности проходит процесс стробирования, а для получения информации о качестве поверхности производится процесс сканирования сигнала. 8 ил.

1268374 зовое отверстие 9 стола станка 10. Электроды датчика 4 через контакты переключателя 11 соединены с измерительным блоком 12, первый выход которого соединен с показывающим прибором 13, а второй — с первыми входами аналого-цифрового преобразователя 14, формирователя 15 импульсов стробирования и блоком 16 защиты, выход которого соединен с входом устройства 17 управления станком 10 с ЧПУ. Второй вход формирователя 15 и блока 16 защиты соединены соответственно с первым и вторым выходом задатчика 18 уставок. Выход аналого-цифрового преобразователя 14 соединен с входом цифрового отсчетного устройства 19. Формирователь 15 импульсов стробирования (фиг. 3) вырабатывает стробимпульс F для запуска аналого-цифрового

-50

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля целостности, степени износа и биения режущего инструмента (фрезы, сверла, зенкера и др.) на станках с ЧПУ, обрабатывающих модулях гибкой производственной системы ГПС, а также для актив- ° ного контроля деталей с непрерывными и прерывистыми поверхностями как =íàðóæè, так и внутри.

Цель изобретения — расширение тех о нологических возможностей прибора и повышение точности измерения, за счет уменьшения динамической погрешности и возможности измерения формы инструментального лезвия путем обеспечения контроля в любой интересующей точке сканированием поверхности в заданной области.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого бесконтактного прибора для контроля прерывистых поверхностей; на фиг. 2 — выходная характеристика изме20 рительного блока и временные диаграммы сигналов формирователя импульсов стробирования; на фиг. 3 — структурная схема формирователя импульсов стробирования; на фиг. 4 — принципиальная схема формирователя импульсов момента стробирования; на фиг. 5 — принципиальная схема одновибратора; на фиг. 6 — структурная схема блока защиты; на фиг. 7 — пример взаимного расположения прерывистой поверхности (фрезы) и электрода электрораз- Зр рядного датчика в момент стробирования; на фиг. 8 — пример способа ориентации прохождения линии измерения через ось контролируемой детали.

Бесконтактный измерительный прибор для контроля прерывистых поверхностей содержит измерительное устройство 1, состоящее из первого 2 и второго 3 электродов электроразрядного датчика 4, установленного на измерительной каретке 5, перемещаемой микрометрическим винтом 6 относи- 4р тельно основания 7, зафиксированного прецизионным штырем 8, установленным в бапреобразователя 14 на преобразование размерной информации и передачи ее в цифровое отсчетное устройство 19 в заданной точке поверхности контролируемого инструмента и содержит компаратор 20 напряжения, выполненный, например, на операционном усилителе, формирователь 21 импульса момента стробирования (фиг. 4) и одновибратор 22 (фиг. 5), выполненные оба, например, на элементах И-HF.. Задатчик 18 уставок (фиг. 4) содержит генератор 23 пилообразного напряжения ГПН, транзистор 24, резистор 25 для плавного задания величины уставки Г, соединенный через переключатель 26 с конденсаторами

27-29 и первым выходом задатчика 18 уставок, второй выход которого соединен с выходом делителя напряжения на резисторе 30 для задания величины уставки Uq для блока 16 защиты. Последний (фиг. 6) содержит пороговый элемент 31, выполненный по схеме триггера Шмитта, и элемент

32 задержки. Основание 7 имеет паз 33, являющийся взаимоответным выточке на эталонном штыре 8. В основании 7 установлен фиксатор 34, фиксирующий эталонный штырь 8 по контролируемому инструмен ту 35.

В предлагаемом приборе функционируют:

U6 — выходное напряжение измерительного блока 12, пропорциональное величине электроразрядного промежутка. Ug, -- напряжение, пропорциональное величине начального рассогласования д, ; Uq — напряжение на выходе задатчика 18, ограничивающее опасную зону работы электроразрядного датчика 4; Г, — строб-импульс для запуска аналого-цифрового преобразователя 14 на преобразование входного напряжения V в цифровой код и передачу

его на цифровое отсчетное устройство 19;

à — временная уставка задатчика 18, устанавливающая момент выработки стробимпульса F,; U< — сигнал на выходе компаратора 29; Uc — сигнал на выходе формирователя 21, длительность которого соответствует моменту стробирования относительно начала фазы сигнала F ; Г, Р— сигналы на экстренное выключение приво.<ов станка.

Измерительный прибор работает следующим образом.

Работу прибора рассматривают на примере контроля режущей кромки инструмента 35, например фрезы, на станке с

ЧПУ. По окончании обработки детали по программе режущий инструмент 35, например фреза, возвращается в начальную точку программы, в которой по нормали к образующей поверхности инструмента 35 установлены электроды 2 и 3 электроразрядного датчика 4. Между режущими кромками инструмента 35 и электродом 2 возникает

1268874

55 электрический разряд (фиг. 7), информация о котором через контакты переключателя 1 и измерительный блок 12 выдается на аналого-цифровой преобразователь 1, формирователь 15 импульсов стробирования и блок

16 защиты в виде напряжения постоянного тока Ug, пропорционального величине электроразрядного промежутка б . Сформированный формирователем 15 строб-импульс F, запускает аналого-цифровой преобразователь 14, который преобразует напряжение Up в цифровой код и передает его в цифровое отсчетное устройство 19.

Так как величина электроразрядного промежутка д в процессе контроля режущего инструмента 35 повторяет форму профиля поверхности зуба фрезы у его вершины (фиг. 2), а напряжение U

Ud. и опорного Uo. на его входных выводах (фиг. 3). Отрицательный фронт изменения уровня U выхода компаратора 20 запускает формирователь 21 импульса момента стробирования, выполненного, например, на элементах И-НЕ (фиг. 4), у которого длительность выходного импульса U< соответствует моменту стробирования поверхности зуба инструмента 35 (фрезы) в точке А заданного уставкой Г. Переключением конденсаторов 27 — 29 B задатчике 18 осуществляется дискретное изменение длительности импульса U„a плавное — изменением величины резистора 25.

Контроль качества проверяемой поверхности в заданной ее области (например, при исследовании степени выработки за режущей кромкой) производится путем сканирования. Последнее производится, например, по схеме шунтирования резистора 25 транзистором 24, управляемого от

ГПН 23. Область сканирования ограничивается изменением амплитуды сигнала с выхода ГПН 23. Для того, чтобы сканирование производилось по каждому зубу режущего инструмента 35 запуск и сброс

ГПН 23 производится передним и задним фронтом сигнала U< с выхода компаратора 20. Выход формирователя 15 соединен с запускающим входом управляемого аналого-цифрового преобразователя 14 через одновибратор 22, выполненный, например, на элементах И-НЕ (фиг. 5), который из сигнала U< формирует по длительности строб-импульс F для запуска преобразо5

50 вателя 14 на преобразование напряжения

UF в цифровой код и передачу его на отсчетное устройство 19. Сдвигая по времени з формирование импульса F> относительно начала фазы сигнала Ua путем изменения величины уставки < в задатчике 18, можно производить сканирование поверхности зуба и тем самым контролировать качество поверхности режущей кромки инструмента

35 в заданной ее области.

Настройка устройства осуществляется с установки в базовое отверстие 9 на столе станка 10 или ложементе прецезионного штыря 8 с диаметром, равным диаметру режущего инструмента 35. Начальная точка программы обработки детали должна соответствовать центру отверстия 9 под базовый штырь 8. Это позволяет производить контроль качества режущей кромки инструмента 35, ее целостности каждый раз по окончании обработки детали по программе. Для настройки режущий инструмент 35 по программе выводится в начальную точку. Через контакты переключателя 11 измерительный блок 12 соединяется с вторым электродом 3 датчика 4. Микрометрическим винтом 6 приближают электроды 2 и 3 датчика 4, установленного на измерительной каретке 5, к прецезионному штырю 8 и инструменту 35 до появления разряда между штырем 8 и электродом 3 и затем по показанию прибора устанавливают величину электроразрядного промежутка b, равную величине начального рассогласования bp (фиг. 2). При этом радиус эталонного инструмента R> равен сумме радиуса R прецезионного штыря 8 и величины начального рассогласованияО;, т.е. R = R + О

Для определения фактического радиуса режущего инструмента 35, который увеличивается в результате его биения, измерительный блок 12 через контакты переключателя 11 соединяется с электродом 2 датчика 4 и включается шпиндель станка на малых оборотах. Показания отсчетного устройства 19 дают фактический радиус инструмента К, который равен сумме радиуса инструмента R и величины электроразрядного промежутка д", измеренного в момент строби рова ния вершины зуба инструмента 35, т.е, в момент прохождения режущей кромки под электродом 2 датчика 4. При этом Ry= (RÄ+g) — б, и прн необходимости можно ввести кооррекцию на радиус инструмента на пульте 17 управления станком 10 с ЧПУ. Для того, чтобы электроды датчика 4 были всегда ориентированы по линии измерения проходящей через ось контролируемой детали, основание 7 измерительного устройства 1 соединяют, например, с выточкой на эталонном штыре 8 взаимоответным пазом 33, фиксируют фиксатором 34 и устанавливают

1268374

Формула изобретения

Риа. 2

"с талонным штырем 8 в базовое отверстие 9 на столе станка 10.

I1ðåäëàãàåìoå изобретение по сравнению с известным позволит бесконтактным способом непосредственно на станке производить контроль целостности режущей кромки инструмента, его формы, размеры и качество поверхности детали.

Бесконтактный измерительный прибор, содержащий измеритель в виде электроразрядного датчика, соединенный с показывающим прибором через измерительный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возможностей, он снабжен переключателем, установленным между датчиком и измерительным блоком, и системой управления, включающей аналого-цифровой преобразователь, формирователь импульсов стробирования, первый выход которого связан с входом аналого-цифрового преоб5 разователя. блок защиты, устроиство управления, вход которого связан с выходом блока защиты, задатчик уставок, выходы которого соединены с соответствующими входами формирователя импульсов стробирования и блока защиты, а вход — с выходом формирователя импульсов стробирования, и цифровое отсчетное устройство, связанное с выходом аналого-цифрового преобразователя, при этом выход измерительного блока соединен с входами аналого-цифрового преобразователя, формирователя импульсов строби рова ния и блока защиты.

12653 Г4

Риг.5 Риг.5

%un. 6

l268374

Редактор Н. Рогулип

Заказ 5971/13

Составитель В. Жи анов 1 екрсд И. Верес Корректор М. Пожо

Тираж 825 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ПГП1 «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4