Устройство для программного управления металлорежущими станками

 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для управления процессом реза131я на металлорежущих станках с числовым программным управлением (ЧПУ) в условиях гибкого автоматизированного производства. Цель изобретения - повьшение качества изготовления деталей . Устройство содержит источник когерентного излучения в виде гелийнеонового лазера, светоделительный кубик, за которым расположены подвижная вдоль оси линза и светоотражательное зеркало, соосно с которым с противоположной стороны кубика установлены фокусирующая линза и пассивный резонатор, образованный двумя сферическими зеркалами, обращенными друг к другу вогнутыми поверхностями. За резонатором установлен фурье-объектив, в плоскости фокусировки которого расположен однокоординатный приемник с зарядовой связью, соединенный с процессором системы ЧПУ станка. 1 ил. (Л СП to ОО 0:5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1)) Ai (51) 4 В 23 0 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 391 3259/31-08 (22) 07.06.85 (46) 07.06.87. Бюл. У 21 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Г.С.Тымчик (53) 621.9.62.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 860009, кл. G 05 В 19/39, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛПОРЕЖУПЦ1МИ СТАНКАМИ (57) Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для управления процессом резания на металлорежущих станках с числовым программным управлением (ЧПУ) в условиях гибкого автоматизированного производства. Цель изобретения — повьппение качества изготовления деталей. Устройство содержит источник когерентного излучения в виде гелийнеонового лазера, светоделительный кубик, за которым расположены подвижная вдоль оси линза и светоотражательное зеркало, соосно с которым с противоположной стороны кубика установлены фокусирующая линза и пассивный резонатор, образованный двумя сферическими зеркалами, обращенными друг к другу вогнутыми поверхностями.

За резонатором установлен фурье-объектив, в плоскости фокусировки которого расположен однокоординатный приемник с зарядовой связью, соединенный с процессором системы ЧПУ станка.

1 ил.

13152

Изобретение:относится к автоматике и может быть использовано для управления процессом резания на металь лорежущих станках с числовым программным управлением (ЧПУ) в условиях гибкого автоматизированного производства.

Цель изобретения — повышение качества изготовления деталей и надежности системы управления путем расши- 1 1 рения частотного диапазона анализируемых сигналов виброакустической эмиссии.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для программно.го управления металлорежущими станками.

Устройство для программного управления металлорежущими станками состоит из лазера 1 — источника когерентного излучения. Светоделитель (призма) 2 предназначен для разделения пучка в двух взаимоортогональных направлениях, в одном из которых расположен резец 3 ортогонально боковой . поверхностью к оси подающего на него пучка, а в другом — подвижная вдоль оси линза 4 и отражательное зеркало

5. Зеркало 5 и линза 4 предназначены

ЗО для формирования опорной сферическои волны на выходе светоделительной призмы 2. Кроме того, устройство содержит последовательно установленные фокусирующую линзу 6, первое сферическое полупрозрачное зеркало 7, 35 второе сферическое полупрозрачное зеркало .8, фурье-объектив 9, в плоскости фокусировки которого установлен приемник 10 с зарядовой связью (ПЗС). Зеркала 7 и 8 обращены друг к 40 другу вогнутыми отражающими поверхностями и образуют пассивный оптический резонатор, плоскостью перетяжки которого сопряжена с помощью линзы 6 условием Гаусса с боковой поверхностью режущего инструмента. ПЗС-приемник 10 подключен через блок 11 питания и формирования видеос. игнала к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 12, выход которого стыкован через интерфейсный блок 13 (типа И-3) прямого доступа в память с микроЭВМ

14, которая соединена через интерфейсный блок 15 (типа И-2) с сервоприводами 16 суппорта 17, в котором

55 закреплен резец 3.

Устройство работает следующим образом, 36 2

Выходной пучок когерентного излучения, генерируемый лазером 1, частично проходит через светоделитель

2 и освещает боковую поверхность резца 3, а частично отражается от светоделителя 2 в ортогональном направлении и проходит через линзу 4, и на выходе светоделителя 2 формируется сферическая волна. Отраженный боко- вой поверхностью резца 3 световой пучок также попадает на выход светоделителя 2 и затем поступает соосно с опорной волной на фокусирующую линзу

6, которая изображает их в плоскость перетяжки пассивного резонатора, образованного зеркалами 7 и 8. Прошедший через резонатор световой пучок фокусируется фурье-объективом 9 на

ПЗС-приемник 10, а пространственное распределение сфокусированного светового поля является суммой фурьеобраза светового поля, отраженного резцом 3, и поля опорной волны, которая предназначена для предотвращения потери фазового спектра при регистрации спектра светового поля, отраженного резцом 3, ПЗС-приемником 10.

Соответствующей установкой в продольном направлении линзы 4 достигается требуемый радиус кривизны фронта опорной волны, что обеспечивает равенство амплитуд опорной волны и фурье-образа сигнала и тем самым максимальную глубину их интерференциального взаимодействия на ПЗС-приемнике 10.

В процессе металлообработки ввиду износа резца 3, а также его вибраций по поверхности резцедержателя распространяются поверхностно-акустические волны, проявляющиеся в виде поверхностных деформаций материала.

Поэтому отраженный поверхностью резца. 3 световой пучок дифрагирует на

его поверхностных акустических волнах, а распределение поля в дальней зоне, формируемое фокусирующей линзой 6, пассивным резонатором и фурьеобъективом 9 на ПЗС-приемнике 10, является фурье-образом поверхностной акустической волны резца 3.

Параметры пассивного резонатора— радиусы кривизны зеркал 7 и 8, расстояние между ними, угловой перекос зеркала 8 — выбраны таким образом, что при двойном обходе резонатора пучком "a его выходе генерируется

13152 вторая мода излучения, описываемая полиномом Гаусса-Эрмита второй степени, содержащим слагаемые с нулевой и второй степенями, поэтому распределение поля на ПЗС-приемнике 10 является суммой фурье-образа и второй частной производной фурье-образа поверхностной акустической волны в резце 3, которые, в свою очередь, пропорциональны соответственно матема- Ю тическому ожиданию и дисперсии амплитуды колебаний поверхностной акустической волны.

По мере износа резца 3 амплитуда этих колебаний увеличивается.

Выходной видеосигнал ПЗС-приемника 10, запитываемого блоком 11 питания, поступает через АЦП 12, интерфейсный блок 13 в память микроЗВМ 14.

Зависимость величины износа резца 3 от амплитуды видеосигнала, предварительно изученная в процессе наладки станка для каждого резца, занесена в виде таблицы также в память микроЭВМ 14. В процессе работы осуществляется программная интерполяция фактической измеренной амплитуды видеосигнала к двум ближайшим табличным значениям амплитуд, записанных в память, вычисляется фактическая величина износа инструмента, форьа:руется команда коррекции поперечной подачи инструмента. При этом команда через 35 интерфейсный блок 15 поступает на сервоприводы 16 поперечной подачи суппорта 17.

Таким образом обеспечивается тре- 10 буемый диаметр изготавливаемой детали.

36 4

Формул а изобретения

Устройство для программного управления металлорежущими станками, содержащее источник когерентного излучения, ЗВМ, два сервопривода суппорта с режущим инструментом, соосно расположенные отражательное плоское зеркало, светоделительную призму, фурье-объектив и фоторегистратор светового потока, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности и качества изготовления деталей, в него дополнительно введены соосно расположенные линза, фокусирующая линза, пассивный оптический резонатор, а также блок питания и формирования видеосигнала, аналогоцифровой преобразователь и два интерфейсных блока, при этом блок пита— ния и формирования видеосигнала связан с фоторегистратором светового потока, в качестве которого используется приемник с зарядовой связью, и аналого-цифровым преобразователем, выход которого через первый интерфейсный блок соединен с ЭВИ, второй интерфейсный блок установлен между

ЭВИ и сервоприводами суппорта, линза соосно установлена между отражательным плоским зеркалом и светоделительной призмой, фокусиру;эщая линза и пассивный оптический резонатор соосно установлены между светоделительной призмой и фурье-объективом, фокусирующая линза сопряжена условием фокусировки Гаусса с боковой поверхностью режущего инструмента и плоскостью перетяжки пассивного резонатора, а источник когерентного излучения установлен ортогонально по отношению к светоделительной призме и боковой поверхности режущего инструмента.

131523б

Составитель С.Соколов

Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Редактор В.Петраш

Заказ 2253/14 Тираж 786 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4