Устройство для измерения размерного износа и положения режущего инструмента в токарных станках

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в системах адаптивного управления размерной настройкой многоинструментальных станков с ЧПУ, например токарных. Целью изобретения является повышение точности измерения износа и размерной настройки положения режущего инструмента токарных станков с ЧПУ за счет исключения погрешности дискретности реремещения резцедержателя.Устройство для измерения износа и положения режущего инструмента в токарных станках с ЧПУ состоит из дифференциального датчика 1 перемещений, например струнного типа, двух автогенераторов 6,7, подключенных к аналого-цифровому преобразователю 17, соединенному с логическим блоком 18, работой которого управляет переключатель 20 режимов работы устройства. Датчик 1 закреплен на двух плоских пружинах I6 электромагнитного привода 11, расположенного на корпусе 5 датчика 1, якорь 12 электромагнитного привода 11 связан с подвижным коромыслом 13, имеющим два сферических ограничителя 14, 15 s положения датчика 1 перемещения, из которых расположен между упорами 26, 27, установленными на корпусе 5 датчика 1 и корпусе станка, а другой ограничитель расположен между двумя другими упорами 25, установленными на корпусе 5 датчика 1 и резцедержателе . 1 ил. (Л 4 INO СО 4j

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 в 23 15/OO

1 ! !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4247859/31-08 (22) 22.OS.87 (46) 07.12.88. Бюл. В 45 (71) Московский институт электронного машиностроения (72) IO.В. Скачко, P.А. Мирахмедов и К.Э, Чистов (53) 621.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К - !020205, кл. В 23 Q 15/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРНОГО ИЗНОСА И ПОЛОЖЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА В TOKAPHI>K СТАНКАХ (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в системах адаптивного управления размерной настройкой многоинструмептальных станков с ЧПУ, например токарных.

Целью изобретения является повышение точности измерения износа и размерной настройки поло>кения режущего инструмента токарных станков с ЧПУ за счет исключения погрешности дискретности перемещения резцедержателя.Устройство

„„SU„„1442370 А 1 для измерения износа и положения ре

>кущего инструмента в токарных станках с ЧПУ состоит из дифференциального датчика 1 перемещений, например струнного типа, двух автогенераторов 6,7, подключенных к аналого-цифровому пре" обраэователю 17, соединенному с логическим блоком 18, работой которого управляет переключатель 20 режимов работы устройства. Датчик 1 закреплен на двух плоских пружинах 16 электромагнитного привода 11, расположенного на корпусе 5 датчика 1, якорь 12 электромагнитного привода 11 связан с подвижным коромыслом 13, имеющим два сферических ограничителя 14, 15 положения датчика 1 перемещения, одиниз которых расположен между упорами

26, 27, установленными на корпусе 5 датчика 1 и корпусе станка, а другой l{,, ограничитель расположен между двумя другими упорами 25, установленными на корпусе 5 датчика 1 и резцедержа- еы.. теле. 1 ил. 4ь

1442370

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в системах адаптивного управления размерной настройкой многоинструментапьных станков с ЧПУ, например то5 карных.

Целью изобретения является повышение точности измерения износа и размерной настройки положения режущего 10 инструмента токарных станков с ЧПУ за счет исключения погрешности дискретностй перемещения резцедержателя.

На, чертеже приведена функциональная схема устройства. 15

Устройство для измерения размерного износа и положения режущего инструмента в токарных станках с ЧПУ содержит датчик 1 перемещений, например, струнного типа, состоящий из 20 двух струн 2 и 3, размещенных в поле постоянных магнитов 4 возбуждения колебаний струн 2 и 3, Неподвижные концы струн 2 и 3 закреплены на корпусе 5 датчика 1 и электрически под- 25 ключены к входам автогенераторов 6 и 7 колебаний струн 2 и 3.

Подвижные концы струн 2 и 3 закреплены на рычаге 8 установленном на упругом шарнире 9. На рычаге 8 3-0 закреплен измерительный наконечник 10.

На корпусе 5 датчика 1 установлен реварсивный. электромагнитный привод

11. Якорь 12 электромагнитного привода .1 связан с коромыслом 13, на кон35 цах которого свободно закреплены два сферических органичителя 14 и 15.

Корпус 5 подвешен на двух плоских пружинах

Выходы автогенераторов 6 и 7 подключены к аналого-цифровому преобразователя 17 {АЦП), предназначенному для получения цифрового сигнала, прспорционального отношению частот колебаний струн 2 и 3.

Вход управления АЦП 17 и его выхо-, ды подключены к логическому блоку 18, предназначенноау для выработки сигналов управления, зависящих от сигналов, поступающих от АЦП 17 ЧПУ 19 переключателя 20 режима измерения.

Выход интерполятора 21 системы

ЧПУ 19 связан через логический блок

18 с исполнительным механизмом 22 привода перемещения суппорта.

Резцедержатель 23 с закрепленным 1 ! на нем резцом 24 установлен на суппорте.

Устройство работает следующим образом.

Для определения величины и знака погрешности положения резцов 24 в програ.лму работы станка включают программный цикл измерения положения резца 24, во время которого резцедержатель 23 с резцом 24 по программе перемещается на размер Хп из исходной точки к наконечнику 10 датчика

X„-X „+0,>D, rpe X „, — номинальное перемешение, .соответствующее расстоянию в направлении поперечной подачи, от номинального положения вершины инструмента до измерительной плоскости наконечника 1О;

D — диапазон измерения датчика 1.

Перед началом выполнения программного цикла измерения положения резца 24 по сигналу от переключателя 20 режима работы якорь 12 реверсивного электромагнитного привода 11 перемещается вниз, поворачивая коромысло 13 в направлении по часовой стрелке, ограничитель 15 входит в зазор между упорами 25, установленными на корпусе станка и корпусе 5 датчика, жестко фиксируя корпус 5 датчика, На первый вход АЦП 17 поступает е сигнал с частотой, равной частоте колебания струны 2. На второй вход АЦП поступает сигнал с частотой, равной колебанию струны 3. На выходе АЦП 17 получают цифровой сигнал, пропорциональный отношению частот колебаний струн.

По программе системы ЧПУ при измерении положения резца 24 резцедержатель 23 перемещается к чэмерительной плоскости наконечника 10 датчика 1, в. логический блок 18 периодически, с. интервалом менее 1 с, вклю-гает

АЦП 17 и фиксирует начальное значение

И, выходного сигнала АЦП. В течение времени одного измерения в ЛЦП 17 накапливается число импульсов т

И =П,у — -

2 где П g коэффициент Депения частоты колебания струн 2, устанasливаемый в АЦП;

:Г,„,г, — частоты колебания струи 2 и 3 соответственно, завися-3 14423 щие от положения наконечника

10 датчика l.

Управляющие импульсы поступают из интерполятора 21 через логический блок 18 на исполнительный механизм

22 привода перемещения по координате Х.

Основной участок координатного перемещения по оси X резец 24 проходит на большой скорости, перед измерительной площадкой наконечника 10 скорость перемещения в 5-10 раз меньше. Это необходимо для уменьшения динамической погрешности. При касании резцом 24 наконечника 10 увеличивает ся натяжение струны Зи уменьшается натяжение струны 2,что приводит к изменению отношения частот f

После его остановки изменение выходкого сигнала

No» где N„— число импульсов в АЦП 17 . после остановки привода. Зб

В момент остановки привода на вы-.. ходе интерполятора 21 фиксируется число, определяющее перемещение Х „ резца 24 от исходного положения. Погрешность положения резца 24 определяется из выражения д-X„-Х„, .

По значению погрешности Лп корректируется начальное положение резца 24.

Величина коррекции со своим знаком вводится в размер статической на-. стройки.

По величине и и можно определить изменение положения вершины резца 24 с погрешностью меньшей, чем суммарная 45 погрешность, от влияния погрешности перемещения Х „, погрешности номинального перемещения Х„ и погрешности средства измерения. Доминирующее влияние оказывает погрешность переме- 5О щения резцедержателя 23, зависящая от дискретности перемещения и кинематической погрешности привода. Погрешность перемещения резцедержателя 23 не позволяет измерять с погрешностью менее 0,3-0,5 мкм изменение размеров резца вследствие его износа.

Предлагаемая конструкция крепления датчика 1 на плоских пружинах 16 по70

4 зволяет исключить влияние погрешности перемещения резцедержателя 23 на процесс измерения износа инструмента.

Для измерения износа резца 24 по сигналу от переключателя 20 режима работы устройства якорь 12 электромагнитного привода 11 перемещается вверх, поворачивая коромысло 13 в направлении против часовой стрелки.

Сферический ограничитель 14 входит в соприкосновение с упором 26 ограничителя 14. Сферический ограничитель

15 размыкает механическую цепь станок — датчик.

В систему ЧПУ включают программный цикл, по которому резец 24 перемещается сначала в расчетное положение, при котором вершина резца 24 находится напротив измерительной плоскости наконечника 10 на расстоянии от нее, равном 0,1-0,2 мм; по координате Х.

Затем резец 24 перемещается в направ" ленни поперечной подачи. Происходит сначала соприкосновение вершины рез.ца 24 с наконечником.10, а затем соприкосновение упора 27 резцедержате-. ля 23 со сферическим ограничителем

14. Возникают поступательное перемещение корпуса датчика 1 на плоских пружинах 16 на расстояние 0,5-0,6 мм и перемещение наконечника 10 относительно корпуса 5 датчика 1 на расстояние Х о .

Смещение наконечника 10 вызывает изменение аИ, выходного сигнала

АЦП 17

BNu1=S Xu„=Nut @ o, »» где S — чувствительность .средства измерения; u, — выходной сигнал АЦП 17 после соприкосновения упора 27 резцедержателя 23 со сферическим ограничителем 14;

N ..„„- -выходной сигнал АЦП 11 до касания резца 24 о наконеч- . ник 10.

Значение dNо, фиксируется в памяти логического блока 18.

После завершения цикла обработки детали резец 24 повторно перемещается по командам системы ЧПУ в положение измерения износа и фиксируется изменение 8N и выходного сигнала АЦП 17

DNu a =S X u a=Nu a-N o

4 где Х ц — перемещение наконечника 10 относительно корпуса 5 датчика 1;

Составитель В. Жиганов

Редактор А. Ворович Техред Л,Сердюкова Корректор:. . Пилипенко

Заказ б343/1 4 Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, -35 Раушская наб., д. 4/5

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

5 t 44237 . N,, N„— выходнаи сигнал АЦП 17 до и после касания резца 24 с наконечником 10 датчика 1.

Значение AN также фиксируется н памяти логического блока 18, Перемещение Х а, зависит от расстояния в направлении поперечной подачи между вершиной резца 24 и плоскостью упора 25 на резцедержателе 23. Если 10 после обработки детали, износ инструмента вызвал смещение вершины, то произойдет изменение перемещения Х,1, до значения Х„ . Разность dö выходных сигналов пропорциональна размерному износу и не зависит от погрешности перемещения резцедержателя 23. Погрешность измерения износа зависит только от погрешности датчика 1.

Размерный износ 20 u= Nu - 11и Б(Хи1- uz °

По результатам экспериментальных исследований погрешность датчика вместе с АЦП не превьппает 0,1 мкм в диапазоне 50 мкм. 25

Закрепление датчика 1 на плоских пружинах 1б вместе с исключением влияния погрешности перемещения резцедержателя уменьшает влияние ниб— рации станка на датчик 1. ЗО

Последовательные циклы обработки ныполняются до тех пор, пока износ резца меньше запрограммированного; как только его величина достигает максимального значения, логический блок 18 выдает сигнал о необходимости смены резца 24. При этом перед каждым измерением износа не требуется возвращать резец 24 в первоначальное строго определенное положение, фиксируемое по выходному сигналу интерполятора 21. Это позволяет сократить непроизводительные потери времени.

0 6 формула изобретения

Устройство для измерения размерного износа и положения режущего инструмента в токарных станках, содержащее датчик перемещения, логический блок, исполнительный механизм привода резцедержателя и систему ЧПУ, включающую последовательно соединенные блок коррекции и интерполятор, выход которого соединен с первым входом логического блока, первый выход которого соединен с исполнительным механизмом привода резцедержателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью понышения точности измерения, датчик перемещения выполнен в виде корпуса, закрепленного на двух плоских пружинах„ и содержит электромагнитный привод, подвижное коромысло с двумя сферическими ограничителями положения датчика перемещения, соединенное с якорем привода, два упора, установленные на корпусе, и два упора, установленные на резцедержателе, причем ограничители датчика расположены между упорами датчика и резцедержателя, а устройство снабжено днумя автогенераторами, аналого-цифровым преобразователем с тремя выходами и переключателем режимов работ и с двумя выходами, при этом выходы датчика перемещений подключены к автогенераторам, выходы которых подключены к первому и третьему входам аналогоцифрового преобразователя, ныход которого соединен с вторым входом логического блока, второй выход которого подключен к упранляющему входу аналого-цифрового преобразователя, а первый выход переключателя режимов соединен с третьим входом аналогоцифрового преобразователя, а нторой выход — с электромагнитным приводам.