Устройство для контроля качества поверхности отверстий детали

 

COK)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ С К ИХ

РЕСПУБЛИК (siis G 01 В 11/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 4 ф

О

К ABTOPCКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800485/28 (22) 11.03.92 (46) 23,07.92. Бюл. 27 (71) Самарский авиационный институт им, акад. С.П.Королева (72) Д.Л.Скуратов. С.P.Àáóëüõàíoâ, B.Н,Трусов, А.В.Данилов, М.А,Федоров и Ю.А.Копытин (56) Авторское свидетельство СССР № 1435938, кл. G 01 В 11/30, 05;01.87.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1221492, кл. G 01 В 21/30, 07.05,84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ОТВЕРСТИЙ ДЕТАЛИ (57) Изобретение относится к измеритель"ной технике, в частности к средствам контроля качества поверхности деталей, а именно для оценки прижогов поверхности отверстия, обработанных шлифованием, Цель изобретения — повышение производительности и точности при контроле деталей после холодного травления обработанных поверхностей отверстий. Устройство содержит основание с планкой, на котором смонтированы механизм вращения исследуемого кольца и механизм перемеИзобретение относится к средствам контроля качества обработанных и подвергнутых холодному травлению поверхностей отверстий деталей и может быть использовано для выявления деталей с измененной структурой поверхностного слоя (и рижогов) после некоторых операций механической обработки (шлифования, полирования и т.д.).

Цель изобретения — повышение производительности и точности при контроле де„„. ЖÄÄ 1749704 А1 щения волоконнооптического датчика. Механизм вращения образца включает корпус с размещенными в нем подшйпниками, поджатыми с торца через распорные кольца крышкой, в которых установлена оправка с прижимными пластинами для размещения исследуемой детали и его фиксации. В ращение оправки осуществляется от электродвигателя. Механизм перемещения волоконнооптического датчика содержит горизонтальный ходовой винт, проходящий через планку и образующий с ней винтовую пару, соединенный с ползуном, на котором размещены колонки с йоперечиной и траверсой с закрепленным на ней держателем с волоконнооптическим датчиком. Траверса соединена с вертикальным ходовым винтом, образующим с поперечиной винтовую пару. Функциональная электронная схема устройства содержит волоконнооптический датчик, светодиод, регулируемый источник тока, фотодиод, фотоусилитель, схему интегрирования, формирователь импульсов, RS-триггер, управляемый источник питания, АЦП, буферный регистр, индикатор, схему " логического И, формирователь импульсов, переключатель. 3 ил. талей после холодного травления обработанных поверхностей отверстий, На фиг.1 изображена функциональная электронная схема устройства; на фиг,2— основной вид механизма перемещения, волоконнооптический датчик и сечение Б-Б датчика; на фиг.3 — сечение А-А основного вида механизма перемещения, Функциональная электронная схема устройства включает: источник излучения 1, управляемый источник питания 2, фотоприемник 3, выключатели "пуск" и "стоп", элек1749704 тронную схему обработки информации, состоящую из усилителя 6, интегратора 7, формирователей импульсов 8, 9, RS-триггера 10, управляемого источника питания 11, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 12, буферного регистра 13, схемы индикации 14, схемы "и" 15 и переключателя 16.

Механизм перемещения устройства для контроля качества поверхности отверстий детали выполнен в виде основания 17, расположенного на нем корпуса 18 с размещенными в нем подшипниками 19, 20, поджатыми с торца через распорные кольца

21, 22 крышкой 23, в которых устайовлена с возможностью кругового движения от электродвигателя 24„закрепленного на корпусе

18 посредством скоб 25; 26, оправка 27 с пружинными прижимными пластинами 28 для размещения детали 29, держателя 30, закрепленного на траверсе 31 с возможностью перемещения последней по колонкам 32, ЗЗ при помощи винтовой пэры, состоящей из вертикального ходового винта 34 и поперечины 35, закрепленной на колонках

32, 33,.которые установлены на ползуне 36, размещенном на основании 17 с возможностью перемещения,вдоль горизонтальной оси при помощи винтовой пары, состоящей из горизонтального ходового винта 37 и планки 38, соединенной с основанием 17.

Волоконно-оптический датчик 39 раз. мещен на держателе 30 с возможностью перемещения вдоль осей, лежащих в плоскости симметрии устройства, и включает две группы оптических волокон прямоугольного сечения 40 и 41, расположенные длинными сторонамй вплотную друг к другу.

Первая группа оптических волокон 40 освещает контролируемую поверхность, а вторая группа 41 воспринимает отраженный световой поток. При этом управляемый источник питания 2 соединен с источником излучения 1, который оптически связан с первой группой оптических волокон 40, а вторая группа оптических волокон 41 оптически связана с фотоприемником 3, выход которого соединен с входом усилителя 6, Выход усилителя 6 подключен к входу интегратора 7 и к первому входу переключателя

"калибровка-измерение" 16, но может быть также соединен со входом регистрирующего прибора. Выход интегратора 7, s свою очередь, подключен к второму входу переключателя "калибровка-измерение" 16, а выход переключателя 16 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 12, выходы аналого-цифрового преобразователя

12 подключены к входам буферного регистра 13, а входы буферного регистра 13 подключены к входам схемы индикации 14.

Выключатель "пуск" 4 подключен к входу первого формирователя импульсов 8, выход которого подключен к входу сброса интегратора 7 и к входу установки RS-триггера 10, выход которого подключен к входу управляемого источника питания 11, к выходу которого подключен электродвигатель 24, а выключатель "стоп" 5 подключен к входу второго формирователя импульсов 9, выход

"0 которого подключен к первому входу схемы

"и" 15, выход которой подключен к входу сброса RS-триггера 10 и входу записи. буферного регистра 13. Выход "конец цикла" аналого-цифрового преобразователя 12

15 подключен к второму входу схемы "и" 15.

Устройство работает следующим образом.

Перед процессом измерения устройство калибруется. Для этого в оправку 27 уста20 навливается кольцо (деталь) 29 с эталонной контролируемой поверхностью, а переключатель 16 устанавливается в положение "калибровка", Волоконно-оптический датчик

39 путем перемещения ползуна 36 по пазу

25 (типа "ласточкин хвост") основания 17, за счет вращения горизонтального ходового винта 37, устанавливается в положение при котором он перекрывает образующую внутренней поверхности исследуемого кольца

30 29, а путем перемещения траверсы 31, rioсредством вращения вертикального ходового винта 34, между исследуемой поверхностью кольца 29 и волоконно-оптическим датчиком 39 устанавливается зазор

35 равный 1 ... 2 мм.

При этом калибровка устройства осуществляется по одному из двух эталонных колец-кольцу, на поверхности которого прижоги отсутствуют, или кольцу, поверх40 ность которого сплошь покрыта прижогами

-(100 ), и с помощью управляемого источника питания 2 на схеме индикации 14 устанавливается удобный для отсчета "условный коэффициент отражения" К1 для данного

45 кольца. "Условные коэффициенты отражения" других эталонных колец (имеющих различные известные площади прижогав) К2, Кз ... K> будут измеряться относительно коэффициента К1 (относительный метод измере50 ния).

На основании результатов измерения коэффициентов отражения эталонных колец, выполненных соответственно из того же материала и обработанных при тех же

55 условиях, что и контролируемые детали, строится тарировочный график.

F= f(K), . где F — площадь прижогов в процентах от всей контролируемой поверхности, 1749704

Работа устройства должна осуществляться в термоконтактных условиях, так как электронная схема устройства не имеет средств термокомпенсации.

Устройство позволяет осуществить объективную количественную оценку наличия

К вЂ” "условный коэффициент отражения".

Для проведения измерений переключатель 16 переводится в положение "измерение". При этом функциональная 5 электронная схема устройства работает следующим образом, Световой поток, генерируемый источником излучения 1. поступает через первую группу оптических волокон 40 волоконно- 10 оптического датчика 39 в зону оптического взаимодействия с кольцом 29. После отра жения от контролируемой поверхности часть светового потока через вторую группу оптических волокон 41 волоконно-оптиче- 15 ского. датчика 39 поступает на фотоприем: ник 3. Полученный сигнал преобразуется в напряжение в усилителе 6 и поступает на вход интегратора 7. С выхода интегратора 7 сигнал поступает на вход АЦП 12, а получен- 20 ный двоичный код поступает на буферный регистр 13.После включения выключателя 4 проис- . ходит "обнуление" интегратора 7 и установ -.: ка R S-триггера 10. При этом включается 25 управляемый источник питания 11 электродвигателя 24 и начинается вращение контролируемого кольца 29. Поскольку ширина рабочего торца волоконнооптического дат чика 39 больше ширины контролируемой 30 поверхности, при повороте на 360 происходит полный контроль изменения цветности поверхности, обусловленной

"прижогами", и соответствующая информация накапливается интегратором 7. Одно- 35 временно информация о текущем значении коэффициента отражения, определяемом

"прижогами" поверхности, может быть выведена на регистрирующую аппаратуру.

После поворота кольца на 360 срабаты- 40 вает выключатель 5 и соответствующий импульс поступает на схему "и" 15, на другой вход которой поступают импульсы "конец цикла" АЦП 12, B результате информация из

АЦП 12 переписывается в буферный ре- 45 гистр 13 и индицируется на цифровом табло схемы индикации 14, По индицируемому

"условному значению коэффициента отражения" для всей контролируемой поверхности при помощи тарировочного графика можно оценить количественно площадь прижогов от всей контролируемой поверхности, прижогов на поверхности отверстий до 30 мм и более.

Контролю можно подвергать в принципе также отверстия, протяженность которых больше ширины волоконно-оптического датчика, Однако-, для этого исследуемое отверстие необходимо разбить на участки, протяженность которых не более ширины волоконно-оптического датчика, При этом датчик не должен проходить дважды над, одной и той же поверхностью.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества поверхности отверстий детали, содержащее механизм перемещения, волоконнооптический датчик, источник излучения, фотоприемник и электронную схему обработки информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и точности при контроле деталей после холодного травления обработанных поверхностей отверстия, оно снабжено выключателямй "пуск" и "стоп", электронная схема обработки информации состоит из усилителя, интегратора, формирователей импульсов, RS-триггера, управляемого источника питания, аналого-цифрового преобразователя, буферного регистра, схемы индикации, схемы "И" и переключателей, механизм перемещения выполнен в виде основания, расположенного на нем корпуса с размещенными в нем подшипниками, поджатыми с торца через распорные кольца крышкой, в которых установлена с возможностью кругового движения от двигателя, закрепленного на корпусе посредством скоб, оправка с пружинными прижимными пластинами для размещения детали, держателя, закрепленного на траверсе с возмож- . ностью перемещения последней по колонкам при помощи винтовой пары, со-" стоящей из вертикального ходового винта и поперечины, закрепленной на колонках, которые установлены на ползуне, размещенном на основании с возможностью перемещения вдоль горизонтальной оси при помощи винтовой пары, состоящей из горизонтального ходового винта и планки, соединенной с основанием, волоконно-оптический датчик размещен на держателе с возможностью перемещения вдоль осей, лежащих в плоскости симметрии устройства, и включает две группы оптических волокон прямоугольного сечения, расположенные длинными сторонами вплотную друг к другу, первая из которых оптически сопряжена с источником излучения, подключенным к управляемому источнику питания, а вторая группа связана с

1749704

15 фотоприемником, подключенным к входу усилителя, выход которого подключен к входу интегратора и к первому входу переключателя "калибровка", выход интегратора подключен к второму:входу переключателя

"калибровка-измерение", выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к входам буферного регистра, выходы которого подключены к входам схемы индикации, выключатель "Пуск" подключен к входу первого формирователя ймпульсов. выход которого подключен к входу сброса интегратора и к входу установки RS-триггера, выход которого подключен к входу управляемого источника питания, к выходу которого

5 подключен электродвигатель, а выключатель "Спот" подключен к входу второго формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу схемы "И"„выход которой подключен к входу сброса RS10 триггера и входу записи буферного регистра, а выход "Конец цикла" аналогоцифрового: преобразователя подключен к второму входу схемы "И";

1749704

2? 29 26 54

26 l8 12 5

Фяг.2. 40

А-А

М. и

29

2?, Составитель J3,.Ñêóðàòîâ

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Самборская

Редактор

Заказ 1534 Тираж, . Подписное

° ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101