Устройство управления процессом резания

 

Изобретение относится к металлообработке и можег быть использовано в станкостроении для повышения точности изготовления деталей на токарных станках, оснащенных CNC системами числового программного управления и эксплуатируемых в условиях гибкого автоматизированного производства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем увеличения количества направлений (координат) измеряемых смещений (износа) вершины режущего инструмента , а также увеличение количества типов контролируемых режущих инструментов. Устройство содержит гамоцентрическую оптическую систему с источником когерентного излучения, формирующую осесимметричную развертку фурье-образа дугообразной измерительной щели, образованной круглым отверстием опорной плоскости с вершиной режущего инструмента на приемнике изображения с зарядовой связью. Электрический видеосигнал приемника поступает через аналого-цифровой преобразователь и интерфейсное устройство в процессор системы числового программного управления станком, где осуществляется его цифровая обработка и определение размерного износа режущего инструмента, а затем корректируется траектория движения инструмента . 3 ил. ё

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1759603 А1 (19> (I I I (sI)s В 23 Q 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4234941/08 (22) 23.04.87 (46) 07.09.92, Бюл. N. 33 (71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) С.Д.Коломеец, А.Ю,Кривошлыков, В.А.Остафьев, С.П. Сахно и Г, С.Ты мчи к (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1076859, кл. G 02 В 27/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ (57) Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в станкостроении для повышения точности изготовления деталей на токарных станках, оснащенных CNC системами числового программного управления и эксплуатируемых в условиях гибкого автоматизированного производства. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устf ройства путем увеличения количества

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано в станкостроении для повышения точности изготовления деталей на токарных станках, оснащенных CNC системами числового программного управления (ЧПУ) и эксплуатируемых в условиях автоматизированного производства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем увеличения количества направлений (координат) измеряемых смещений (износа) вершины режущего инструмента, а также, направлений (координат) измеряемых смещений (износа) вершины режущего инструмента, а также увеличение количества типов контролируемых режущих инструментов.

Устройство содержит гамоцентрическую оптическую систему с источником когерентного излучения, формирующую осесимметричную развертку фурье-образа дугообразной измерительной щели, образованной круглым отверстием опорной плоскости с вершиной режущего инструмента на приемнике изображения с зарядовой связью. Электрический видеосигнал приемника поступает через аналого-цифровой преобразователь и интерфейсное устройство в процессор системы числового программного управления станком, где осуществляется его цифровая обработка и определение размерного износа режущего инструмента, а затем корректируется траектория движения инструмента. 3 ил. сО увеличение количества типов контролируе,с мых режущих инструментов.

Расположение опорной плоскости, содержащей круглое отверстие, диаметр которого меньше диаметра освещающего ее пучка когерентного излучения, между задней фокальной плоскостью фокусирующей линзы и известным Фурье-объективом, позволяет получить дугообразную щель с вершиной режущего инструмента. обладающего перемещениями в произвольном направлении Ilo координатам flðàäàëüíîé и поперечной подач. Кроме того. рэсположение между известными фурье-обьективом и

1759603 приемником с зарядовой связью ранее не- цессора 14 устройства 3 числового програмизвестной конусообразной отклоняющей много управления станком, содержащего призмы, выполненной в виде двух конусов с также постоянное запоминающее устройстобщим основанием, причем вершины обоих во 15, в котором записано программное конусов расположены на одной оптической 5 обеспечение для управления приводами 16 оси с фурье-объективом, позволило реали- и 17 суппорта 18 и цифровой обработки эовать одновременно операции фокусиров- электрического видеосигнала ПЗС -приемки светового потока и развертки ника 9. изображенияотносительнооптическойоси. Сущность работы устройства управлеНа фиг, 1 приведена принципиальная 10 ния процессом резания заключается в слесхема устройства управления процессом дующем. В процессе металлообработки резания; на фиг. 2 — принципиальная схема детали происходит износ инструмента, что оптической системы; на фиг, 3 — форма из- приводит к увеличению размеров обрабатымерительной щели. ваемой детали, т.е. отклонениям ее фактичеУстройство управления процессом 15 ских размеров от требуемых (номинальных) резания содержит оптическую преобразу- значений. Такие отклонения могут быть ющую систему 1, фотометрическое устрой- скомпенсированы путем коррекции траекство 2 формирования электрического тории движения инструмента на величину видеосигналаиустройствоЗчислового про- его размерного износа. Для определения граммного управления (ЧПУ) металлорежу- 20 величины размерного износа вершины рещим станком. Оптическая преобразующая жущего клина инструмента 8, его перемесистема 1 выполнена гомоцентрической и щают суппортом 18 в оптическую содержит последовательно расположенные преобразующую систему 1 и образуют дугона одной оптической.оси. источник когерен- образную измерительную щель с внутрентного излучения — лазер 4, фокусирующую 25 ней стороной отверстия опорной плоскости линзу 5, фурье-обьектив 6. Между фурье- 7 (см.фиг.3). Пучок когерентного излучения объективом 6 и задней фокальной плоско- лазера 4 преобразуется сферической линстью линзы 5 расположена опорная зой 5 в расходящийся и освещает ругоплоскость 7, содержащая круглое отвер- образную измерительную щель, стие, диаметр которого меньше диаметра 30 образованную внутренним краем отверосвещаюшего его пучка излучения по уров- стия опорной плоскости 7 и вершиной реню 1/е, где е = 2,718. Вершина режущего жущего клина инструмента 8. Световой, клина инструмента 8 образует оптически пучок,дифрагировавший наизмерительной прозрачную дугообразную измерительную щели, фокусируется фурье-объективом 6 на щель с краем отверстия опорной плоскости 35 ПЗС-приемнике 9 и представляет собой

7, ширина а которой максимальна вдоль ли- двумерное пространственное фурье-изонии, перпендикулярной к касательным на бражение измерительной щели, Для фотовершине инструмента и дуге отверстия, как метрирования такого изображения в показано на фиг. 3, За фурье-объективом 6 произвольном его сечении только одним в плоскости его фокусировки установлен 40 ПЗС -приемником, за фурье-объективом 6 матричный ПЗС -приемник 9 изображения расположена конусообразная отклоняющая так, что оптическая ось проходит через его призма 10. которая выполняет осесимметцентр, а между фурье-объективом 6 и ПЗС- ричное взаимное оборачивание периферийприемником 9установлена конусообразная ной с центральной (осевой) частью отклоняющая призма 10, выполненная в ви- 45 фурье-изображения. В результате этой опеде двух конусов с общим основанием, при- рации на ПЗС- приемнике 10 формируется чем вершины обоих конусов расположены дальнейшая область фурье-изображения на одной оптической оси с фурье-объекти- измерительной щели, а нулевая составляювом 6. Оптическая преобразующая система щая (недифрагировавший световой поток) . 1 соединена с фотометрическим устройст- 50 не попадает на светочувствительную обвом 2 при помощи ПЗС- приемника 9, алек- ласть ПЗС-приемника. ПЗС -приемник 9 трические входы и выходы которого формирует электрический видеосигнал, соединены с устройством 11 формирования пропорциональный (по напряжению) расэлектрического видеосигнала. причем ана- пределению светового потока в фотометрилоговый и первый фазный выходы послед- 55 рувмом изображении, который поступает с него подключены соответственно к выхода устройства 11 формирования видеоаналоговому входу и входу "Запуск" знало- сигнала на аналоговый вход АЦП 12, где го-цифрового преобразователя 12, цифро- преобразуется в двоичный цифровой код по вой выход которого подключен через мере поступления синхроимпульсов на вход интерфейсное устройство 13 ко входу про- "Запуск". Выходной код АЦП 12 поступает

1759603 через интерфейсное устройство 13 в процессор 14 системы ЧПУ, где выполняется его обработка в программном режиме. В процессе обработки видеосигнала определяется сечение фурье-изображения, в котором глубина осцилляций огибающей видеосигнала максимальна, а затем в этом сечении вычисляется средний период Р осцилляций видеосигнала, по которому определяют ширину а измерительной щели как а

= 1/(Р p), где p = (о1/(Л f(ip>+lqz-f)), в свою очередь Л вЂ” длина волны когерентного излучения, f — фокусное расстояние фурье-объектива 6, 1о, — расстояние от задней фокальной плоскости фокусирующей линзы

5 до опорной плоскости 7, (и — расстояние от опорной плоскости 7 до фурье-обьектива

6, как показано на фиг.2.

Величина размерного износа h режущегс инструмента определяется как разность ширины а измерительной щели для нового инструмента и ширины а измерительной щели изношенного инструмента при возврате суп порта 18 в одну и ту же начальную точку по мере обработки детали, либо партии деталей.

Практическая реализация устройства управления процессом резания может быть осуществлена, например, на станке ТПК125ВРМ. оснащенном CNC системой ЧПУ

"Электроника К.60.680", содержащей процессор M— -2,,блок интерфейсных устройств

И-2 для связи процессора с приводами перемещений суппорта, Программное обеспечение системы ЧПУ записано в постоянном запоминающем устройстве

15УЗПП 8К х 16 — 3. В качестве источника когерентного излучения наиболее целесообразно использовать малогабаритные гелийнеоновые лазеры ЛГН-207, либо

ЛГН-208, Оптические детали: линза 5, фурье-объектив 6 и конусная отклоняющая призма 10 подбираются при сборке и юстировке оптической системы. Видеосигнал

ПЗС-приемника 9, например. ФПЗС вЂ” 6M преобразуется в цифровой код АЦП 12. например, Ф-7077/2 и поступает через интерфейсное устройство, например, И-2 в

5 процессор системы ЧПУ.

Формула изобретения

Устройство управления процессом резания, содержащее последовательно распо10 ложенные на одной оптической оси по ходу светового пучка источник когерентного излучения, опорную полуплоскость и Фурьеобъектив, в плоскости фокусировки которого установлен приемник иэображе15 ния с зарядовой связью, выход которого соединен через аналого-цифровой преобразователь и интерфейсное устройство с процессором системы числового программного управления станка, о т л и ч а ю щ е е с я

20 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем увеличения качества направлений (координат) измеряемых смещений (износа) вершины режущего инструмента, оптическая система

25 устройства выполнена гомоцентрической, между источником когерентного излучения и Фурье-обьективом установлена фокусирующая линза, а между задней фокальной плоскостью фокусирующей линзы и Фурье30 обьективом расположена опорная плоскость, содержащая круглое отверстие, диаметр которого меньше диаметра освещающего ее пучка когерентного излучения, а между Фурье-объективом и приемником

35 с зарядовой связью установлена конусообразная отклоняющая призма, выполненная в виде двух конусов с общим основанием, причем вершины обоих конусов расположены на одной оптической оси с Фурье-объек40 тивом, кроме того, приемник изображения с зарядовой связью расположен симметрич но относительно оптической оси, которая проходит через точку пересечения диагоналей его фотоприемного поля.

1759603

@uz3

Составитель А,Семенова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор И,йулла

Редактор

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

Заказ 3142 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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