Устройство для активного контроля линейных размеров изделий



Устройство для активного контроля линейных размеров изделий
Устройство для активного контроля линейных размеров изделий
Устройство для активного контроля линейных размеров изделий

 


Владельцы патента RU 2447984:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для автоматического контроля линейных размеров и отклонений формы деталей на операциях шлифования. Устройство содержит узел отсчета, контактный преобразователь с измерительным стержнем, фрикционный и герметизирующий элементы и исполнительный механизм. Измерительный стержень выполнен в виде длинного тонкостенного стержня с внутренним сквозным отверстием, расположенного на направляющей качения на закрытых подшипниках качения, заполненных вязкой смазкой, и фрикционно связанного с исполнительным механизмом. Обеспечивается широкодиапазонное цифровое измерение формы и линейных размеров изделий с высокой точностью и с исключением необходимости в механизме переналадки контактного преобразователя на другой размер контролируемой детали. 3 ил.

 

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для автоматического контроля линейных размеров цилиндрической и конической формы изделий (золотников, плунжеров, шестерен, шлицевых и гладких валиков, сверл, фрез, зенкеров, разверток, метчиков, калибров, концевых мер длины, протяжек и других изделий с минимальными допусками 2…4 мкм и любым числом выступов, начиная с одного, и с минимальной их шириной 0,05 мм) на операциях шлифования на кругло-, плоско-, бесцентрово-, резьбо-, шлице-, зубошлифовальных станках и других в индивидуальном и мелкосерийном производствах.

Известно устройство для активного контроля линейных размеров изделий с прерывистыми поверхностями (Высоцкий А.В., Карпович И.Б. и др. Приборы автоматического управления обработкой на металлорежущих станках. - М.: Машиностроение, 1995, с 74…79, рис.2.22). Устройство выполнено в виде двуплечего рычага с наконечником, установленного в корпусе измерительной головки с индуктивным преобразователем, заполненной демпфирующей жидкостью. Плечо рычага, расположенное в корпусе головки, выполняют в форме лопасти для увеличения демпфирующей способности. Измерительная головка соединена кабелем с отсчетным устройством (аналог).

По аналогичной примерно схеме известен еще целый ряд конструкторского исполнения устройств для активного контроля размеров изделий с прерывистыми поверхностями зарубежных и отечественных фирм.

Общие недостатки, которые присущи аналогам, - это незначительный диапазон измерения (в пределах ±0,3 мм), необходимость наличия механизма переналадки преобразователя с одного размера на другой размер со значительной затратой времени (3…5 мин), невозможность контроля размеров конических изделий со значительным перепадом диаметров (конические хвостовики инструментов, протяжки и др.) и недопустимо большой погрешностью измерения, достигающей от 10 до 15 мкм для одноконтактной измерительной головки и возникающей при измерении формы обрабатываемого (вращающегося) изделия вдоль его оси, когда наконечники измерительного устройства переходят, например, с прерывистой поверхности на гладкую, и наоборот, с малым числом выступов (один-два) незначительной протяженности. Практически такая же погрешность измерения (смещение настройки) у них возникает и при измерении одного и того же диаметрального размера (например, сверло с двумя выступами) у невращающегося изделия (статические измерения, обороты детали равны нулю) и при вращении изделия (динамические измерения, n=150…300 об/мин).

Указанные недостатки аналогов не позволяют использовать их в индивидуальном и мелкосерийном инструментальном и машиностроительном производствах.

Известно устройство для активного контроля линейных размеров изделий с прерывистыми поверхностями (патент №2316420, МКП В24В 49/00, Бюл. №4 от 10.02.2008). Устройство содержит узел отсчета и контактный индуктивный преобразователь, имеющий измерительный стержень, магнитопровод с катушками и исполнительный механизм. Измерительный стержень выполнен трехгранным с внутренним отверстием, с наконечником и подвижным сердечником и установлен на направляющей поступательного перемещения в виде роликовой беззазорной направляющей качения, заполненной вязкой жидкостью и имеющей герметизирующую мембрану, магнитопровод с катушками индуктивности и исполнительный механизм расположены в общем корпусе. Внутри отверстия измерительного стержня закреплена плоская пружина с накладкой из фрикционного материала (прототип).

Недостатками данного устройства являются:

- небольшой (в пределах ±0,3 мм) диапазон измерения при использовании его для определения размера изделия по методу непосредственной оценки;

- наличие механизма для точной (±0,5 мкм) перенастройки преобразователя на другой размер изделия, усложняющего конструкцию прибора активного контроля;

- значительное (3…5 минут) время переналадки устройства на другой размер изделия;

- невозможность контроля конических поверхностей изделий (конических хвостовиков стержневого инструмента, шлицевых протяжек и др.) при значительной (1…3 мм и более) разнице их диаметров;

- увеличение измерительного усилия в устройстве за счет уменьшения зазора между якорем и полюсом электромагнитного исполнительного механизма в процессе обработки изделия и измерения его размера;

Задачей изобретения является увеличение диапазона измерения устройства (до 100 мм и более), что позволяет ликвидировать операцию и механизм точной переналадки преобразователей на другой размер и обеспечить возможность измерения конических поверхностей изделий со значительной разностью диаметральных размеров и стабилизировать полное измерительное усилие устройства на всем диапазоне измерения.

Данный технический результат достигается тем, что в устройстве для активного контроля линейных размеров изделий, содержащем узел отсчета, контактный преобразователь, имеющий измерительный стержень на направляющей поступательного перемещения в виде беззазорной направляющей качения с наконечником, фрикционный и герметизирующий элементы и исполнительный механизм, расположенные в общем корпусе, согласно изобретению измерительный стержень контактного преобразователя выполнен в форме стержня со сквозным внутренним отверстием и установлен на закрытых подшипниках качения, заполненных вязкой смазкой, а измерительный стержень выполнен, например, с наружной поверхностью шестигранника и внутренним сквозным отверстием и имеет на трех нерабочих гранях отверстия по всей их длине, а на измерительном стержне установлен инерционный датчик, соединенный с узлом отсчета и обеспечивающий автоматическое переключение исполнительного механизма (например, электропривода) с подвода измерительного стержня с наконечником к изделию на рабочий режим - когда скорость его движения больше на (10…15)% скорости съема припуска с изделия при шлифовании, при этом измерительный стержень преобразователя соединен с исполнительным механизмом при помощи беззазорной гибкой связи и фрикционного механизма (например, фрикционной муфты).

На фиг.1 представлена принципиальная схема заявляемого устройства, на фиг.2 дан поперечный разрез (схематично) в одном сечении подшипниковой направляющей измерительного стержня.

Устройство содержит узел отсчета 1, выполненный в виде электронного блока управления [Соболев М.П., Этингоф М.И. «Автоматический контроль на металлорежущих станках», с.90], и контактный преобразователь 2 с измерительным стержнем 3, наконечником 4, подвижным элементом 5 преобразователя 6. Измерительный стержень установлен на направляющей поступательного перемещения в виде беззазорной направляющей качения с наконечником, которая размещена на закрытых подшипниках качения 7, заполненных вязкой смазкой 8. Для выбора зазора и создания натяга (3…5 мкм) в направляющей качения предусмотрены два регулировочных винта 9 и 10. Выход измерительного стержня герметизирован эластичной гофрированной трубкой 11. Измерительный стержень выполнен со сквозным внутренним отверстием. Наружная поверхность стержня может быть выполнена, например, в форме шестигранника, причем на трех нерабочих гранях по всей их длине выполнены отверстия. Такая форма стержня обеспечивает ограничение от поворота вокруг его оси при минимальной массе и достаточной поперечной жесткости. В устройстве имеется исполнительный механизм 12 в форме электропривода, соединенного через фрикционную муфту 13 и гибкую связь 14 с элементами ее натяжения 15. Электропривод (например, шаговый или вентильный) работает в широтно-импульсном режиме от команд узла отчета 1. На измерительном стержне 3 установлен инерционный датчик 16, который через узел отсчета 1 обеспечивает автоматическое переключение исполнительного механизма 12 с подвода измерительного стержня 3 с наконечником 4 к изделию 17 на рабочий режим - когда скорость движения стержня больше на (10…15)% скорости съема припуска с изделия при шлифовании. В устройстве имеется фрикционный элемент 18, фиксирующий положение измерительного стержня 3 по выступам изделия 17 в момент отсутствия управляющего сигнала на исполнительный механизм 12 для регистрации на узле отсчета 1 текущего размера изделия 17. Все элементы крепятся в корпусе 19, который устанавливается в определенном месте в зависимости от решаемой задачи.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают изделие 17 в центр станка, подводят измерительный стержень 3 с наконечником 4 к выступу изделия со скоростью V ~ 5…10 мм/с, при этом инерционный датчик 16 автоматически через узел отсчета 1 переключает электродвигатель на рабочий режим - при котором измерительный стержень 3 перемещается со скоростью на (10…15)% больше скорости съема припуска с изделия (инструмента). V=(1,10…1,15) U, где V - скорость движения измерительного стержня; U - скорость съема припуска с изделия: черновое шлифование U1=200…500 мкм/с; чистовое шлифование U2=10…50 мкм/с; выхаживание U3=0,5…2,0 мкм/с (Леун В.И. «Повышение эффективности технологии изготовления и точности измерения линейных размеров прецизионных деталей приборов, машин и изделий инструментального производства средствами автоматического контроля». Докт. диссерт. С-Петербург, 1994).

Фрикционная муфта 13 настраивается таким образом, чтобы обеспечить рабочее перемещение измерительного стержня 3 и осуществить ее проскальзывание при появлении контакта наконечника 4 с изделием 17.

Подшипники качения 7 заполняются вязкой смазкой 8 для создания дополнительной гидравлической силы трения и исключения отрыва наконечника 4 от прерывистой поверхности изделия 17 при изменении (увеличении) числа ее оборотов.

По разработанной схеме устройства изготовлена в макетном исполнении (фиг.3) механическая часть контактного преобразователя (направляющая качения с измерительным стержнем 3 в форме шестигранника с внутренним сквозным отверстием, электропривод с фрикционной муфтой 13, гибкой связью 14 и фрикцион 18). Диапазон перемещения измерительного стержня до 100 мм и более. Проверка работоспособности проводилась на круглошлифовальном станке мод. ЗА110. Изделие - зенкер двухперый с твердосплавными режущими зубьями, ширина выступа 0,05 мм, число оборотов изделия изменяли от n=150… до 500 об/мин. Масса измерительного стержня 3 с присоединенными массами других элементов находилась в пределах 30…35 грамм.

Результаты предварительной проверки макетного исполнения механической части устройства подтвердили нормальную его работоспособность, которая позволяет осуществлять автоматический контроль линейных размеров цилиндрической и конической формы изделий (золотников, плунжеров, шестерен, шлицевых и гладких валиков, сверл, фрез, зенкеров, разверток, метчиков, калибров, концевых мер длины, протяжек и других изделий с минимальными допусками 2…4 мкм и любым числом выступов, начиная с одного, и с минимальной их шириной 0,05 мм) на операциях шлифования на кругло-, плоско-, бесцентрово-, резьбо-, шлице-, зубошлифовальных станках и других в индивидуальном и мелкосерийном производствах.

Устройство для активного контроля линейных размеров обрабатываемых изделий, содержащее узел отсчета, контактный преобразователь, имеющий измерительный стержень с наконечником, установленный на направляющей поступательного перемещения в виде беззазорной направляющей качения, фрикционный и герметизирующий элементы и исполнительный механизм, расположенные в общем корпусе, отличающееся тем, что измерительный стержень контактного преобразователя выполнен с внутренним сквозным отверстием, установлен на направляющей поступательного перемещения с закрытыми подшипниками качения, заполненными вязкой смазкой, и фрикционно соединен с исполнительным механизмом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для активного контроля диаметров цилиндрических поверхностей, основанных на способе обкатки мерительным роликом в процессе механической обработки, например в процессе механической обработки изделий.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для активного контроля цилиндрических поверхностей. .

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к ручным инструментам для измерения диаметра деревьев. .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля размеров цилиндрических деталей. .

Изобретение относится к устройствам для измерения диаметров тонкостенных цилиндрических оболочек. .

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для автоматического контроля линейных размеров и отклонений формы деталей, режущего и контрольного инструментов с минимальными допусками 2...4 мкм и любым числом выступов с минимальной их шириной 0,05 мм на операциях шлифования.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения диаметра цельнокатаных колес и бандажей по кругу катания, и может быть использовано в прокатном производстве, машиностроении и в ремонтном производстве железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к измерительной технике на основе виброконтактного преобразователя размеров. .

Изобретение относится к области неразрушающего магнитного контроля изделий и предназначено для контроля износа стальных проволочных канатов грузоподъемных кранов, лифтов и других грузоподъемных машин.

Изобретение относится к измерительной технике в технологии металлов и используется в качестве первичного преобразователя для контроля размерных параметров деталей.

Изобретение относится к монокристаллическим подложкам и способам отделки таких подложек. .

Изобретение относится к машиностроению, приборостроению и инструментальным производствам и предназначено для активного контроля среднего диаметра наружной резьбы при резьбошлифовании деталей типа метчиков, резьбовых калибров, ходовых и микрометрических винтов, прецизионных болтов, винтов, шпилек и других изделий с минимальными допусками на средний диаметр 2 4 мкм и любым числом выступов, начиная с одного.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано на окончательных операциях обработки рабочей поверхности цилиндров, преимущественно длинномерных гильз.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при контроле работоспособности шлифовального круга. .

Изобретение относится к машиностроению и станкостроению и может быть использовано при автоматизации шлифовальных станков. .

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровой технике, и предназначено для исследования оптимальных параметров режима бурения по критерию нагрева зоны контакта инструмента с породой.

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровой технике, и предназначено для исследования оптимальных параметров режима бурения по критерию нагрева зоны контакта инструмента с породой.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при обработке деталей, восстановленных газотермическим напылением. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при обработке деталей, восстановленных газотермическим напылением. .

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для автоматического контроля линейных размеров и отклонений формы деталей, режущего и контрольного инструментов с минимальными допусками 2...4 мкм и любым числом выступов с минимальной их шириной 0,05 мм на операциях шлифования.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании торцов роликов подшипников качения
Наверх