Прибор для контроля ходовых винтов станков

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскии

Социалистических

Республик (ui986613

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Р М К з (22) Заявлено 02.06. 81 (2т) 3284132/25-08 с присоединением заявки Но

В 23 В 25/06

Государственный комитет

СССР о делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07 01.83.Бюллетень Йо 1 /$3) УД 4 621.753 (088. 8) Дата опубликования описания 07. 01.83. / (72) Авторы изобретения

,:: "в.

В.С. Васильев, В.Н. Ефимов, Б.Д. Нр ейкий-,,h.10. К . Е.П. Потапов, В.A Куликов, Л.A. омовa.--..и А.Ф,"Л

Ъ

Ордена Трудового Красного Знамени эксперимейиыц н научно-исследовательский институт металлорежущих (71) Заявитель (54 ) ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ХОДОВЫХ

ВИНТОВ СТАНКОВ

Изобретение относится к контролю изделий в машиностроении, а именно контролю прецизионных винтов и других изделий с винтовой поверхностью.

Известна машина для контроля изделий с винтовой поверхностью,(ij, содержащая станину, переднюю бабку, в виде оптической делительной голов- щ ки, заднюю бабку, платформу продольных перемещений, с укрепленным на ней измерительным наконечником, контактирующим с контролируемым изделием, люнеты, Измерение отклонений шага на машине осуществляется вручную путем поворота контролируемого изделия на заданный угол с помощью оптической делительной головки ОДГ-10 и измерения линейного перемещения на- .2О конечника — по образцовой штриховой мере с помощью фотоэлектрического микроскопа.

Основным недостатком этой машины является низкая производительность вследствие необходимости с высокой точностью выставлять люнетами отдельные участки винта относительно оси центров машины, а также то, что из-. мерение и фиксация отклонений производится вручную. Кроме того, на машине не может быть обеспечена высокая точность контроля длинных нежестких винтов, так как при наличии даже нескольких люнетов могут быть участки контролируемого изделия,. ось которых не совпадает с осью центров, что вносит в измерения дополнительные погрешности. Кроме того, данная конструкция не позволяет менять положение линии отсчета по отношению к линии контакта наконечника с изделием, что при малых диаметрах контролируемого винта приводит к дополнительным погрешностям связанным с нарушением принципа 65е, Известен также прибор для контроля изделий с винтовой поверхностью (2), содержащий станину с продольными направляющими, шпиндель и задний центр для установки контролируемого изделия, привод, зубчатую гитару, каретку для установки чувствительного элемента со своей измерительной системой, винтовой. механизм подачи каретки, преобразователь ли-.. нейных перемещений с отсчетным устройством, преобразователь угловых перемещений, систему контроля согласованности угловых и линейных перемешаиий и регистратор. При контроле

98б613 длинных иэделий предусмотрена возможность установки люнетов.

Прибор работает следующим образом.

Каретка перемещается механизмом подачи в приближенном соответствии с законом образования винтовой линии иэделия. Данное соответствие устанавливается с помощью зубчатой гитары. Преобразователь линейных и угловых перемещений выдает сигналы на измерительное устройство системы 10 контроля согласованности перемещений, которое формирует сигнал отклонения, суммируемый с сигналом чувствительного элемента в сумматоре. Суммарный сигнал фиксируется регистратором в виде осциллограммы.

Основным недостатком прибора является необходимость значительных затрат вспомогательного времени, связанных с высокой точностью выставле- 20 ния люнетами отдельных участков винта относительно оси центров. На приборе не может быть также обеспечена высокая точность контроля длинных нежестких винтов малых диаметров вследствие причин, приведенных при описании предыдущей машины. Кроме того, наличие двух измерительных систем для контроля линейных перемещений приводит к усложнению конструкции.

Изготовление описанных машин и при- боров связано с большими трудозатратами для достижения высокой точности продольных направляющих перемещения кареток, непрямолинейность траекторий которых вносит в измерения до- 35 полнительные погрешности. Эти трудозатраты увеличиваются при изготов лении машин с большими длинами хода кареток, что необходимо при контроле ходовых винтов станков. 40

Целью изобретения является повышение точности, информативности и производительности контроля, а также технологичности конструкции °

Указанная цель достигается тем, 45 что в известном приборе для контроля изделий с винтовой поверхностью, содержащем станину с продольными нап- .. равляющими, переднюю и заднюю бабки центрами для установки контролируе 0 мого изделия, привод, люнеты, зубчатую гитару, продольную платформу, винтовой механизм подачи платформы, систему контроля линейных перемещений, преобразователь угловых перемещений, систему контроля согласованности линейных и угловых перемещений и регистратор, согласно изобретению станина выполнена в виде двух секций из материала со стабилизированной структурой и со стыком между 60 секциями в плоскости, перпендикулярной оси центров, проходящей через вершину переднего центра. На станине смонтированы два жестких упора, центры сферических поверхностей которых 65 размещены на линии, параллельной на .— равлению перемещения продольйой платформы. Система контроля линейных перемещений выполнена в виде отражателя, оптического блока и лазерного измерительного преобразователя, причем оптический блок смонтирован с возможностью установочных перемещений в горизонтальной плоскости, перпендикулярно и параллельно оси центров. Отражатель закреплен на двухкоординатной измерительной головке, установленной с воэможностью перемещения ее относительно платформы параллельно оси центров и связанной с регулируемыми наконечниками, контактирующими с контролируемым изделием и ориентирующими измерительную головку относительно контролируемой поверхности. При этом один иэ наконечников боковой), являющийся измерительным, выполнен с возможностью перемещения перпендикулярно. оси центров и контроля этих перемещений датчиком, расположенным на изме» рительной головке. Причем ось этого наконечника расположена в горизонтальной плоскости, проходящей через ось контролируемого участка винта.

Измеритель перемещений электрически связан устройством синхронизации с системой контроля согласованности линейных и угловых перемещений.

Выполнение станины из двух секций позволяет повысить технологичность конструкции по сравнению с цельной станиной, выполненной для тех же длин измерения. Совмещение плоскости стыка секций с вертикальной плоскостью, проходящей. череэ центр передней бабки, позволяет исключить влияние расхождения секций под влиянием температур на прямолинейность хода, платформы. Применение многократной термостабилизации станины при ее изготовлении обеспечивает стабилизированную структуру металла, что позволяет использо-.. вать сферические жесткие упоры, закрепленные на станине, как мерные ограничители перемещения платформы.

Линия, соединяющая центры сфер жестких упоров, проходит через проекцию центра тяжести платформы, что дает возможность исключить влияние перекоса и инерционных масс платформы прМ контакте с упором во время аттестации расстояния между жесткими упорами и .внесение дополнительной ошибки . Аттестация перемещения платформы от одного упора до другого с помощью образцовых средств, например с помощью образцовой штриховой меры, позволяет внести поправку в по- . казания лазерного измерительного преобразователя, учитывающего влияние температуры окружающей среды на результаты измерения. Размещение

986613 отражателя и бокового наконечника, Т7 линейных перемещений, установявляющегося измерительным наконечни- ленный на кронштейне, жестко закрепком, на малоинерционной каретке поз- ленном на станине 1,. систему 18 конт воляет более точно и с меньшим изме- роля согласованности углрвых и лирительным усилием фиксировать из- нейных перемещений, датчик „19 перемерительную головку вдоль оси винта 5 мещений бокового наконечника измерибез вЛияния инерции продольной плат- тельной головки при движении накоформы и таким образом исключает нечника перпендикулярно оси центров, влияние погрешности кинематической устройство 20 синхронизации сигналов цепи .прибора на точность измерения. датчика 19 и сигналов от системы конт

Контроль точности шага длин хо- 1О роля линейных перемещений, состоящей довых винтов имеет ряд особенностей из лазерного измерительного преобрапо сравнению с контролем точности . зователя 17, оптического блока 21 шага коротких резьб. Эти особеннос- и отражателя 22, регистратор 23. Опти сводятся к тому, что для контро- тический блок 21 размещен .на основаля шага с высокой точностью необходимо 15 нии, перемещающемся вдоль оси центобеспечивать постоянство взаимного ров. Блок 21 состоит из системы расположения в пространстве оси конт- призм 24 и светоделительного куба ролируемого участка винта и наконеч- 25, размещенного на каретке-26, именика во всех направлениях, кроме нап- ющей установочное перемещение, перравления поступательного движения 2О пендикулярное оси центров. Станина наконечника. Это может обеспечивать- снабжена двумя жесткими упорами 27 ся за счет высокой точности иэготов и 28 со сферическими поверхностями, ления направляющих и наличия люне- центры которых размещены на линии, тов, с помощью которых необходимо параллельной направлению перемещения выставлять отдельные участки нежест- 25 продольной платформы б, проходящей ких винтов с осью центров. Ориентация через проекцию центра тяжести платизмерительной головки наконечниками формы. относительно участков контролируе- Измерительная головка содержит мого винта поэволЯет сохРанить пос- каретку 29, осуществляющую установочтоянным взаимное Расположение боково ЗО ное перемещение бокового наконечниго наконечника, являющегося измерика в зависимости от диаметра контро-. тельным наконечником, и поперечно- лируемого. винта 10 с помощью микро

Iro сечения контролируемого винта в метрического винта перпендикулярнб зоне контРолЯ и тем самым избежать оси центров. Величина ее перемещедополнительных погрешностей измеРе- 35 ния о ределяется по шкале 30, устания, снизить трудоемкость технолоновленной параллельно ходу каретки гических операций доводки продоль- На платформе б смонтирована стойных направляющих платформы. ка 31, имеющая пружинный параллелоНа фиг. 1 представлена принципи- грамм с плоскими пружинами 32 и, 33, альная схема предлагаемого прибора, 4 на котором подвешен рычаг 34, имеюна фиг. 2 — схема измерительной го- щий второй пружинный параллелограмм

35, на верхней части корпуса котороПрибор содержит станину 1, имею- го размещен регулируемый вертикаль-. щую стык, проходящий в плоскости, ный наконечник 36 со сменным вкладяперпендикулярной оси центров через шем. 37, размеры и..форма которого завершину центра 2 передней бабки 3 °

45 висят от профиля контролируемой

На станине установлена задняя бабка резьбы. дпя установки изделия в ры4. На направляющих 5 станины установ чаге предусмотрен шарнир, с помощью лена платформа 6, соединенная с вин- которого вертикальный наконечник 36 товым механизмом 7 подачи платфор- может быть отведен на 90 вверх. мы, совместно с зубчатой гитарой 8 50 На рычаге Размещен регулируе ь4й упор обеспечивающие перемещение платфор- 38, ограничивающий перемещение Рычамы с установленной на ней измеритель- га 34 при анятом изделии..На рычаге ной головкой 9. Вращение контролируе установлен цилиндрический ролик 39. мого винта (иэделия ) 10 и перемеще-. На каретке 29 с помощью плоских пруние платформы обеспечивается приво- 55 жин 40 подвешен корпус 41 с возмождом 11, связанным с зубчатой гитарой ностью перемещений параллельно оси клиноременной передачей. На станине центров. На корпусе с помощью плосустановлены люнеты 12 и 13, слу- ких пружин 42 и 43 установлен угольжащие для уменьшения искривления ник 44. На угольнике 44 закреплен ры. оси контролируемого иэделия в случае, Q) чаг с подщипниковыми опорами. в кото когда изделие имеет большую длину. Рых установлен цилиндрический роПрибор имеет преобразователь 14 угло- лик 45, ось которого перпендикулярна вых перемещений, связанный с контро- оси цилиндрического ро лика 39 и конли уеьым винтом 10 с помощью хомути- тактирует а ним по обРазУющей. Иэмелир ка 15 и поводка 16, преобразователь 65 рительный боковой нако ч н конечник 46

Прибор работает следующим образом.

Контролируемое изделие 10 устанав ливается в центрах передней 3 и задней 4 бабок. Посредством хомутика 15 и поводка 16 изделие соединяют с преобразователем 14 угловых перемещений. При контроле изделий большой длины люнетами 12 и 13 уменьшают величину искривления оси изделия. Затем боковой наконечник 46 являющийся измерительным наконечником, вводят в контакт с винтовой поверхностью изделия 10. Опускают поворотную часть рычага 34 в рабочее положение и с помощью вертикального винтового наконечника 36, упирающегося сверху в контролируемую поверхность резьбы, через жесткую связь роликов 39 и 45 ,устанавливают боковой наконечник 46 до размещения его в горизонтальной плоскости, проходящей через ось контролируемого участка винтовой поверхности .Перемещая каретку 29 с по мощью микропары по шкале 30, пбдводят боковой наконечник 46 до контакта с винтовой поверхностью контролируемого изделия, перемещая угольник 44 с пружинами 47 и 48, создают. требуемое измерительное усилие контакта бокового наконечника 46 и изделия 10

Соответственно диаметру контролируемого иэделия 10 устанавливается каретка 26 в оптическом блоке 21, ко-, торая оснащена светоделительным кубом 25 и призмой. Таким образом отражатель 22 и светоделительный куб

25 оптического блока 21 выставляются на прямую параллельно оси центров.

При включении привода 11 контролируемое изделие 10 приводится во вращение, а платформа б с установленной на ней измерительной головкой перемещается по направляющим 5 станины 1 на аэростатических направляющих. Положение отражателя 22 при этом рпределяется измерительным (боковым) наконечником 46, жестко связанным с ним и контактирующим с винтОвой поверхностью изделия. Преобразователь угловых 14 и линейных 17 перемещений выдает сигналы, которые

Этот же винт измеряли на лабораторном макете предложе н но го при бора. В этом случае измерения проводил один оператор. Полное время измереукреплен в корпусе, подвешенном н плоских пружинах 47 и 48, которые обеспечивают прижим этого наконечника к профилю резьбы в направлении, перпендикулярном ее оси, с определен ным усилием. С противоположной стороны корпуса размещен датчик 19 пере мещений бокового наконечника 46, рас положенный в одной горизонтальной плоскости с осью наконечника 46. Отражатель 22 размещен на каретке 29 так, что ось его симметрии расположена в горизонтальной плоскости, проходящей через ось центров. поступают в систему 18 контроля согласованности перемещений, Послед няя формирует сигнал отклонения шага. Далее сигнал поступает в устройство синхронизации 20. Одновременно

5 по сигналам кругового преобразовате.ля 14 выдаются сигналы датчика 19 перемещений бокового наконечника 46, перпендикулярных оси центров, поступающие в устройство синхронизации.

Перемещение бокового наконечника 46 равнозначно радиальному биению резьбы контролируемого изделия. Эатем синхронизированные сигналы поступают на регистратор 23, где фиксируют15 ся в виде двух графиков, один из кото рых характеризует погрешность шага контролируемого изделия 10, а другой — радиальное биение. До работы на приборе производится калибровка лазерной измерительной систегж путем аттестации расстояния между жесткими упорами 27 и 28 с помощью образцовой штриховой меры и микроскопа с введением в лазерную измерительную систему поправок на условия окружающей среды.

В ЭНИМСе проводилось измерение винта передачи винт-гайка качения, имеющего следующие параметры: длина 1 = 1800 мм; шаг 5 = -10 мм; диаметр D = 80 мм.

Измерения проводились на макете предложенного прибора и на автоматизированной машине мод. МС14. При измерении на машине МС14 винт устанавливался в центрах, при этом для уменьшения прогиба винта вод действием собственного веса использовался люнет, с помощью которого удалось уменьшить величину .прогиба в месте подпора до 0,02 мм.

В качестве контролируемого парамет ра были выбраны: накопленная погрешность S и внутришаговая погрешность Ь

45 Дискретность измерения при этом составляла 10 контрольных точек на

1 оборот контролируемого иэделия, т.е. всего потребовалось провести — — 1800 измерений.

S у) Полное время измерения иэделия, включая время, необходимое для установки изделия с использованием люнета, составило Т „ = 6 ч. Причем на машийе работали два контролера. Hagg копленная погрешность шага винта сос тавила 3 „ = 45 мкм. Погрешйость изза непрямолинейности оси контролируе. мого винта Ь Н„ = 4 мкм. Погрешность из-за несоблюдения принципа Аббе

Ь „= 3 мкм. Внутришаговая погрешность составила Б, = 7 мкм.

986613

9 ния, вклЬчая время установки изделия на макет, составило T = 0,65 ч.

Накопленная погрешность шага составила 3 „= 36 мкм. Погрешность иэра непрямолинейности оси контролируемого изделия Ь Н = 0,1 мкм. Погрешность из-за несоблюдения принципа

Аббе Ь „ = 1 мкм. Внутришаговая погрешность = 6 мкм.

Сравнение результатов показывает, что предложенный прибор позволяет повысить производительность и точность контроля.

Формула изобретения

Прибор для контроля ходовых винтов станков, включающий станину, на которой установлены передняя и .задняя бабки с центрами, предназначенными для закрепления контролируемого винта, платформа с воэможностью перемещения в направлении оси центров из одного крайнего положения в другое, на которой закреплен датчик микроперемещений, предназначенный для взаимодействия с контролируемой поверхностью винта, система контроля согласованности линейных и угловых перемещений и система контроля линейный перемещений, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, в прибор введена двухкоор„пинатная измерительная головка, пред. н аз начен ная для з акрепления датчика микроперемещений, головка установлена на платформе с помощью плоских прукин с возможностью перемещения относительно нее в осевом направлении и снабжена.базирующим наконечником, предназначенным для ориентирования ее относительно контролируемого сечения винта, система контроля линейных перемещений выполнена в ви1О де установленных на станине лазерного измерительного преобразователя и оптического блока, а также отражателя, закрепленного на измерительной головке, причем оптический блок

15 установлен с возможностью наладочных перемещений в направлении, перпендику. лярном и параллельном оси центров, кроме того, станина выполнена иэ двух секций из материала со стаби2О лизированной структурой, стык которых расположен перпендикулярно оси центров, а передняя бабка расположе-. на на станине таким образом, что плоскость стыка проходит через вершину ее центра, причем на станине установлены два жестких сферических упора, предназначенных для ограничения перемещений платформ.

Источники информации, ЗО принятые во внимание при экспертизе

1. Машина для контроля шага винтов мод. МС14К..Информационный листок Минстанкопрома Р 9, 1972.

2. Авторское свидетельство .СССР

Р 513241, кл. 6 01 В 7/28, 1975.

986613

Составитель В. Алексеенко

Редактор Н. Аристова Техред М.Тепер

Корректор С. Шекмар"

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 10396/16 . Тираж 1104

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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