Датчик для измерения шероховатости и управления процессом обработки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

990484

Союз Советских

Социалистических

Республик (54 ) М. Ка.з (á3) Дополнительное к аат. саид-ау(22) Заяалено16.12. 80 (21) 3224638/25-08 с присоединением заявки HP

В 2 4 В 49/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2301.83. Бюллетень HP 3

Дата опубликования описания 23.01 83 (33) УДК621.9 08 (088. 8) (72) Авторы изобретения, Б. A. Глаговский, Н.Ф. Торопов, С. К. Лисин, В.М. Рогачев, Л.. И. Линдунен и К. С. Доронин Г

1-— .1

fi

Всесоюзный научно-исследовательский институт: абразивов и шлифования (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ И УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения шероховатости поверхности обрабатываемых деталей и управления процессом обработки, например на шлифовальных станках в условиях подачи смазывающе-охлаждающих жидкостей.

Известен профилометр для системы управления процессом шлифования, содержащий корпус с двумя полозками для базирования на обрабатываемую деталь, упругую систему и измерительную систему, включающую пьезоэлектрический элемент и установленный в направляющих скольжения измерительный наконечник. Измерительный наконечник контактирует с поверхностью движущейся детали и возбуждает колебания пьеэоэлектрика, по амплитуде которого фиксируется шероховатость поверхности (1).

Однако известный датчик не может обеспечить высокую точность воспроизведения амплитудно-частотной характеристики и длительный срок эксплуатации подвижных элементов измерительной системы, стабильность результатов измерения в связи с на-. личием в преобраэователЬной цепы паф внешнего трения.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей датчика.

Эта цель достигается тем, что измерительная и упругая системы датчика объединены, причем объединенная система снабжена узлом регулирования тй жесткости, выполненным в виде набора колец иэ упругого материала и винта крепления.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема датчика; на фиг. 2 - блоксхема устройства.

Датчик для измерения шероховатости и управления процессом обработки материала содержит корпус 1 с двумя полозками 2, узел 3 крепления и регулирования жесткости измерительной системы, состоящей иэ пьезоэлектрика 4 с токосъемниками 5, расположенными внутри упруго-демпферного элемента б, армированного пластмассовой пластиной 7, в которой установлен иэ" мерительный наконечник 8. Для измерения волнистости поверхности детали датчик снабжается измерительным наконечником со специально подобранным радиусом контактной поверхности, обеспечивающей механическую фильтрацию

990484 шероховатости детали, в результате чего пьеэоэлектрик не возбуждается от воздействия микрогеометрии (шероховатости) детали, в результате чего пьезоэлектрик не возбуждается от.воздействия микрогеометрии (шерохова- 5 тости) поверхности. С целью предохранения пьезоэлектрика от повреждения и разгрузки схемы усиления кор-. пус 1 снабжен неподвижным 9 и регулируемым 10 ограничителями углового 10 перемещения консоли, а на пластмассовой пластине 7 выполнена упругая перемычка 11. Наконечник 8 находится в контакте с поверхностью детали 12.

Узел 3 крепления и регулирования жесткости системы состоит из колец

13, выполненных из упругого материала и винта крепления 14, поэволяющего при юстировке датчика регулировать жесткость консоли, обеспечивая тем самым более удобное возбуждение консоли до колебаний. собственной частоты.

Для выбора размеров колебательной системы и оценки требуемого усилия Р при регулировке используется уравнение изгибных колебаний упругой кон,соли. где m — масса консоли; прогиб консоли; — продольная координата консоли; 35

K J — постоянные параметры консоли

Устройство работает следующим образом.

Сигнал пьезоэлектрика 4 датчика 15 поступает в полосовой усилитель 16, <0 формирующий полосу пропускания в требуемом диапазоне частот. Сужение полосы пропускания позволяет снизить влияние возмущающих воздействий системы СПИД. Согласующий усилитель 17 предназначен для обеспечения определенного коэффициента передачи для измерительного устройства. Резонансный усилитель 18 усиливает резонансную частоту, которая также может изменяться в определенных пределах. В детекторном каскаде 19 выделяется сигнал, пропорциональный амплитуде шероховатости поверхности, который поступает через измерительный прибор 20 в прибор 21 регистрации или через суммирующий блок 22 в блок управления 23 °

Устройство для измерения шероховатости и управления процессом обработки материала работает следую- 60 щим образом.

Поверхность движущейся детали 12 возбуждает собственные колебания измерительной системы, воспринимаемые измерительным наконечником 8i 65 при этом амплитуда собственных колебаний соответствует шероховатости поверхности движущейся детали 12. Колебания измерительной системы преобразуются пьезоэлектриком 4 в электрические сигналы, которые через токосъемники 5 поступают в усилители 1б18 и через детекторный каскад 19 либо в прибор регистрации 21, либо в блок 23 управления, после уравнения в блоке 22, куда подается сигнал иэ задающего блока 24. При возникновении колебаний, выходящих эа пределы амплитудного диапазона, предохранение от повреждения пьезоэлектрика 4, осуществляется неподвижным 9 и регулируемым 10 ограничителями за счет амортиз ирующе го углового пе ремещения

l пластины 7 относительно упругой перемыч ки 1 1 °

При измерении волнистости поверхности детали 12 измерительный наконечник 8 заменяется другим измерительным наконечником, изготовленным из эльбора-P контактная поверхность которого является механическим фильтром шероховатости поверхности и воспринимает только, колебания, соответ— ствующие амплитуде и частоте волнистости поверхности.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения шероховатости поверхности, так как при преобразовании колебаний в электрические сигналы не используются элементы с парами внешнего трения. Измерительная система предлагаемой конструкции позволяет осуществить защиту пьезоэлектрика и токосъемников от внешней среды, обеспечивая возможность работы устройства измерения шероховатости в условиях подачи смазывающе-охлаждающей жидкости при обработке детали.

Кроме того, использование для узла крепления измерительной системы базового элемента из упругого материала позволяет при юстировке устройства регулировать жесткость измерительной системы, совершающей в процессе изгибные колебания, позволяя тем самым более удобное возбуждение измерительной системы до колебаний собственной частоты.

Использование для изготовления измерительного наконечника эльбора-P позволяет обеспечить стабильность его геометрических параметров и длигельность срока эксплуатации, так как эльбор-Р не подвержен диффузионному и адгезионному износу по сравнению с алмазом и имеет низкие контактные температуры и высокую износостойкость по сравнению с твердыми сплавами и минералокерамикой. Кроме того эльбор-P сравнительно дешев и недефицитен.

Формула изобретения

Датчик для измерения шероховатости и управления. процессом обработки, 990484 содержащий корпус, расположенные в ,корпусе упругую и измерительную си стему, выполненную в виде пьезоэлемента, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, измерительная и упру" гая система датчика объединены, причем объединенная система снабжена уз1 лом регулирования жесткости, выполненным. в виде набора колец из упру. гого материала и винта крепления.

Ф

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1. Журнал VDI-Z, 1978, 120, II 17) 790-792,III.

990484. .Составитель В. Влодавский

Редактор П. Коссей Техред Е.Харитончик . Корректор A Дзятко

Заказ 16/20, Тйраж 793 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4