Устройство контроля эксцентриситета при обработке глубоких отверстий

/О В 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иг.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Волгоградский ордена Трудового Крас- .ного Знамени политехнический институт(54) (57) 1.УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЭКС-ЦЕНТРИСИТЕТА ПРИ ОБРАБОТКЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ, содержащее датчикположения, закрепленный в инструментальной головке с направляюшими планками,датчик синхроимпульсов вращения изделия и анализатор сигналов, отличающеесятем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем определения величины и направления эксцентриситета, анализатор выполнен в виде триггера, выход которого подключен к фильтру низших частот, один вход соединен. с датчиком синхроимпульсов вращения изделия, а другой вход через дифференцирующую цепь подключен к выходу нуль-органа, который совместно с амплитудным детектором присоединен к датчику положения, причем ось чувствительности датчика синхроимпульсов расположена перпендикулярно плоскости измерения датчика положения.2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что фильтр низших частот выполнен в виде интегратора с запоминающей обратной связью.1Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при контроле автоматизации процесса растачивания центрального отверстия длинномерных цилиндрических изделий.Известны устройства контроля эксцентриситета при обработке глубоких отверстий, содержащие датчик положения, закрепленный в инструментальной головке с направляющими планками, датчик синхроимпульсов вращения изделия и анализатор сигналов 1,Недостаток таких устройств - низкая область функциональных возможностей:Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем определения величины и направления эксцентриситета.Эта цель достигается тем, что в устройстве контроля положения инструментальной головки, содержащем датчик положения, закрепленный в головке с направляю- шими планками, анализатор сигналов и датчик синхроимпульсов вращения изделия, анализатор выполнен в виде триггера, выход которого подключен к фильтру низших частот, один вход соединен с датчиком синхроимпульсов вращения изделия, а другой вход через дифференцирующую цепь подключен к выходу нуль-органа, который совместно с амплитудным детектором присоединен к датчику положения, причем ось чувствительности датчика синхроимпульсов расположена перпендикулярно плоскости измерения датчика положения,Причем фильтр низших частот выполнен в виде интегратора с запоминающей обратной связью. На фиг. 1 .приведена схема устройства; на фиг, 2 - диаграммы выходных сигналов элементов схемы при двух значениях угла вектора эксцентриситета; на фиг, 3 - разрез А-А на фиг, 1.Устройство содержит датчик 1 положения, закрепленный в инструментальной головке 2, которая базируется в контролируемом отверстии прй помощи направляющих планок 3. Плоскость измерения датчика 1 положения расположена вертикально. В качестве такого датчика может применяться сейсмический виброприемник или оптико- электронный преобразователь, В горизонтальной плоскости, проходящей через ось станка, установлен неподвижно датчик 4 синхроимпульсов вращения изделия (СВИ), например геркон, взаимодействующий с магнитной меткой 5, закрепленной на планшайбе станка и совмещенной с нулевым делением шкалы 6. Шкала 6 нанесена по периметру планшайбы и предназначена для разметки угла а направления эксцентриситета на изделии при контроле непрямолинейности оси отверстия и управлении процессом обработки. Датчик 4 СВИ соединен с 8-входом КЬ-триггера 7, выход которого под 55 При поступлении импульсов с датчика 4 СВИ триггерпереводится в единичное состояние, а импульсами с дифференцирущей цепи 9- в исходное нулевое состояние. В результате этого на выходе триггера 7 появляются прямоугольные импульсы Уч,1ключен к фильтру 8 низших частот (г 1 Ч),служащему для выделения постоянной составляющей импульсного сигнала, Так какчастота этого сигнала (1-2 Гй), соответствующая скорости вращения изделия(60-180 об/мин), мала, то для повышениябыстродействия фильтра 8 НЧ выполнен в виде интегратора с запоминающей обратнойсвязью. Вход управления выборкой фильтра 8 НЧ соединен с датчиком 4 СВИ.10 Другой К-вход триггера 7 подключенчерез дифференцирующую цепь 9 к выходунуль-органа 1 О, регистрирующего моментперехода через нуль синусоидального сигнала эксцентриситета, Входы нуль-органа 10и амплитудного детектора 11 присоединены15 к датчику 1 положения.Устройство работает следующим образом,При смещении оси отверстия с осью вращения изделия инструментальная головка 2,20сопряженная с поверхностью отверстия припомощи направляющих планок 3, начинаетсовершать колебания с амплитудой, равнойэксцентриситету е отверствия, и частотойь = 2 кТ, соответствующей угловой скоростивращения изделия. Вертикальная, состав 25 ляющаяеФ)этих колебаний преобразуетсядатчиком 1 положения в синусоидальныйсигнал О, эксцентриситета (фиг. 2). Из этого сигнала амплитудным детектором 11 выделяется амплитудное значение, соответствующее модулю 1 е 1 вектора эксцентриси 30 тета. Для отсчета результатов измерениямодуля напряжение на выходе амплитудного детектора 11 может изменятся вольтметром постоянного тока.Нуль-орган 10 преобразует синусоидальный сигнал датчика 1 в прямоугольные им 35 пульсыОиположительный передний фронткоторых выделяется дифференцируюшейцепью 9 в виде остроконечных коротких импульсов(,1 в , подаваемых на К-вход триг.гера 7. Моменту появления этих импуль 40 сов соответствует мгновенное положение вектора эксцентриситета в горизонтальной плоскости, при котором О Ф =фут)=О,На Я-вход триггера 7 поступают короткие импульсы с датчика 4 СВИ, моментупоявления которых соответствует прохож 45 дение магнитной метки 5 через горизонтально расположенную ось чувствительностидатчика 4 СВИ. Относительный сдвиг вовремени входных импульсов триггера 7 определяется угловым положением вектораэксцентриситета во вращающейся с изде 50 лием системе координат ХО У, ось ОХ которой проходит в плоскости магнитной метки 5.1042955 ВНИИПИТираж 760Филиал ПППг. Ужгород, у аказ 722317оддисноеатент,Проектная,е.д длительность Г которых соответствует угловому положению вектора эксцентриситета относительно плоскости магнитной метки 5:Ч; =а./ю =а,Т/2 й.Импульсный сигнал Б 7 с выхода триггера.7 подается на быстродействующий фильтр 8,НЧ, в котором производится его интегрирование, выборка по команде от датчика 4 СВИ результатов интегрирования и их запоминание. По цепи обратной связи через каждый период Т входного сигнала резуль таты выборки обновляются. Выходное сглаженное напряжение Би фильтра 8 НЧ пропорционально относительной длительности к/Т импульсов входного сигнала 139, то есть соответствует углу в направления вектора эксцентриситета: Б = К%/Т = Ка/24. 15Результаты измерения угла а можно отсчитать по шкале милливольтметра постоянного тока, подключенного к выходу фильтра 8 НЧ. При разметке угла а. направления эксцентриситета перенос результатов измерения а. непосредственно на изделие производится с помощью шкалы 6, в которой началом отсчета является положение магнитной метки 5. Так как измерение угла.аосновано на фиксации нулевых значений сигнала эксцентриситета в моменты, когда вектор эксцентриситета расположен перпендикулярно плоскости измерения датчика 1 положения, то для исключения постоянной методической погрешности ось чувствительности датчика 4 СВИ должна располагаться также перпендикулярно плоскости измерения датчика 1 положения.Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого устройства, например, для контроля отверстий роторов турбин, составит не менее 80 тыс.руб, при годовой программе выпуска 25 роторов,