Устройство управления процессом резания

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 2 В 27 00 ИЕ ИЗОБРЕТЕНМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСНО с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 772730, кл. В 23 В 25/06,12.09.79,2. Вцпддч)яй В. Опдегес 51 ге Сопйго 1 1 п МС-Тцгп)п 9,ффС 1 гр Аппа)ь 1982. МапцГассцг)пц ТесЬпо 109 у". Ч. 31/1, 1982, р. 259-261 (прототип). (54) 157) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ, содержащее расположенные последовательно на оптической оси, проходящей через вершину режущего клина инструмента, источник излучения, объектив и фотоприемное у тройство, выполненное в виде линейки приборов с зарядовой связью, выход,80107685 которой подключен через аналого-цифровой преобразователь к входу процессора числового программного управления станка, причем объектив установлен между указанными инструментом и Фотоприемным устройством, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтс, с целью повышения точности управления, в него введены щелевая уэкопольная диафрагма.и опорная полуплоскость, причем последняя размещена в одной плоскости с вершиной режущего клина инструмента, центр проекции щелевой узкопольной диафрагмы на указанную плоскость совмещен с центром щели, образованной опорной полуплоскостьв и упомянутой вершиной, большая сто- Я рона этой проекции ориентирована по нормали к рабочей кромке опорной по- фф луплоскости, обращенной к вершине режущего клина инструмента, источникизлучения выполнен когерентным, а входная апертура Фотоприемного уст- а ройства совмещена с задней фокальной плоскостью объектива, МаеС:)Изобретение относится к оптическому приборостроению а именно коптическим приборам, используемымг,ри металлообработке, и может бытьприменено для управления процессомРезания на токарных станках с числовымпрограммным управлением.Известно устройство управлениясистемой ОПИД, содержащее привод про.дОльной ПОдачи, уст 13 ойство сравненияи канал управления по отрицательной10обратной связи, предназначенное длякоррекции относительного положенияинс грумепта и детали 11.Однако управление процессом метал"лообработки производится по косвенным 35параметрам упругих деформаций звеньев системы СПИД, вследствие чего ука:занное устройство имеет низкую точ-ность формирования управляющих командна коррекцио относительного положения инструмента и детали.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является устройство управления процессом резания,содержащее расположенные последовательно на оптической оси, проходящейчерез вершину режущего клина инструмечта, источник излучения, объективи фотоприемное устройство, выполненное в виде линейки приборов с зарядовой связью, выход которой подключенчерс,з аналого-цифровой преобразователь к входу процессора числовогопрограммного управления станка, причем объектив установлен между указанными инструментом и Фотоприемнымустройством,Объектив формирует изображение боковой поверхности режущего инструмента в плоскости входной апертуры ли.нейки Фотоприемников 12 , 40Недостаток известного устройствазаключается в относительно низкойточности контроля величины износарежущего инструмента, которая определяется размерами элементов Фотопри емного устройства и находится в пределах 10-20 мкм, Это влечет за собойснижение точности управления процессом металлообработки в целом,Цель изобретения - повышение точ 50ности управления.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство управленияпроцессом резания, содержащее расположенные последовательцо на оптической оси, проходящей через верши 55ну режущего клина инструмента, источник излучения, объектив и Фотоприемное устройство, выполненное ввиде линейки приборов с зарядовойсвязью, выход которой подключен че- бОреэ аналого-цифровой преобразовательк входу процессора числового программного упраления станка, причемобъектив установлен между указанными инструментом и Фотоприемным Уст ройством, введены целевая узкопольная диафрагма и опорная полуплоскость, причем последняя размещена в одной плоскости с вершиной режущего клина инструмента, центр проекции щелевой узкопольной диафрагмы на укаэанную плоскость совмещен с центромщели, образованной опорной полуплоскостью и упомянутой вершиной,большая сторона этой проекции ориен-.тирована по нормали к рабочей кромке спорной полуплоскости, обращеннойк вершине режущего клина инструмента, источник излучения выполнен когерентным, а входная апертура Фотоприемного устройства совмещена с задней фокальной плоскостью объек 1 ива,На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства.Устройство управления процессомрезания состоит из оптической преобразующей системы для формированиядифракционного изображения щели,Фотоприемного устройства и электронной системы анализа выходного сигнала и управления .процессом металлообработки,Оптическая преобразующая системасодержит расположенные последовательно на одной Оптической оси лазер 1источник когерентного излучения, поворотную призму 2, щелевую уэкопольную диафрагму 3, цель 4, образованнуэ дОпОлнительнОЙ ОпООной полуплоскостью 5 и вершиной режущего клинаинструмента 6, оборачивающую прямоугольнрэ призму 7, вторую поворотнуюпризму 8 и Фурье-объектив 9. В задней Фокальной плоскости Фурье-объектива 9 расположена входная агертурафотоприемного устройства, выполненного на основе линейки 10 приборов с зарядовой связью, выход которой через аналого-цифровой преобразователь 11 подключен к процессору12 числового программчогУгравления станка. 11 роцессор 12 подключенк сервоприводам 13 исполнительногомеханизма суппорта 14 станка, Приэтом центр проекции диафрагмы 3 наплоскость щели 4 совмещен с центромэтой щели, а большая сторона указанной проекции ориентирована йо нормали к рабочей кромке опорной полуплоскости 5, обращенной к вершинережущего клина инструмента 6Предлагаемое устройство работаетследующим образом.Перед началом металлообработкиинструмент 6 в суппорте 14 перемещают в исходную нулевую позицию. Пучок излучения лазера 1 поворачивается призмой 2 и направляется на узкопольную целевую диафрагму 3, Далеепучок, сформированный диафрагмой 3и имеющий прямоугольную форму шириной порядка 40-200 мкм и длиной1076859 Составитель В. КравченкоРедактор А. Лежнина Техред Л.Мартяшова Корректор И, Муска Заказ 742/43 Тираж 497 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5(Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3000-3500 мкм, дифрагирует на щели4 от полуплоскости 5 и вершины режущего клина инструмента б. Дифрагированный световой поток оборачивается и направляется призмами 7и 8 в Фурье-объектив 9, который формирует дифракционное изображениещели 4 в своей задней фокальной плоскости на фотоприемном устройстве линейки 10 приборов с зарядовой связью, Выходной сигнал фотоприемногоустройства преобразуется аналогоцифровым преобразователем 11 в цифровой код и поступает в процессор12. Дифракционное изображение щелисостоит из эквидистантно расположенных перпендикулярно оптической осимаксимумов светового потока. Линейное расстояние между этими максимумами на входной апертуре линейки 10обратно пропорционально ширине щели4 и прямо пропорционально фокусномурасстоянию объектива 9. Поэтому перед началом работы суппорт устанавливают в такое положение, чтобы расстояние между двумя максимумами дифракционного изображения щели 4 достигало программно заданной величины, что соответствует определенномузначению ширины щели 4. Такое положение суппорта 14 станка запоминает-ся блоком памяти процессора 12, истанок готов к началу работы. Затеь.осуществляется обработка заготовки детали на требуемый размер, при которойпроисходит износ вершины режущего клина инструмента 6. По истечении программно заданного времени или поокончании обработки детали процессор 12 посредством исполнительногомехайизма 13 возвращает суппорт 14в исходную нулевую позицию. В этомслучае ширина щели 4 будет большенаперед заданной на величину износавершины режущего клина инструмента 15 б, что определяется микропроцессором 12 по расстоянию между двумямаксимумами дифракционного изображения, В соответствии с величиной износа вершины режущего клина осущест О вляется коррекция программы и соответственно режимов металлообработки.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом-прототипом позволяет повыситьточность контроля износа режущегоинструмента и управления процессомрезания с 10-20 до 1-2 мкм, что обеспечивает повышение качества изготовления деталей.