Устройство компенсации погрешностей металлообработки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9966 119) (11 5 4 В 23 Я 15/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ивошлыков,ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(7 ) Киевский политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ(57) Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в условиях гибкого автоматизированного производства на токарных станках с числовым программным управлением для контроля и компенсации погрешностей направляющих относительно оси вращения шпинделя металлорежущих станков. Цель изобретения - повышение точности обработки путем компенсации непрямолинейности направляющих станка относительно оси вращения шпинделя. Устройство содержит осветитель, в качестве которого используется гелий-неоновый лазер, приемник излучения, в качестве которого используется одно- координатный приемник с зарядовой связью, расположенный под углом к падающему на него излучению, оптическую систему, содержащую конусный отражатель с углом 90 при вершине, закрепленный в патроне станка, зеркало, расположенное под углом 45 к падающему на него излучению, оборачивающую призму, установленную на пьезоэлектрической пластине, расположенной на резце- держателе, к входу которой подключен генератор синусоидального сигнала, систему обработки видеосигнала приемника изображения с зарядовой связью и систему ЧПУ станком. Принцип работы устройства основан на определении отклонения положения максимума освещенности гауссового пучка на приемнике с зарядовой связью от среднего положения при перемещении суппорта и резцедержателя, что соответствует отклонению от прямолинейности направляющих, и компенсации его перемещением исполнительных серводвигателей, на которые поступают выходные сигналы из системы числового программного управления станком. 1 ил.Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для компенсации погрешностей металлообработки, вызванных непрямолинейностыо направляющих металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ) в условиях гибкого автоматизированного производства.Цель изобретения -- повышение точности металообработки путем компенсации непрямолинейности направляющих станка относительно оси вращения шпинделя,На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.Устройство компенсации погрешностей металлообработки содержит последовательно расположенные лазер 1, ось резонатора которого ортогональна оси вращения шпинделя 2 станка, вращающийся конусный отражатель 3 с углом 9 О при вершине, закрепленный в патроне 4 станка, зеркало 5, расположенное на нижней каретке 6 над поперечными салазками 7 под углом 45 к падающему на него пучку излучения, оборачивающую призму 8, установленную на пьезоэлектрической пластине 9, которая расположена на резцедержателе 10, к входу которой подключен генератор 11 синусоидального сигнала. Приемник 12 излучения, выполненный в виде однокоординатного приемника с зарядовой связью, расположен под углом к падающему на него пучку излучения от лазера.Выход приемника 12 с зарядовой связью подключен через блок 13 питания и управления к входу аналого-цифрового преобразователя 14, который соединен с оперативно- запоминающим устройством 15 системы ЧПУ. Устройство работает следующим образом.Когерентный световой пучок излучения лазера 1 падает на конусный отражатель 3, закрепленный в патроне 4 станка, и, отразившись от него, распространяется вдоль оси вращения шпинделя. Отразившись затем от зеркала 5, расположенного на нижней каретке 6 над поперечными салазками 7 под углом 45 к падающему на него пучку излучения, световой пучок распространяется вдоль поперечных салазок, оборачивает оборачивающей призмой 8 и, отразившись опять от зеркала 5, попадает на однокоординатный приемник 12 с зарядовой связью, расположенный под углом а к падающему на него пучку излучения. Вращением конус- ного отражателя 3, закрепленного в патроне 4 станка, достигается точный контроль прямолинейности направляющих металло- режущего станка относительно оси вращения шпинделя 2, при котором устраняются погрешности установки конусного отражателя 3 в патроне 4 станка. Для этого находится положение патрона 4, при котором максимальная освещенность приходится на фотоэлемент приемника 12 с зарядовой связью, находящийся в центре диапазона фото 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 элементов, на которые приходятся максимумы освещенности в разные моменты времени в зависимости от положения патрона 4. При определенном среднем положении максимума светового пятна, которое соответствует положению патрона 4, при котором отраженный от конусного отражателя 3 световой пучок распространяется параллельно оси вращения шпинделя 2, производится контроль направляющих металлорежущего станка. При перемещении суппорта по продольным направляющим и резцедержателя 10 по поперечным салазкам 7 из-за погрешностей направляющих поверхностей и поперечных салазок происходит смещение максимума гауссового пучка от первона чального положения, т.е. определенного среднего фотоэлемента приемника 12. Величина смеще-, ния максимума гауссового пучка в 2/сова раз больше суммарной погрешности продольных направляющих и поперечных салазок станка.Сформированные приемником 12 с зарядовой связью видеосигналы через блок 13 питания и управления поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 14, с выхода которого в виде цифрового кода поступают на обработку в устройство 15 системы ЧПУ. Обработка видеосигнала закключается в определении смещения положения максимума сигнала от его среднего положения по следующему алгоритму: непрерывно определяется фоТоэлемент приемника с зарядовой связью, на который приходится максимальная освещенность, определяется количество фотоэлементов, на которые смегцается максимум освещенности, как абсолютная разность порядковых номеров фотоэлементов, на которые приходится максимум освещенности во время движения суппорта, и определенного среднего положения, определяется величина смещения положения фотоэлемечта, на который приходится максимум освещенности от его средсЬнего положения по формулесозя, где Ь -ширина фотоэлемента приемника 12 изображения; 1 - количество фотоэлементов, на которое смещается максимум освещенности.Выходные сигналы устройства 15 системы ЧПУ поступают на исполнительные серводвигатели, которыесвоими перемещениями компенсируют погрешности направляющеи поверхности.Пьезоэлектрическая пластина 9 необходима для уменьшения погрешностей, связанных с размерами фотоэлементов приемника 12 изображения. Для этого на нее подают синусоидальное напряжение от генератора 11 синусоидального сигнала. При этом в результате пьезоэффекта происходит ее сжатие и растяжение, что влечет за собой колебания оборачивающей призмы 8, установленной на пьезоэлектрической пластине 9. При задании амплитуды коле349966 формула изобретения Составитель В. Алексеен Техред И. Верес Тираж 786ного комитета СССР по делам иосква, Ж - 35, Раушская набрафическое предприятие, г. Уж коКорректор А.Подписноезобретений и открытийд. 4/5ород, ул. Проектная, 4 Редактор И. Горнвая Заказ 5052/13 ВНИИПИ Государствен 113035,М Производственно-полиОбруча баний, равной ф- сова, максимум гауссового пучка колеблется в диапазоне, равном ширине фотоэлемента приемника 13 изображения. После многократного считывания видеосигнала производится программное усреднение полученных данных и в результате определяется положение максимума гауссового пучка, которое исключает погрешности дискретизации фотоэлементов приемника 12. Устройство компенсации погрешностей металлообработки на станке с системой ЧПУ, содержащее лазер и приемник излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности металообработки, в устройство введены последовательно расположенные на пути светового пучка от лазера вращающийся конусный отражатель с углом 90 при вершине, закрепленный в патроне станка, зеркало, расположенное на нижней каретке над поперечными салазками, оборачивающая призма, установленная на пьезоэлектрической пластине, которая расположена на резцедержателе, к входу которой подключен генератор синусоидального сигнала, причем приемник излучения 10 выполнен в виде однокоординатного приемника с зарядовой связью, установленного под углом к направлению пучка излучения от лазера, а его выход подключен через блок питания и управления к входу аналогоцифрового преобразователя, соединенного с оперативно-запоминающим устройством системы ЧПУ, а ось резонатора лазера перпендикулярна оси вращения шпинделя,