Устройство для измерения динамических характеристик рабочего органа металлорежущего станка

СОаз СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2161 Ъ0 М 15/00, 6 05 В ЕТЕНИЯ ЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕ(46) 07,04,87, Бюл. У 13 (71) Саратовский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР У 634145, кл. С 01 М 15/00, 1975.Автоматические линии и металлорежущие станки: Экспресс-информаци 1979 У 7, реф. 17, с. 1-10.Но 1 гые 1 зз 1 Г., Нагйгпе Н.-Р. ЧеггаЬгеп Ецгехрег 1 шеге 11 еп шойе 1- Й 1 ппцпд 1 п оег МазсЬпепдупцшцк.МазсЬ 1 пепЬацгесЬп 1 с, 1977, 26, 11, р. 500-504.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОЧЕГО ОРГАНА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА(57) Изобретение относится к областиизмерений в машиностроении и предназначено для идентификации.динамических характеристик рабочих органовметаллорежущего станка. В устройстве,состоящем иэ регистрирующего прибораи датчика перемещений, с целью повышения точности идентификации динамических характеристик рабочего органаметаллорежущего станка в качестведатчика перемещения использован двухкоординатный интерферометр, состоящий иэ оптической и электронной частей, позволяющий осуществить измерение динамических характеристик рабочего органа станка как в режиме холостого хода, так и в момент врезания инструмента в заготовку. 1 ил.1302161 Изобретение относится к области измерений в машиностроении и предназначено для идентификации динамических характеристик рабочих органов металлорежущего станка, в частности для измерения переходных характеристик суппорта металлорежущего станка, в том числе по двум координатам одновременно.Целью изобретения является повыше- О ние точности идентификации динамических характеристик рабочего органа металлорежущего станка за счет их непосредственного измерения как в режиме холостого хода, так и в процессе резания в реальном масштабе вре.мени.На чертеже дана функциональная схема устройства.Устройство состоит из двухкоорди О натного лазерного интерферометра, оптическая часть 1 которого установлена на станке 2, причем уголковые отражатели 3 и 4 связаны с продольной (ось Х) и поперечной (ось Е) ка ретками суппорта, а оптический блок 5 - со станиной. Выходы оптической части интерферометра связаны с входами электронной части 6, состоящей из измерительного блокаи блока 8 цифро аналоговых преобразователей (ЦАП).Устройство содержит также многоканальный регистратор 9 и устройство 10 ЧПУ, синхровходы блока ЦАП могут быть соединены с устройством 10 ЧПУ металлорежущего станка, а выхоцы - с многоканальным регистратором 9. Измерительный блок 7 состоит из усилителей 11-13, выходы которых сое - 40 динены с входами формирователей 14- 16 сигнала. Выходы формирователей 14 и 16 связаны с первыми входами блоков 17 и 8 вычитания. Измерительный блок 7 содержит реверсивные счетчи 5 ки 19 и 20, измерители 21 и 22 временных интервалов, генератор 23 тактовых импульсов. Выходы измерителей временных интервалов связаны с реверсивными счетчиками 24 и 25, выходы реверсивных счетчиков 19, 20 24 и 25 соединены с входами блока 26 цифровой индикации и блока .8 ЦАП. Блок ЦАП состоит из четырех цифроаналоговых преобразователей 27-30. ЦАП 27 и 28 пред 55 назначены для измерения мгновенных значений девиаций перемещения. ЦАП 29 и 30 - для измерения мгновенных значений девиаций скорости,2Устройство работает следующим образом.Управляющее воздействие на привод станка приводит к возникновению динамических процессов в его суппортной группе в моменты трогания, остановки суппорта, в момент врезания инструмента в заготовку. Это позволяет исследоват динамические характеристики рабочих органов станка как в режиме холостого хода, так и в режиме обработки,При движении суппорта станка 2 по двум координатам вместе с поперечной (ось Х) и продольной (ось Е) ка" ретками перемещаются уголковые отражатели 3 и 4, и в оптическом блоке 5 образуются три гармонических сигнала с частотами й , Й ф Й и Д 1 Дрх Рг ф где й - частота опорного сигнала; рхи Д - частоты доплеровских сиг 0 гналов.Частоты доплеровских сигналов пропорциональны скоростям перемещения суппорта по осям Х и Е. Сигналы иэ оптической части 1 поступают в измерительный блок 7 электронной части б на усилители 11-13, где усиливаются по амплИтуде. Далее сигналы поступают на формирователи 14-16, где преобра;зуются в последовательности прямоугольных импульсов определенной длительности. Затем импульсные сигналы с. частотами д и ДЙ р поступаютпхна вычитатель 17, сигналы с частотами д + 52 р и й + Л р - на вычитатель 18. Вычитатели предназначены для вьделения доплеровского сигнала н распределения импульсов по одному из двух каналов счета в зависимости от направления перемещения кареток суппорта станка 2.С выхода вычитателей последовательности импульсов распределяются по двум направлениям на вход измерителей 21 и 22 временных интервалов и входы реверсивных счетчиков 19 и 20, С выходов последних информация вьдается в двоичном коде на блок 26 цифровой ийдикации, где фиксируется интегральное значение перемещения суппорта станка в продольном (Х) и поперечном (2) направлениях за время измерения, и на входы блока 8 ЦАП,На входы измерителей 21 и 22 временных интервалов подаются как сиг13021 нальные импульсы, так и импульсы с тактового генератора 23. В измерителях 21 и 22 временных интервалов фик-, сируется временной интервал между каждым предыдущим и последующим сиг. 5 нальными импульсами, пропорциональный скорости перемещения рабочего органа станка. Точность измерения зависит от частоты тактового генератора 23.С выходов измерителей временных ин О тервалов сигналы поступают на реверсивные счетчики 24 и 25, с выходов которых информация в двоичном коде поступает на блок 26 цифровой индикации, где фиксируется интегральное . 15 значение скорости перемещения суппорта по осям Х и Е эа время измерения, и на входы блока 8 ЦАП. На блок 8 ЦАП1 от измерительного блока 7 подаются ,сигналы в двоичном коде о перемещении 2 О и о скорости продольной и поперечной кареток суппорта. С реверсивных счетчиков 19 и 20 цифровой сигнал о перемещении суппорта по осям Х и 2 поступает на ЦАП 27 и 28. С реверсивных 25 счетчиков 24 и 25 цифровой сигнал о скорости перемещения суппорта по осям Х и Е поступает на ПАП 29 и 30, В блоке ЦАП производится перевод сигналов из цифровой формы в аналоговую по комаиде от устройства 10 ЧПУ, которое выдает синхроимпульсы на специальные входы ЦАП 27 - 30. Формирование синхроимпульсов .осуществляется программным путем. Аналоговая информация от блока ЦАП поступает на многоканальный регистратор 9, которые записывает мгновенные изменения девиаций перемещения и скорости в реальном масштабе времени при изменении динамических 40 характеристик. рабочего органа металлорежущего станка. На основе полученных экспериментальных динамических характеристик наиболее просто перейти к описанию математической модели станка, тем самым в два .раза сокращается расчетное время для определения динамических параметров станка, так как исключается время на промежуточные расчеты для получения динамических характеристик по амплитудно-частотным характеристикам, и повышается точность расчетов и идентификации модели динамической системы станка. Экспресс-анализ динамических характеристик при изменении режимов резания, заготовки геометрии и материала режущего инструмента позб 1 4валяет произвести соответствующий выбор режима резания, гри котором обеспечивается повышение точности обработки в 2 раза и повышение качестваповерхности. Формула изобретения Устройство для измерения динамических характеристик рабочего органа металлорежущего станка, содержащее многоканальный регистратор и датчик перемещения рабочего органа, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности идентификации динамических характеристик рабочего органа металлорежущего станка, в качестве датчика перемещения рабочего органа использован двухкоординатный лазерный интерферометр, состоящий из оптической и электронной частей, причем уголковые отражатели оптической части лазерного интерферометра с,язаны с продольной и поперечной каретками суппорта и с оптическим блоком, информационные выходы оптического блока через последовательно соединенные усилители и формирователи сигналов подключены к соответствующим входам первого и второго блоков вычитателей, в устройство, кроме того, введены генератор тактовых сигналов, первый, второй, третий и четвертый реверсивные счетчики, два измерителя временных интервалов, блок цифровой индикации и блок цифроаналоговых преобразователей, вход синхронизации которого соединен с синхровходом устройства ЧПУ станка для измерения динамических характеристик,информационные выходы - с соответствующими входами многоканального регистратора, а информационные входы - с выходами соответствующих реверсивных счетчиков, при этом выход первого блока вычитания соединен с входом первого реверсивного счетчика и входом первого измерителя временных интервалов, выход которого подключен к входам второго реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом индикатора, подключенного вторым входом к выходу первого реверсивного счетчика, третьим входом - к выходу третьего реверсивного счетчика, ачет-, вертым входом - к выходу четвертого реверсивного счетчика, вход которого подключен к выходу измерителя временных интервалов, соединенного первым5 1302161 6входом с выходом второго блока вычи- второй;выход которого подключен квто" тания и вторым входом с первым выхо- рому входу первого измерителя времендои генератора тактовых импульсов, ных интервалов,Составитель О.Ольшанскийовецкая Техред А.Кравчук Корректор И,Муск тор П исно лиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,Производстве Заказ 1210/42 ВНИИПИ по 11303Тираж 777Государственнелам изобретеМосква, Жо комитета СССР й н открытийРаушская наб