Устройство для программного управления металлорежущими станками

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 15236 И 9) 4 В 23 0 15/ ИТЕТ СССРЙ И ОТНРЫТИИ СУДАРСТВЕННЫЙ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ САНИЕ ИЭОБРЕТ Т инстискинОкт рьс волюци 8.8)етельство СССР В 19/39, 1979. ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУПЦ 1 МИ СТАНКАМИ(57) Изобретение относится к областиавтоматики и может быть использованодля управления процессом резания наметаллорежущих станках с числовымпрограммным управлением (ЧПУ) в условиях гибкого автоматизированного производства. Цель изобретения - повьппение качества изготовления деталей. Устройство содержит источниккогерентного излучения в виде гелийнеонового лазера, светоделительныйкубик, за которым расположены подвижная вдоль оси линза и светоотражательное зеркало, соосно с которым спротивоположной стороны кубика установлены фокусирующая линза и пассивный резонатор, образованный двумясферическими зеркалами, обращеннымидруг к другу вогнутыми поверхностями,За резонатором установлен фурье-объектив, в плоскости фокусировки которого расположен однокоординатный приемник с зарядовой связью, соединенный с процессором системы ЧПУ станка.1 ил.131521Изобретение:относится к автоматике и может быть использовано для управления процессом резания на метальлорежущих станках с числовым программным управлением (ЧПУ) в условияхгибкого автоматизированного производства.Цель изобретения - повышение качества изготовления деталей и надежности системы управления путем расши- френия частотного диапазона анализируемых сигналов виброакустическойэмиссии.На чертеже приведена принципиальная схема устройства для программного управления металлорежущими станками,Устройство для программного управления металлорежущими станками сос"тоит из лазера 1 - источника когерентного излучения, Светоделитель(призма) 2 предназначен для разделения пучка в двух взаимоортогональныхнаправлениях, в одном из которых расположен резец 3 ортогонально боковойповерхностью к оси подающего на негопучка, а в другом - подвижная вдольоси линза 4 и отражательное зеркало5. Зеркало 5 и линза 4 предназначеныЗОдля формирования опорной сферическоиволны на выходе светоделительнойпризмы 2. Кроме того, устройствосодержит последовательно установленные фокусирующую линзу 6, первое сферическое полупрозрачное зеркало 7, 35второе сферическое полупрозрачноезеркало 8, фурье-объектив 9, в плоскости фокусировки которого установлен приемник 10 с зарядовой связью(ПЗС). Зеркала 7 и 8 обращены друг к 40другу вогнутыми отражающими поверхностями и образуют пассивный оптический резонатор, плоскостью перетяжкикоторого сопряжена с помощью линзы 6условием Гаусса с боковой поверхностью режущего инструмента. ПЗС-приемник 10 подключен через блок 11 питания и формирования видеос.игнала каналого-циФровому преобразователю(АЦП) 12, выход которого стыкованчерез интерфейсный блок 13 (типа И)прямого доступа в память с микроЭВМ14, которая соединена через интерфейсный блок 15 (типа И) с сервоприводами 16 суппорта 17, в котором55закреплен резец 3.Устройство работает следующим образом,36 2Выходной пучок когерентного излучения, генерируемый лазером 1, частично проходит через светоделитель 2 и освещает боковую поверхность резца 3, а частично отражается от светоделителя 2 в ортогональном направлении и проходит через линзу 4, и на выходе светоделителя 2 формируется сферическая волна, Отраженный боко-вой поверхностью резца 3 световой пучок также попадает на выход светоделителя 2 и затем поступает соосно с опорной волной на фокусирующую линзу 6, которая изображает их в плоскость перетяжки пассивного резонатора, образованного зеркалами 7 и 8, Прошедший через резонатор световой пучок фокусируется Фурье-объективом 9 на ПЗС-приемник 10, а пространственное распределение сфокусированного светового поля является суммой фурье- образа светового поля, отраженного резцом 3, и поля опорной волны, которая предназначена для предотвращения потери фазового спектра при регистрации спектра светового поля, отраженного резцом 3, ПЗС-приемником 10.Соответствующей установкой в продольном направлении линзы 4 достигается требуемый радиус кривизны фронта опорной волны, что обеспечивает равенство амплитуд опорной волны и фурье-образа сигнала и тем самым максимальную глубину их интерференциального взаимодействия на ПЗС-приемнике 10.В процессе металлообработки ввиду износа резца 3, а также его вибраций по поверхности резцедержателя распространяются поверхностно-акустические волны, проявляющиеся в виде поверхностных деформаций материала.Поэтому отраженный поверхностью резца. 3 световой пучок дифрагирует на его поверхностных акустических волнах, а распределение поля в дальней зоне, формируемое фокусирующей линзой 6, пассивным резонатором и фурье- объективом 9 на ПЗС-приемнике 1 О, является фурье-образом поверхностной акустической волны резца 3.Параметры пассивного резонатора - радиусы кривизны зеркал 7 и 8, расстояние между ними, угловой перекос зеркала 8 - выбраны таким образом, что при двойном обходе резонатора пучком на его выходе генерируется13152вторая мода излучения, описываемая полиномом Гаусса-Эрмита второй степени, содержащим слагаемые с нулевой и второй степенями, поэтому распределение поля на ПЗС-приемнике 10 является суммой фурье-образа и второй частной производной фурье-образа поверхностной акустической волны в резце 3, которые, в свою очередь, пропорциональиь 1 соответственно матема тическому ожиданию и дисперсии амплитуды колебаний поверхностной акустической волны.По мере износа резца 3 амплитудаэтих колебаний увеличивается.Выходной видеосигнал ПЗС-приемника 1 О, запитываемогс блоком 11 питания, поступает через АЦП 12, интер О фейсный блок 13 в память микроЭВМ 14. Зависимость величины износа резца 3 от амплитуды видеосигнала, предварительно изученная в процессе наладки станка для каждого резца, занесена в виде таблицы также в память микро- ЭВМ 14, В процессе работы осуществляется программная интерполяция фактической измеренной амплитуды видеосигнала к двум ближайшим табличным значениям амплитуд, записанных в память, вычисляется Фактическая величина износа инструмента, Формируется команда коррекции поперечной подачи инструмента, При этом команда через 35 интерфейсный блок 15 поступает на сервоприводы 1 б поперечной подачи суппорта 17,Таким образом обеспечивается тре буемый диаметр изготавливаемой детали. 36 4Формула изобретенияУстройство для программного управления металлорежущими станками, содержащее источник когерентного излучения, ЭВМ, два сервопривода суппорта с режущим инструментом, соссно расположенные отражательное плоское зеркало, светоделительную призму, фурье-объектив и Фоторегистратор светового потока, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения надежности и качества изготовления деталей, в него дополнительно введены соосно расположенные линза., Фокусирующая линза, пассивный оптический резонатор, а также блок питания и Формирования видеосигнала, аналогоцифровой преобразователь и два интерФейсных блока, при этом блок пита - ния и формирования видеосигнала связан с Фоторегистратором светового потока, в качестве которого используется приемник с зарядовой связью, и аналого-цифровым преобразователем, выход которого через первый интерфейсный блок соединен с ЭВМ, второй интерфейсный блок установлен между ЭВМ и сервоприводами суппорта, линза ссосно установлена между отражательным плоским зеркалом и светоделительной призмой, Фокуснру;эщая линза и пассивный оптический резонатор соосно установлены между светоделительной призмой и фурье-объективом, фокусирующая линза сопряжена условием фокусировки Гаусса с боковой поверхностью режущего инструмента и плоскостью перетяжки пассивного резонатора, а источник когерентного излучения ус. тановлен ортогснальнс по отношению к светсделительной призме и боковой поверхности режущего инструмента.131523 б С.Соколоввчук Корректор В.Бутяг СоставителТехред А,Пе Редак аз 2253/14 Тираж 786 Подтвенного комитета СССРбретений и открытийЖ, Раушская наб., д ое ВНИИПИ Государс по делам изо 113035, Москва,