Устройство контроля точности вращения полых деталей

,1407762 А 1 23 Я 15/ ЗСГО.ЮИАЯ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) Пронников А. С. Программный методиспытания металлорежущих станков. - М.;Машиностроение, 1985, с. 107 - 112. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ ВРАШЕНИЯ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при испытаниях шпинделей токарных и шлифовальных станков под нагрузкой в реальных условиях их работы. Целью изобретения является повышение точности контроля и расширение технологических возможностей за счетобеспечения измерений параметров вращающейся полой детали при нормальных рабочих условиях работы станка, обеспечения контроля колебаний вращающейся детали на фиксированных частотах. Устройство состоит из оправки 1, закрепленной на неподвижных опорах 2. На оправке закреплены бесконтактные датчики 4, контролирующие смещение внутренней расточки 5 полой детали (шпинделя) 6 и ее торца 7. В одном сечении оправки размещаются два датчика, смещенных в осевом сечении оправки 1 на угол 90. В электрической цепи измерения сигналов с датчиков 4 имеется полосовой фильтр 10 и блок вычисления 11 статического и динамического смещений вращающейся полой детали 6. Устройство позволяет измерять статические смещения шпинделя относительно его номинального положения, определять угол поворота его переднего конца, измерять амплитуду колебаний шпинделя на разных частотах и ее направление. 4 ил.прощения определения направления и ве ичины смешения, полой детали 6 измериельные преобразователи 4 целесообразно азмешать на взимно перпендикулярных ( сях Х и У (фиг. 2), например ось У - верикальное направление, ось Х - горизон- ,альное направление сечения детали 6 и (правки 1, Измерительная информация с преобразователей 4 по линиям 8 связи поступает на передаточно-преобразующее уст 1 ойство 9, затем на блок 1 О полосовых фильт 1 ов,далее на вычислительный блок 11, осу 1 цествляющий переработку поступающей 40 информации. Блок 10 фильтров содержит Несколько полосовых фильтров, предназначенных для разделения широкополосного пектра радиальных и осевых колебаний йолой детали, возникающих при ее вращении с большим числом оборотов. Широкополос йый спектр колебаний вращающейся полой детали 6 возникает вследствие колебания .1 кесткости опор вращения, колебаний поперечной жесткости вращающейся детали б, ее неуравновешенности, колебаний нагрузки 8 зубчатой передаче вследствие неточностей 50 Ее изготовления и т. д. 55 1Изобретение относится к станкостроениюи может быть использовано при испытаниях3пинделей токарных и шлифовальных станк, в под нагрузкой в реальных условиях ихаботы,Цель изобретения - повышение точностиконт, ля и расширение технологическихВозможностей за счет обеспечения измерений параметров вращающейся полой деталири нормальных рабочих условиях работыс анка, обеспечения контроля колебанийращающейся детали на фиксированныхастотах,На фиг. 1 приведена принципиальнаяхема устройства; на фиг. 2 - вид А наиг, 1; на фиг. 3 - взаимные положенияправки и полой детали при смешениях по. ой детали; на фиг. 4 - графики сигналовдатчиков перемещений вдоль оси Х и У,арактеризующие смещения и вибрации осиетали относительно оси неподвижно закрепенной оправки,Устройство состоит из оправки 1, закрепенной на неподвижной и независимой отазовых деталей машины, например токарого станка, опоре 2 и (возможно) 3. Направке закреплены бесконтактные измериельные преобразователи линейных переме ений (датчики) 4, контролирующие сме ение внутренней расточки 5 полой детали 6 ее торца 7. В одном сечении оправки, на-ример ВВ, размещаются два измерительых преобразователя 4, смещенных в осевом ечении оправки 1 на угол 90, причем для Для измерения амплитуды и направления колебаний детали 6 в различных диапазонах частот спектра в устройстве используется блок 1 О полосовых фильтров, с помощью которого измеряется величина амплитуды колебаний детали 6 вдоль осей Х и У (фиг. 2) На различных диапазонах частот в различных сечениях вращающейся полой детали 6,10 15 20 25 2например в сечениях ЕЕ, РР, ВВ, СС, в диапазонах 0 - 20, 20 - 50, 50 в 1, 100 в 2 Гц и т. д., определяемых типом подключенного полосового фильтра блока 10 полосовых фильтров, Управление переключениями блока 10 и анализ информации с групп датчиков 4 и 12 осуществляет вычислительный блок 11. Датчик 12 фиксируется на кронштейне 13, закрепленном на оправке 1 таким образом, чтобы датчик 12 располагался около торца 7 детали 6 и контролировал ее осевые смешения. Датчики 4, расположенные в сечении ВВ (фиг. 1), должны быть размещены в плоскости передней опоры 14 детали 6. Датчики 4, расположенные в сечении СС, должны быть расположены у правого края внутренней расточки 5 детали 6.Такое расположение этих датчиков необходимо для более точного определения углов поворота правого конца детали 6 в плоскостях УО 2 и ХОХ. Датчики 4 могут располагаться также в других, представляющих интерес, сечениях детали 6, например ЕЕ, РР ит.д. Устройство работает следующим образом.При испытаниях точности вращения быстроходных полых деталей, например шпинделей металлорежущих станков, внутрь вращающейся полой детали 6 вставляют оправку 1 с группами датчиков 4 и датчиком 12. Оправку 1 выставляют концентрично вдоль оси полой детали 6 и закрепляют на независимых от станины машины, например станка, опорах 2 (и, или) 3. Далее путем проворота вращающейся полой детали 6 с помощью датчиков 4 проверяют концентричность оси вращения детали 6, оси оправки 1. После проверки концентричности при необходимости проводят подрегулирование взаимного положения детали 6 и оправки 1.При эксплуатации машины, например токарного станка, вращающаяся полая деталь 6, например шпиндель, нагружается переменными по величине и направлению силами, испытывает влияние тепловых и упругих деформаций, деформаций от неуравновешенности детали 6, оси погрешностей в приводе вращения и других причин, В результате этих внешних и внутренних возмущающих факторов возникают как статические, так и динамические деформации вращающейся полой детали 6, угловые повороты ее сечений, что оказывает непосредственное влияние на выходные параметры работы машины, например на точность работы токарного станка. Линейные смещения вращающейся полой детали 6 относительно неподвижной, закрепленной на независимых опорах 2 (и, или) 3 оправки 1 регистрируются в сечениях вращающейся детали 6 группами датчиков 4 и датчиком 12, регистрирующим осевое смещение детали 6. Сигналы с групп датчиков по 4 по линиям 8 связи поступают на передаточно-преобразующее устройство 9, на блок 10 фильтров, на вы140776 35 ЮиРА 3числительный блок 11, который в зависимости от величины и знака сигналов с каждого из двух датчиков, установленного в данном сечении детали 6, вычисляет положение оси вращающейся детали 6 относительно оправки 1. Разность осевых смещений оправки 1 и детали 6 в сечениях ВВ и СС характеризует углы поворота переднего торца вращающейся детали в плоскостях УОХ и ХОХ. В описанном случае измерения положения оси детали 6 в блоке фильтров 10 используется полосовой фильтр, подавляющий высокочастотные составляющие колебаний детали 6 относительно оправки 1. Поэтому вычисленные блоком 11 положения сечений СС, ВВ, РР, ЕЕ будет характеризовать средние статические перемещения сечений детали 6 относительно своего первоначального положения. Кроме статических смещений, положение детали 6 в пространстве будет характеризоваться высокочастотными колебаниями относительно некоторого среднего статического перемещения от сечения детали 6.Высокочастотные колебания вращающейся полой детали 6 относительно среднего статического смещения измеряются при включении соответствующего электрического полосового фильтра в блоке 10 фильтров. Поочередное включение полосовых электрических фильтров блока 10 позволяет разделить широкополосный спектр радиальных колебаний детали 6 по диапазонам частот колебаний и определить амплитуду колебаний соответствующего сечения полой детали 6 (СС, ВВ и т. д.) вдоль координат Х и У, а также суммарное значение амплитуды колебаний на выбранной полосе частот в выбранном сечении полой детали 6. Использование предлагаемого устройства контроля точности вращения полых деталей, например шпинделей металлорежущих станков, позволяет производить испытания в процессе нормальной производст 10 15 20 25 30 24венной эксплуатации машины, например металлорежущего станка. Устройство позволяет контролировать, измерять не только статические смещения произвольных сечений вращающейся полой детали, но также измерять амплитуды колебаний полой детали на различных частотах, определять направление амплитуд колебаний по углу поперечного сечения детали практически в, любом сечении вращающейся полой детали. Датчики линейных перемещений, установленные на оправке, защищены от внешних воздействий вращающейся полой деталью, что существенно повышает функциональную и параметрическую надежность работы устройства. Предложенное устройство, кроме того, может служить источником постоянно диагностической информации о работе машины, не нарушая нормальных условий ее эксплуатации.Формула изобретения Устройство контроля точности вращения полых деталей, содержащее датчики линейных перемещений, установленные на держателе и соединенные с измерительной схемой, содержащей передаточно-преобразующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения технологических возможностей, держатель выполнен в виде оправки, на которой расположены датчики линейных перемещений группами по два датчика в одном сечении,. перпендикулярном оси держателя, причем датчики смещены друг относительно друга на угол в пределах 10 - 170, при этом одна из групп расположена в сечении передних опор полой детали, другая - у переднего конца полой детали, а измерительная схема снабжена последовательно соединенными блоком полосовых фильтров и блоком вычитания, при этом выход передаточно-преобразующего блока подключен к входу блока полосовых фильтров.Составиеп Техред И. Ве Тираж 921 ь В. Жигарес комитета СССР ЖР ческое предприКорректор 4 Обр чарПодписноепо дедам изобретений и открытийнская наб., д. 415тие, г. Ужгород, уд. Проектная, 4