Устройство для измерения размерного износа и положения режущего инструмента в токарных станках

/О ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВ ектронноГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(21) 4247859/31-08 (22) 22.05.87 (46) 07.12,88, Бюл. В 45 (71) Московский институт эл го машиностроения (72) 10.В. Скачко, Р.А. Мирахмедов и К.Э, Чистов (53) 621.9(088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР Кф 1020205, кл. В 23 Я 15/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРНОГО ИЗНОСА И ПОЛОЖЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА В ТОКАРНЫХ СТАНКЛХ (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в системах адаптивного управления размерной настройкой многоинструмептальных станков с ЧПУ, например токарных. Целью изобретения является повышение точности измерения износа и размерной настройки полокения режущего инструмента токарных станков с ЧПУ за счет исключения погрешности дискретности перемещения резцедержателя.Устройство.БО 1442370 для измерения износа и положения рекущего инструмента в токарных станкахс ЧПУ состоит из дифференциальногодатчикаперемещений, например струнного типа, двух автогенераторов 6,7,подключенных к аналого-цифровому пре"обраэователю 17, соединенному с логическим блоком 18, работой которогоуправляет переключатель 20 режимовработы устройства. Датчик 1 закрепленна двух плоских пружинах 16 электромагнитного привода 11, расположенного на корпусе 5 датчика 1, якорь 12электромагнитного привода 11 связанс подвижным коромыслом 13, имеющимдва сФерических ограничителя 14, 15положения датчика 1 перемещения, одиниз которых расположен между упорами26, 27, установленными на корпусе 5датчикаи корпусе станка, а другойограничитель расположен между двумядругими упорами 25, установленнымина корпусе 5 датчика 1 и резцедержателе, 1 ил.Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в системах адаптивного управления размерной настройкой многоинструментальных станков с ЧПУ, например то 5 карных.Целью изобретения является повышение точности измерения износа и размерной настройки положения режущего 10 инструмента токарных станков с ЧПУ за счет исключения погрешности дискретностй перемещения резцедержателя.На, чертеже приведена Функциональная схема устройства, 15Устройство для измерения размерного износа и положения режущего инструмента в токарных станках с ЧПУ содержит датчик 1 перемещений, например, струнного типа, состоящий из 70 двух струн 2 и 3, размещенных в поле постоянных магнитов 4 возбуждения колебаний струн 2 и 3, Неподвижные концы струн 2 и 3 закреплены на корпусе 5 датчика 1 и злектрически под ключены к входам автогенераторов 6 и 7 колебаний струн 2 и 3.Подвижные концы струн 2 и 3 закреплены на рычаге 8 установленном на упругом шарнире 9. На рычаге 8 30 закреплен измерительный наконечник 10. Ка корпусе 5 датчика 1 установлен реварсивный, электромагнитный привод 11. Якорь 12 электромагнитного привода .1 связан с коромыслом 13, на кон 35 цах которого свободно закреплены два сферических органичителя 14 и 15.1(орпус 5 подвешен на двух плоских пружинахВыходы автогенераторов 6 и 7 подключены к аналого-цифровому преобразователя 17 АЦП), предназначенному для получения цифрового сигнала, прспорционального отношению частот колебаний струн 2 и 3.Вход управления АЦП 17 и его выхо-, ды подключены к логическому блоку 18, предназначенноау для выработки сигналов управления, зависящих от сигналов, поступающих от АЦП 17 ЧПУ 19 переключателя 20 режима измерения.Выход интерполятора 21 системы ЧПУ 19 связан через логический блок 18 с исполнительным механизмом 22 привода перемещения суппорта. Резцедержатель 23 с закрепленным 1 на нем резцом 24 установлен на суппорте,Устройство работает следующим образом,Для определения величины и знакапогрешности положения резцов 24 впрограмму работы станка включают программный цикл измерения положениярезца 24, во время которого резцедержатель 23 с резцом 24 по программе перемещается на размер Хп из исходной точки к наконечнику 10 датчикаХ- +0,1,где Х , - номинальное перемешение,,соответствующее расстояниюв направлении поперечнойподачи, от номинального положения вершины инструмента до измерительной плоскости наконечника 1 О;0 - диапазон измерения датчика 1.Перед началом выполнения программного цикла измерения положения резца 24 по сигналу от переключателя 20режима работы якорь 12 реверсивногоэлектромагнитного привода 11 перемещается вниз, поворачивая коромысло 13в направлении по часовой стрелке, ограничитель 15 входит в зазор междуупорами 25, установленными на корпусестанка и корпусе 5 датчика, жесткоФиксируя корпус 5 датчика,На первый вход АЦП 17 поступает есигнал с частотой, равной частоте колебания струны 2. На второй вход АЦПпоступает сигнал с частотой, равнойколебанию струны 3. На выходе АЦП 17получают цифровой сигнал, пропорциональный отношению частот колебанийструн.По программе системы ЧПУ при измерении положения резца 24 резцедержатель 23 перемещается к чзмерительнойплоскости наконечника 10 датчика 1,в. логический блок 18 периодически,с, интервалом менее 1 с, включаетАЦП 17 и Фиксирует начальное значениеИ, выходного сигнала АЦП, В течениевремени одного измерения в ЛЦП 17накапливается число импульсовИ =П,у - . - в где П - коэффициент деления частоты колебания струн 2, устанавливаемый в АЦП", :Г,.1, - частоты колебания струи 2 и 3 соответственно, завися- 3 14423щие от положения наконечника10 датчика 1.Управляющие импульсы поступают изинтерполятора 21 через логическийблок 18 на исполнительный механизм522 привода перемещения по координате Х.Основной участок координатногоперемещения по оси Х резец 24 проходит на большой скорости, перед измерительной площадкой наконечника 10скорость перемещения в 5-10 раз меньше. Это необходимо для уменьшения динамической погрешности, При касании 15резцом 24 наконечника 10 увеличивается натяжение струны Зи уменьшается натяжение струны 2,что приводит к изменению отношения частот Г 1/Г пропорционального ему выходного сигнала АЦП 17. Логический блок 18 фиксирует изменение выходного сигнала иподает сигнал на размыкание цепи между интерполятором 21 и исполнительныммеханизмом 22 привода. 25После его остановки изменение выходкого сигналаогде Б - число импульсов в АЦП 17после остановки привода. ЗОВ момент остановки привода на вы-ходе интерполятора 21 фиксируетсячисло, определяющее перемещение Хрезца 24 от исходного положения. Погрешность положения резца 24 определяется из выраженияп=Х-Х, .По значению погрешности дп корректируется начальное положение резца 24.Величина коррекции со своим знакомвводится в размер статической на-.стройки,По величине йп можно определитьизменение положения вершины резца 24с погрешностью меньшей, чем суммарная 45погрешность, от влияния погрешностиперемещения Х , погрешности номинального перемещения Х и погрешностисредства измерения. Доминирующеевлияние оказывает погрешность переме Ощения резцедержателя 23, зависящаяот дискретности перемещения и кинематической погрешности привода, Погрешность перемещения резцедержателя 23 не позволяет измерять с погрешностью менее 0,3-0,5 мкм изменениеразмеров резца вследствие его износа,Предлагаемая конструкция креплениядатчика 1 на плоских пружинах 16 по 704зволяет исключить влияние погрешности перемещения резцедержателя 23 напроцесс измерения износа инструмента,Для измерения износа резца 24 посигналу от переключателя 20 режимаработы устройства якорь 12 электромагнитного привода 11 перемещаетсявверх, поворачивая коромысло 13 в направлении против часовой стрелки.Сферический ограничитель 14 входитв соприкосновение с упором 26 ограничителя 14. Сферический ограничитель15 размыкает механическую цепь станок - датчик,В систему ЧПУ включают программныйцикл, по которому резец 24 перемещается сначала в расчетное положение,при котором вершина резца 24 находится напротив измерительной плоскостинаконечника 10 на расстоянии от нее,равном 0,1-0,2 мм; по координате Х.Затем резец 24 перемещается в направ"ленни поперечной подачи, Происходитсначала соприкосновение вершины рез.ца 24 с наконечником,10, а затем соприкосновение упора 27 резцедержате-.ля 23 со сферическим ограничителем14, Возникают поступательное перемещение корпуса датчика 1 на плоскихпружинах 16 на расстояние 0,5-0,6 мми перемещение наконечника 10 относительно корпуса 5 датчика 1 на расстояние Х иг,Смещение наконечника 10 вызываетизменение ВИи, выходного сигналаАЦП 71101=Х и 1=1 фи 1 - О згде Я - чувствительность .средстваизмерения;Ми, - выходной сигнал АЦП 17 послесоприкосновения упора 27 резцедержателя 23 со сферическимограничителем 14;Б .- выходной сигнал АЦП 17 до ка"сания резца 24 о наконеч- .ник 10.Значение дБ о, фиксируется в памятилогического блока 18.После завершения цикла обработкидетали резец 24 повторно перемещаетсяпо командам системы ЧПУ в положениеизмерения износа и фиксируется изменение лБ иг выходного сигнала АЦП 17Биг=Б Хиг=11 иг-аког4где Хиг - перемещение наконечника 10относительно корпуса 5 датчика 1;Составитель В. ЖигановРедактор А, Ворович Техред Л,Сердюкова Корректор 1, Пилипенко Заказ б 343/ 4 Тираж 922 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Иоскна, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 144237, И .Г 1 - выходной сигнал АЦП 17 дои после касания резца 24с наконечником 10 датчика 1,Значение ЛИтакже фиксируется нпамяти логического блока 18,Перемещение Х а, зависит от расстояния в направлении поперечной подачимежду вершиной резца 24 и плоскостьюупора 25 на резцедержателе 23. Если 1 Опосле обработки детали, износ инструмента вызвал смещение вершины, топроизойдет изменение переМещения Х О,до значения Х . Разность Лц выходныхсигналов пропорциональна размерномуизносу и не зависит от погрешностиперемещения резцедержателя 23. Погрешность измерения износа зависиттолько от погрешности датчика 1.Размерный износ 20о=о 1-д 11 о=Б(Хи 1-Хо)По результатам экспериментальныхисследований погрешность датчикавместе с АЦП не превьппает О,1 мкм идиапазоне 50 мкм. 25Закрепление датчика 1 на плоскихпружинах 1 б вместе с исключениемвлияния погрешности перемещения резцедержателя уменьшает влияние вибрации станка на датчик 1, 3 ОПоследовательные циклы обработкиныполняются до тех пор, пока износрезца меньше запрограммированного;как только его величина достигаетмаксимального значения, логическийблок 18 выдает сигнал о необходимости смены резца 24. При этом передкаждым измерением износа не требуется возвращать резец 24 в первоначальное строго определенное положение,фиксируемое по выходному сигналу интерполятора 21. Это позволяет сократить непроизводительные потери времени. 0 6Формула изобретенияУстройство для измерения размерного износа и положения режущего инструмента в токарных станках, содержащее датчик перемещения, логический блок, исполнительный механизм привода резцедержателя и систему ЧПУ, включающую последовательно соединенные блок коррекции и интерполятор, выход которого соединен с первым входом логического блока, первый выход которого соединен с исполнительным механизмом привода резцедержателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, датчик перемещения выполнен в виде корпуса, закрепленного на двух плоских пружинах и содержит электромагнитный привод, подвижное коромысло с двумя сферическими ограничитепями положения датчика перемещения, соединенное с якорем привода, два упора, установленные на корпусе, и два упора, установленные на резцедержателе, причем ограничители датчика расположены между упорами датчика и резце- держателя, а устройство снабжено двумя автогенераторами, аналого-цифровым преобразователем с тремя выходами иперекшочателем режимов работ и с двумя выходами, при этом выходы датчика перемещений подключены к автогенераторам, выходы которых подключены к первому и третьему входам аналогоцифрового преобразователя, выход которого соединен с вторьм входом логического блока, второй выход которого подключен к упранляющему входу аналого-цифрового преобразователя, а первый выход переключателя режимов соединен с третьим входом аналогоцифрового преобразователя, а нторой выход - с электромагнитным приводам.