Устройство управления процессом резания

(19) ( (5)5 В 23 0 1759603 А 1 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Изобретен таллообработк в станкостроенизготовления д оснащенных С граммного упр емых в услов производства. ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киевский политехнический институтим.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) Авторское свидетельство СССРМ 1076859, кл. 6 02 В 2700, 1984.(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ(57) Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в станкостроении для повышения точностиизготовления деталей на токарных станках,оснащенных СМС системами числового программного управления и эксплуатируемых вусловиях гибкого автоматизированногопроизводства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем увеличения количества ие относится к области меи и может быть использовано ии для повышения точности еталей на токарных станках, ИС системами числового проавления (ЧПУ) и эксплуатируиях автоматизированного Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем увеличения количества направлений (координат) измеряемых смещений (износа) вершины режущего инструмента, а также,направлений (координат) измеряемых смещений (износа) вершины режущего инструмента, а также увеличение количества типов контролируемых режущих инструментов. Устройство содержит гамоцентрическую оптическую систему с источником когерентного излучения, формирующую осесимметричную развертку фурье-образа дугообразной измерительной щели, образованной круглым отверстием опорной плоскости с вершиной режущего инструмента на приемнике изображения с зарядовой связью. Электрический видеосигнал приемника поступает через аналого-цифровой преобразователь и интерфейсное устройство в процессор системы числового программного управления станком, где осуществляется его цифровая обработка и определение размерного износа режущего инструмента, а затем корректируется траектория движения инструмента, 3 ил,увеличени мых режущРаспол держащей которого ее пучка задней фо щей линзы позволяет вершиной щего пере правлении поперечно ние между е количества типов контролируеих инструментов.ожение опорной плоскости, сокруглое отверстие, диаметр меньше диаметра освещающего когерентного излучения, между кальной плоскостью фокусирую- и известным Фурье-объективом, получить дугообразную щель с режущего инструмента, обладаюмещениями в произвольном напо координатам продольной и и подач. Кроме того. расположеизвестными фурье-обьективом иприемником с зарядовой связью ранее не- цессора 14 устройства 3 числового програмизвестной конусообразной отклоняющей много управления станком, содержащего призмы, выполненной в виде двух конусов с также постоянное запоминающее устройстобщимоснованием, причем вершины обоих во 15, в котором записано программное конусов расположены на одной оптической 5 обеспечение для управления приводами 16 оси с фурье-объективом, позволило реали- и 17 суппорта 18 и цифровой обработки зовать одновременно операции фокусиров- электрического видеосигнала ПЗС -приемки светового потока и развертки ника 9.изображения относительнооптической оси, Сущность работы устройства управлеНа фиг, 1 приведена принципиальная 10 ния процессом резания заключается в слесхема устройства управления процессом дующем. В процессе металлообработки резания; на фиг. 2 - принципиальная схема детали происходит износ инструмента, что оптической системы; на фиг, 3 - Форма из- приводит к увеличению размеров обрабатымерительной щели, ваемой детали, т,е, отклонениям ее фактичеУстройство управления процессом 15 скихраэмеровоттребуемых(номинальных) резания содержит оптическую преобразу- значений, Такие отклонения могут быть ющую систему 1, фотометрическое устрой- скомпенсированы путем коррекции траекство 2 формирования электрического тории движения инструмента на величину видеосигналаиустройствоЗчислового про- его размерного износа. Для определения граммного управления (ЧПУ) металлорежу величины размерного износа вершины рещим станком. Оптическая преобразующая жущего клина инструмента 8, его перемесистема 1 выполнена гомоцентрической и щают суппортом 18 в оптическую. содержит последовательно расположенные преобразующую систему 1 и образуют дугона одной оптической.оси. источник когерен- образную измерительную щель с внутрентного излучения - лазер 4, фокусирующую 25 ней сторонойотверстияопорной плоскости линзу 5, фурье-обьектив 6, Между фурье (см.фиг.3). Пучок когерентного излучения объективом 6 и задней фокальной плоско- лазера 4 преобразуется сферической линстью линзы 5 расположена опорная зой 5 в расходящийся и освещаетдугоплоскость 7, содержащая круглое отвер- образную измерительную щель, стие, диаметр которого меньше диаметра 30 образованную внутренним краем отверосвещаюшего его пучка излучения по уров- стия опорной плоскости 7 и вершиной реню 1/е, где е = 2,718. Вершина режущего жущего клина инструмента 8. Световой, клина инструмента 8 образует оптически пучок,дифрагировавший наизмерительной прозрачную дугообразную измерительную щели, фокусируется фурье-объективом 6 на щель с краем отверстия опорной плоскости 35 ПЗС-приемнике 9 и представляет собой 7, ширина а которой максимальна вдоль ли- двумерное пространственное фурье-изонии, перпендикулярной к касательным на бражение измерительной щели, Для фото- вершине инструмента и дуге отверстия, как метрирования такого изображения в показано на фиг, 3, За фурье-объективом 6 произвольном его сечении только одним в плоскости его фокусировки установлен 40 ПЗС -приемником, за фурье-объективом 6 матричный ПЗС -приемник 9 изображения расположена конусообразная отклоняющая так, что оптическая ось проходит через егопризма 10, которая выполняет осесимметцентр, а между фурье-объективом 6 и ПЗС- ричное взаимное оборачивание периферийприемником 9 установленаконусообразная ной с центральной (осевой) частью отклоняющая призма 10, выполненная в ви фурье-изображения. В результате этой опеде двух конусов с общим основанием, при- рации на ПЗС- приемнике 10 формируется чем вершины обоих конусов расположены дальнейшая область фурье-изображения на одной оптической оси с фурье-объекти- измерительной щели, а нулевая составляювом 6, Оптическая преобразующая система щая (недифрагировавший световой поток) 1 соединена с фотометрическим устройст не попадает на светочувствительную обвом 2 при помощи ПЗС- приемника 9, алек- ласть ПЗС-приемника, ПЗС -приемник 9 трические входы и выходы которого Формирует электрический видеосигнал, соединены с устройством 11 формирования пропорциональный (по напряжению) расэлектрического видеосигнала. причем ана- пределению светового потока в фотометрилоговый и первый фазный выходы послед рувмом изображении, который поступает с него подключены соответственно к выхода устройства 11 формирования видео- аналоговому входу и входу "Запуск" знало- сигнала на аналоговый вход АЦП 12, где го-цифрового преобразователя 12, цифро- преобразуется в двоичный цифровой код по вой выход которого подключен через мере поступления синхроимпульсов на вход интерфейсное устройство 13 ко входу про- "Запуск", Выходной код АЦП 12 поступаетчерез интерфейсное устройство 13 в процессор 14 системы ЧПУ, где выполняется его обработка в программном режиме. В процессе обработки видеосигнала определяется сечение фурье-изображения, в котором глубина осцилляций огибающей видеосигнала максимальна, а затем в этом сечении вычисляется средний период Р осцилляций видеосигнала, по которому определяют ширину а измерительной щели как а = 1/(Р р), где р = (о 1/Л Ког+и-Я в свою очередь Л - длина волны когерентного излучения, 1 - фокусное расстояние фурье-объектива 6, 1 о, - расстояние от задней фокальной плоскости фокусирующей линзы 5 до опорной плоскости 7, 12 - расстояние от опорной плоскости 7 до фурье-объектива 6, как показано на фиг.2.Величина размерного износа Ь режущего инструмента определяется как разность ширины а 1 измерительной щели для нового инструмента и ширины а 2 измерительной щели изношенного инструмента при возврате суп порта 18 в одну и ту же начальную точку по мере обработки детали, либо партии деталей.Практическая реализация устройства управления процессом резания может быть осуществлена, например, на станке ТПК 1258 РМ, оснащенном СИС системой.ЧПУ "Электроника К.60.680", содержащей процессор У - 2, блок интерфейсных устройств Идля связи процессора с приводами перемещений суппорта, Программное обеспечение системы ЧПУ записано в постоянном запоминающем устройстве 15 УЗПП 8 К х 16 - 3. В качестве источника когерентного излучения наиболее целесообразно использовать малогабаритные гелийнеоновые лазеры ЛГН, либо ЛГН, Оптические детали: линза 5, фурье-объектив 6 и конусная отклоняющая призма 10 подбираются при сборке и юстировке оптической системы. Видеосигнал ПЗС-приемника 9, например. ФПЗС - 6 М преобразуется в цифровой код АЦП 12. например, Ф/2 и поступает через интерфейсное устройство, например, Ив 5 процессор системы ЧПУ. Формула изобретения Устройство управления процессом резания, содержащее последовательно распо ложенные на одной оптической оси по ходусветового пучка источник когерентного излучения, опорную полуплоскость и Фурье- объектив, в плоскости фокусировки которого установлен приемник иэображе ния с зарядовой связью, выход которогосоединен через аналого-цифровой преобразователь и интерфейсное устройство с процессором системы числового программного управления станка, о т л и ч а ю щ е е с я 20 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем увеличения качества направлений (координат) измеряемых смещений (износа) вершины режущего инструмента, оптическая система 25 устройства выполнена гомоцентрической,между источником когерентного излучения и Фурье-объективом установлена фокусирующая линза, а между задней фокальной плоскостью фокусирующей линзы и Фурье обьективом расположена опорная плоскость, содержащая круглое отверстие, диаметр которого меньше диаметра освещающего ее пучка когерентного излучения, а между Фурье-объективом и приемником 35 с зарядовой связью установлена конусообразная отклоняющая призма, выполненная в виде двух конусов с общим основанием, причем вершины обоих конусов расположены на одной оптической оси с Фурье-объек тивом, кроме того, приемник изображения сзарядовой связью расположен симметрич но относительно оптической оси, котораяпроходит через точку пересечения диагоналей его фотоприемного поля.1759603 дакт Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 31ВНИ Р 3Составитель А,СеменоваТехред М.Моргентал Корректор И,йулла Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5