Датчик для измерения шероховатости и управления процессом обработки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 990484 Сфвз СоветскихСотйиалистмческмхРеспублик ИМ.Ка.з(б 3) Дополнительное к ает. сеид-ау(22) Заяелено 16.12. 80 (21) 3224638/25-08с присоединением заявки Йо В 24 В 49/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23 Приоритет Опубликовано 2301.83. Бюллетень Йо ЭДата опублмкоеанмя описания 23.01.83 3) УДК 621. 908(54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБРАБОТКИИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь.зовано для измерения шероховатостиповерхности обрабатываемых деталейи управления процессом обработки,например на шлифовальных станках вусловиях подачи смазывающе-охлаждающих жидкостей,Известен профилометр для системыуправления процессом шлифования, содержащий корпус с двумя полозкамидля базирования на обрабатываемуюдеталь, упругую систему и измерительную систему, включающую пьезоэлектрический элемент и установленный в направляющих скольжения измерительныйнаконечник. Измерительный наконечник контактирует с поверхностью движущейся детали и возбуждает колебания пьеэоэлектрика, по амплитуде которого фиксируется шероховатость поверхности 1. Однако известный датчик не может обеспечить высокую точность воспроизведения амплитудно-частотной ха" рактеристики и длительный срок эксплуатации подвижных элементов измерительной системы, стабильность результатов измерения в связи с наличием в преобраэователЬной цепы пафвнешнего трения.Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей датчика.Эта цель достигается тем, что измерительная и упругая системы датчика объединены, причем объединеннаясистема снабжена узлом регулирования 0 жесткости, выполненным в виде набораколец иэ упругого материала и винтакрепления.На фиг. 1 изображена принципиальная схема датчика; на фиг. 2 - блоксхема устройства.Датчик для измерения шероховатостии управления процессом обработки материала содержит корпус 1 с двумяполозками 2, узел 3 крепления и регулирования жесткости измерительнойсистемы, состоящей иэ пьезоэлектрика 4 с токосъемниками 5, расположенными внутри упруго-демпферного элемента б, армированного пластмассовойпластиной 7, в которой установлен иэ"мерительный наконечник 8. Для измерения волнистости поверхности деталидатчик снабжается измерительным наконечником со специально подобраннымрадиусом контактной поверхности, обеспечивающей механическую фильтрациюшероховатости детали, в результате чего пьеэоэлектрик не возбуждается от воэдействйя микрогеометрии шероховатости) детали, в результате чего пьезоэлектрик не возбуждается от.воздействия микрогеометрии (шерохова тости) поверхности. С целью предохранения пьезоэлектрика от повреждения и разгрузки схемы усиления кор-, пус 1 снабжен неподвижным 9 и регулируемым 10 ограничителями углового 10 перемещения консоли, а на пластмассовой пластине 7 выполнена упругая перемычка 11. Наконечник 8 находится в контакте с поверхностью детали 12. Узел 3 крепления и регулирования жесткости. системы состоит из колец 13, выполненных из упругого материала и винта крепления 14, позволяющего при юстировке датчика регулировать жесткость консоли, обеспечивая тем самым более удобное возбуждение консоли до колебаний. собственной частоты.Для выбора размеров колебательной системы и оценки требуемого усилия Р при регулировке используется уравнение изгибных колебаний упругой кон,соли.ЕЗЙ=О,С 14 дт где т - масса консоли;прогиб консоли;- продольная координата консоли; 35Е Э - постоянные параметры консолиУстройство работает следующим образом.Сигнал пьезоэлектрика 4 датчика 15поступает в полосовой усилитель 16, 4 О формирующий полосу пропускания в требуемом диапазоне частот. Сужение полосы пропускания позволяет снизить влияние возмущающих воздействий системы СПИД. Согласующий усилитель 17 предназначен для обеспечения определенного коэффициента передачи для измерительного устройства. Резонансный усилитель 18 усиливает резонансную частоту, которая также может изменяться в определенных пределах, В детекторном каскаде 19 выделяется сигнал, пропорциональный амплитуде шероховатости поверхности, который поступает через измерительный прибор 20 в прибор 21 регистрации или через суммирующий блок 22 в блок управления 23Устройство для измерения шероховатости и управления процессом обработки материала работает следую щим образом.Поверхность движущейся детали 12 возбуждает собственные колебания измерительной системы, воспринимаемые измерительным наконечником 8 г 65 при этом амплитуда собственных колебаний соответствует шероховатости поверхности движущейся детали 12. Колебания измерительной системы преобразуются пьезоэлектриком 4 в электрические сигналы, которые через токосъемники 5 поступают в усилители 1 б и через детекторный каскад 19 либо в прибор регистрации 21, либо в блок 23 управления, после уравнения в блоке 22, куда подается сигнал иэ задающего блока 24, При возникновении колебаний, выходящих эа пределыамплитудного диапазона, предохранение от повреждения пьезоэлектрика 4 ,осуществляется неподвижным 9 и регулируемым 10 ограничителями за счет амортизирующего углового перемещения ,пластины 7 относительно упругой перемычки 11При измерении волнистости поверхности детали 12 измерительный наконечник 8 заменяется другим измерительным наконечником, изготовленным из эльбора-Р, контактная поверхность которого является механическим фильтром шероховатости поверхности и воспринимает только, колебания, соответ - ствующие амплитуде и частоте волнистости поверхности.Предлагаемое устройство позволяет повыситьточность измерения шероховатости поверхности, так как при преобразовании колебаний в электрические сигналы не используются элементы с парами внешнего трения. Измерительная система предлагаемой конструкции позволяет осуществить защиту пьезоэлектрика и токосъемников от внешнейсреды, обеспечивая возможность работы устройства измерения шероховатости в условиях подачи смазывающе-охлаждающей жидкости при обработке детали. Кроме того, использование для узла крепления измерительной системы базового элемента из упругого материала позволяет при юстировке устройства регулировать жесткость измерительной системы, совершающей в процессе изгибные колебания, позволяя тем самым более удобное возбуждение измерительной системы до колебаний собственной частоты.Использование для изготовления измерительного наконечника эльбора-Р позволяет обеспечить стабильность его геометрических параметров и длигельность срока эксплуатации, так как эльбор-Р не подвержен диФфузионному и адгезионному износу по сравнению с алмазом и имеет низкие контактные температуры и высокую износостойкость по сравнению с твердыми сплавами иминералокерамикой. Кроме того эльбор-Рсравнительно дешев и недефицитен,Формула изобретенияДатчик для измерения шероховатостии управления. процессом обработки,,корпусе упругую и измерительную систему, выполненную в виде пьезоэлемента, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что,с целью расюирения функциональныхвозможностеЯ, измерительная и упру"гая система датчика объединены, причем объединенная система снабжена уз 1 лом регулирования жесткости, выполненным.в виде набора колец из упру,гого материала и винта крепления.ФИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе,1. Журнал ЧО 1-3, 1978, 120, Ю 17 790-792,111.990484 Составитель В, Влодавскийедактор П, Коссей Техред Е.Харитончик Коррект ятко ое каз 16/ Филиал ППП ."Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,Тираж 793 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 13035, Москва, Ж, го комиий и отк аушская Подпита СССРтийаб., ц. 4/5