Прибор для контроля ходовых винтов станков

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскиаСоциалистическихРеспублик 11986613 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 02.06. 81 (2 т) 3284132/25-08 с прмсоединением заявки Но В 23 В 25/06 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 07. 01.83 г 72) АвторыизобретениВ.С. Васильев, В.Н. ЕфЕ.П. Потапов, В.А. Кули о Знамени эксперимеЪтекцн институт металлорежущихОрдена Трудового Красн научно-исследовательск(71) Заявитель 54 ) ПРИБОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ХОДОВЫХ ВИНТОВ СТАНКОВение относится к контров машиностроении, а имен ю прецизионных винтов и делий с винтовой поверхИзобре лю издели но контро из дрн О 0 Известна машина для контроля изделий с винтовой поверхностью,1, содержащая станину, переднюю бабку, в виде оптической делительной головки, заднюю бабку, платформу продольных перемещений, с укрепленным на не измерительным наконечником, контакти рующим с контролируемым изделием, люнеты, Измерение отклонений шага на машине осуществляется вручную путем поворота контролируемого изделия на заданный угол с помощью оптической делительной головки ОДГй измерения линейного перемещения на конечника - по образцовой штриховой мере с помощью фотоэлектрического микроскопа.Основным недостатком этой машины является низкая производительность вследствие необходимости с высокой точностью выставлять люнетами отдель ные участки винта относительно оси центров машины, а также то, что измерение и фиксация отклонений производится вручную. Кроме того, на машине не может быть обеспечена высокая точность контроля длинных нежестких винтов, так как при наличии даже нескольких люнетов могут быть участки контролируемого изделия ось которых не совпадает сосью центров, что вносит в измерения дбполнительные погрешности. Кроме то го, данная конструкция не позволяет менять положение линии отсчета по отношению к линии контакта наконечни ка с изделием, что при малых диаметрах контролируемого винта приводит к дополнительным погрешностям связанным с нарушением принципа 1 Ме.Известен также прибор для контроля изделий с винтовой поверхностью 2, содержащий станину с продольными направляющими, шпиндель и задний центр для установки контролируемого изделия, привод, зубчатую гитару, каретку для установки чувствительного элемента со своей измерительной системой, винтовой. механизм подачи каретки, преобразователь ли-. нейных перемещений с отсчетным устройством, преобразователь угловых пе ремещений, систему контроля согласованности угловых и линейных перемешаоий и регистратор. При контроледлинных иэделий предусмотрена возможность установки люнетов.Прибор работает следующим образом.Каретка перемещается механизмом подачи в приближенном соответствии сзаконом образования винтовой линии 5иэделия. Данное соответствие устанавливается с помощью зубчатой гитары. Преобразователь линейных и угловых перемещений выдает сигналы наизмерительное устройство системы 10контроля согласованности перемещений, которое Формирует сигнал отклонения, суммируемый с сигналомчувствительного элемента в сумматоре, Суммарный сигнал фиксируется регистратором в виде осциллограммы.Основным недостатком прибора является необходимость значительныхзатрат вспомогательного времени, связанных с высокой точностью выставления люнетами отдельных участков винта относительно оси центров. На приборе не может быть также обеспеченавысокая точность контроля длинных нежестких винтов малых диаметров вследствие причин, приведенных при описании предыдущей машины. Кроме того,наличие двух измерительных системдля контроля линейных перемещенийприводит к усложнению конструкции.Изготовление описанных машин и при-боров связано с большими трудозатратами для достижения высокой точности продольных направляющих перемещения кареток, непрямолинейность траекторий которых вносит в измерения дополнительные погрешности. Эти трудозатраты увеличиваются при изготов- лении машин с большими длинами ходакареток, что необходимо при контроле ходовых винтов станков. 40Целью изобретения является повышение точности, информативности и производительности контроля, а также технологичности конструкцииУказанная цель достигается тем, 45 что в известном приборе для контроля изделий с винтовой поверхностью, содержащем станину с продольными направляющими, переднюю и заднюю бабки с центрами для установки контролируе мого изделия, привод, люнеты, зубчатую гитару, продольную платформу, винтовой механизм подачи платформы, систему контроля линейных перемещений, преобразователь угловых перемещений, систему контроля согласованности линейных и угловых перемещений и регистратор, согласно изобретению станина выполнена в виде двух секций из материала со стабилизированной структурой и со стыком между 60 секциями в плоскости, перпендикулярной оси центров, проходящей через вершину переднего центра. На станине смонтированы два жестких упора, центры сферических поверхностей которых 65 размещены на линии, параллельной наравлению перемещения продольйой платФормы. Система контроля линейныхперемещений выполнена в виде отражателя, оптического блока и лазерногоизмерительного преобразователя, причем оптический блок смонтирован свозможностью установочных перемещений в горизонтальной плоскости, перпендикулярно и параллельно оси центров. Отражатель закреплен на двухкоординатной измерительной головке,установленной с воэможностью перемещения ее относительно платформы параллельно оси центров и связанной с регулируемыми наконечниками, контактирующими с контролируемым изделием и ориентирующими измерительную головку относительно контролируемой поверхности. При этом один иэ наконечников боковой), являющийся измерительным, выполнен с возможностью перемещения перпендикулярно. оси центров и контроля этих перемещений датчиком, расположенным на измерительной головке. Причем ось этого наконечника расположена в горизонтальной плоскости, проходящей через ось контролируемого участка винта. Измеритель перемещений электрически связан устройством синхронизации с системой контроля согласованности линейных и угловых перемещений.Выполнение станины из двух секций позволяет повысить технологичность конструкции по сравнению с цельной станиной, выполненной для тех же длин измерения. Совмещение плоскости стыка секций с вертикальной плоскостью, проходящей, череэ центр передней бабки, позволяет исключить влияние расхождения секций под влиянием температур на прямолинейность хода, платформы. Применение многократной термостабилизации станины при ее изготовлении обеспечивает стабилизированную структуру металла, что позволяет использо-. вать сферические жесткие упоры, закрепленные на станине, как мерные ограничители перемещения платформы.Линия, соединяющая центры сфер жестких упоров, проходит через проекцию центра тяжести платформы, что дает возможность исключить влияние перекоса и инерционных масс платформы прМ контакте с упором во время аттестации расстояния между жесткими упорами и .внесение дополнительной ошибки. Аттестация перемещения платформы от одного упора до другого с помощью образцовых средств, например с помощью образцовой штриховой меры, позволяет внести поправку в показания лазерного измерительного преобразователя, учитывающего влияние температуры окружающей среды на результаты измерения, Размещениеотражателя и бокового наконечника, Т 7 линейных перемещений, установявляющегося измерительным наконечни- ленный на кронштейне, жестко закрепком, на малоинерционной каретке поз- ленном на станине 1, систему 18 конт воляет более точно и с меньшим изме- роля согласованности угловых и лирительным усилием фиксировать из- нейных перемещений, датчик 19 пере- мерительную головку вдоль оси винта 5 мещений бокового наконечника измерибез вЛияния инерции продольной плат- тельной головки при движении накоФормы и таким образом исключает нечника перпендикулярно оси центров, влияние погрешности кинематической устройство 20 синхронизации сигналов цепи прибора на точность измерения. датчика 19 и сигналов от системы контКонтроль точности шага длин хо роля линейных перемещений, состоящей довых винтов имеет ряд особенностей из лазерного измерительного преобрапо сравнению с контролем точности . зователя 17, оптического блока 21 шага коротких резьб. Эти особеннос- и отражателя 22, регистратор 23. Опти сводятся к тому, что для контро- тический блок 21 размещен на основаля шага с высокой точностью необходимо 15 нии, перемещающемся вдоль оси цент- обеспечивать постоянство взаимного ров. Блок 21 состоит из системы расположения в пространстве оси конт призм 24 и светоделительного куба ролируемого участка винта и наконеч, размещенного на каретке"26, именика во всех направлениях, кроме нап- ющей установочное перемещение, перравления поступательного движения ;щ пендикулярное оси центров. Станина наконечника. Это может обеспечивать- снабжена двумя жесткими упорами 27 ся за счет высокой точности иэготов и 28 со сферическими поверхностями, ления направляющих и наличия люне- центры которых размещены на линии, тов, с помощью которых необходимо параллельной направлению перемещения выставлять отдельные участки нежест-продольной платформы 6, проходящей ких винтов с осью центров. Ориентация через проекцию центра тяжести плат- измерительной головки наконечниками формы.относительно участков контролируе- Измерительная головка содержит мого винта позволяет сохРанить пос- каретку 29, осуществляющую установочтоянным взаимное расположение боково щ ное перемещение бокового наконечниго наконечника, являющегося измерика в зависимости от диаметра контро-, тельным наконечником, и поперечно- лируемого винта 10 с помощью микрого сечения контролируемого винта вметрического винта перпендикулярно зоне контРолЯ и тем самым избежать оси центров, Величина ее перемещедополнительных погрешностей измере- у ния определяется по шкале 30, устания, снизить трудоемкость технолоновленной параллельно ходу каретки гических операций доводки продоль- На платформе 6 смонтирована стойных направляющих платформы. ка 31, имеющая пружинный параллелоНа фиг. 1 представлена принципи- грамм с плоскими пружинами 32 и, 33, альная схема предлагаемого прибора, 4 на котором подвешен рычаг 34, имеюна фиг. 2 - схема измерительной го- щий второй пружинный параллелограмм35, на верхней части корпуса котороПрибор содержит станину 1, имею- го размещен регулируемый вертикаль-. щую стык, проходящий в плоскости, ный наконечник 36 со сменным вклащяперпендикулярной оси центров через шем 37, размеры и. форма которого завершину центра 2 передней бабки 345висят от профиля контролируемой На станине установлена задняя бабка резьбы. дпя установки изделия в ры, На направляющих 5 станины установ чаге предусмотрен шарнир, с помощью лена платформа 6, соединенная с вин- которого вертикальный наконечник 36 товым механизмом 7 подачи платфор- может быть отведен на 90 вверх, мы, совместно с зубчатой гитарой 8 50 На рычаге размещен регулируеьый упоР обеспечивающие перемещение платфор, ограничивающий перемещение Рычамы с установленной на ней измеритель- га 34 при анятом изделии, На рычаге ной головкой 9. Вращение контролируе установлен цилиндрический ролик 39. мого винта (иэделия ) 10 и перемеще-. На каретке 29 с помощью плоских пруние платформы обеспечивается приво жин 40 подвешен корпус 41 с возмождом 11, связанным с зубчатой гитарой ностью перемещений параллельно оси клиноременной передачей. На станине центров. На корпусе с помощью плосустановлены люнеты 12 и 13, слу- ких пружин 42 и 43 установлен угольжащие для уменьшения искривления ник 44. На угольнике 44 закреплен ры оси контролируемого иэделия в случае, 93 чаг с подщипниковыми опорамив кото когда изделие имеет большую длину. Рых установлен цилиндрический роПрибор имеет преобразователь 14 угло- лик 45, ось которого перпендикулярна вых перемещений, связанный с контро- оси цилиндрического ролика 39 и конли уюым винтом 10 с помощью хомути- тактирует о ним по образующей. Иэмелирка 15 и поводка 16, преобразовательрительный боковой нако чн конечник 46986613 Прибор работает следующим образом,Контролируемое изделие 10 устанавливается в центрах передней 3 и задней 4 бабок, Посредством хомутика 15и поводка 16 изделие соединяют спреобразователем 14 угловых перемещений. При контроле изделий большойдлины люнетами 12 и 13 уменьшают величину искривления оси изделия, Затем боковой наконечник 46, являющийся измерительным наконечником, вводят в контакт с винтовой поверхностью изделия 10. Опускают поворотнуючасть рычага 34 в рабочее положениеи с помощью вертикального винтовогонаконечника 36, упирающегося сверхув контролируемую поверхность резьбы,через жесткую связь роликов 39 и 45,устанавливают боковой наконечник 46до размещения его в горизонтальнойплоскости, проходящей через оськонтролируемого участка винтовойповерхности .Перемещая каретку 29 спомощью микропары по шкале 30, пбдводятбоковой наконечник 46 до контакта свинтовой поверхностью контролируемого изделия, перемещая угольник 44с пружинами 47 и 48, создают. требуемое измерительное усилие контактабокового наконечника 46 и изделия 10Соответственно диаметру контролируемого иэделия 10 устанавливается каретка 26 в оптическом блоке 21, ко-,торая оснащена светоделительным кубом 25 и призмой, Таким образом отражатель 22 и светоделительный куб25 оптического блока 21 выставляются на прямую параллельно оси центров.При включении привода 11 контролируемое изделие 10 приводится вовращение, а платформа б с установленной на ней измерительной головкойперемещается по направляющим 5 станины 1 на аэростатических направляющих. Положение отражателя 22 приэтом определяется измерительным боковым) наконечником 46, жестко связанным с ним и контактирующим с винтОвой поверхностью изделия. Преобразователь угловых 14 и линейных 17перемещений выдает сигналы, которые Этот же винт измеряли на лабораторном макете предложенного прибора. В этом случае измерения проводил 5 один оператор. Полное время измереукреплен в корпусе, подвешенном ньплоских пружинах 47 и 48, которыеобеспечивают прижим этого наконечника к профилю резьбы в направлении,перпендикулярном ее оси, с определенным усилием. С противоположной стороны корпуса размещен датчик 19 перемещений бокового наконечника 46, расположенный в одной горизонтальнойплоскости с осью наконечника 46. Отражатель 22 размещен на каретке 29так, что ось его симметрии расположена в горизонтальной плоскости,проходящей через ось центров. поступают в систему 18 контролясогласованности перемещений Последняя формирует сигнал отклонения шага. Далее сигнал поступает в устройство синхронизации 20. Одновременно5 по сигналам кругового преобразовате.ля 14 выдаются сигналы датчика 19перемещений бокового наконечника 46,перпендикулярных оси центров, поступающие в устройство синхронизации.Перемещение бокового наконечника 46равнозначно радиальному биению резьбы контролируемого изделия. Эатемсинхронизированные сигналы поступают на регистратор 23, где фиксируют 15 ся в виде двух графиков, один из которых характеризует погрешность шагаконтролируемого изделия 10, а другой - радиальное биение. До работына приборе производится калибровкалазерной измерительной системз путематтестации расстояния между жесткими упорами 27 и 28 с помощью образцовой штриховой меры и микроскопа свведением в лазерную измерительнуюсистему поправок на условия окружающей среды,В ЭНИМСе проводилось измерениевинта передачи винт-гайка качения,имеющего следующие параметры: длина Ь = 1800 мм; шаг 5 = 10 мм; диаметр 13 = 80 мм,Измерения проводились на макете.предложенного прибора и на автоматизированной машине мод. МС 14, При измерении на машине МС 14 винт устанавливался в центрах, при этом для уменьшения прогиба винта вод действиемсобственного веса использовался люнет, с помощью которого удалось уменьшить величину прогиба в месте подфо пора до 0,02 мм.В качестве контролируемого параметра были выбраны: накопленная погрешность 6 и внутришаговая погрешностьЬ45 Дискретность измерения при этомсоставляла 10 контрольных точек на1 оборот контролируемого иэделия,т.е. всего потребовалось провести-- 1800 измерений.Я5 р Полное время измерения иэделия,включая время, необходимое для установки иэделия с использованием люнета, составило Т= б ч, Причем намашийе работали два контролера, На 55 копленная погрешность шага винта составила 3 = 45 мкм, Погрешйость изза непрямолинейности оси контролируемого винта Ь Н = 4 мкм. Погрешностьиз-за несоблюдения принципа Аббе3 мкм. Внутришаговая погрешность составила 6 Ь, = 7 мкм.ния, вклЬчая время установки изделия на макету составило Тег = Оу 65 ч. Накопленная погрешность шага составила 8= 36 мкм. Погрешность иэра непрямолинейности оси контролируемого изделия Ь Н = 0,1 мкм. Погрешность из-за несоблюденияпринципа Аббе Ь, = 1 мкм. Внутришаговая погрешность= 6 мкм.Сравнение результатов показывает, что предложенный прибор позволяет по. высить производительность и точность контроля.Формула изобретенияПрибор для контроля ходовых винтов станков, включающий станину, на которой установлены передняя и задняя бабки с центрами, предназначенными для закрепления контролируемого винта, платформа с воэможностью перемещения в направлении оси центров из одного крайнего положения в другое, на которой закреплен датчик микроперемещений, предназначенный для взаимодействия с контролируемой поверхностью винта, система контроля согласованности линейных и угловых перемещений и система контроля линей. ный перемещений, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, в прибор введена двухкоординатная измерительная головка, пред н аз начен ная для з акрепления датчикамикроперемещений, головка установлена на платформе с помощью плоскихпружин с возможностью перемещенияотносительно нее в осевом направлении и снабжена.базирующим наконечником, предназначенным для ориентирования ее относительно контролируемого сечения винта, система контролялинейных перемещений выполнена в ви 10 де установленных на станине лазерно"го измерительного преобразователяи оптического блока, а также отражателя, закрепленного на измерительной головке, причем оптический блок15 установлен с возможностью наладочныхперемещений в направлении, перпендикулярном и параллельном оси центров,кроме того, станина выполнена иэдвух секций из материала со стаби 2 О лизированной структурой, стык которых расположен перпендикулярно осицентров, а передняя бабка расположена на станине таким образом, чтоплоскость стыка проходит через вер 25 шину ее центра, причем на станинеустановлены два жестких сферических упора, предназначенных для ограничения .перемещений платформ,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Машина для контроля шага винтов мод. МС 14 К,.Информационный листок Минстанкопрома Р 9, 1972.2, Авторское свидетельство СССРР 513241, кл. 6 01 В 7/28, 1975.986613 Составитель В. Алексектор Н, Аристова Техред М.Тепер Коррект Шекма 10396/16 Тираж 1104 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушская н