УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ГОЛОВКИ НА СТАНКАХ С ЧПУ Российский патент 1997 года по МПК B23Q15/00 

Изобретение относится к области машиностроения и служит для автоматической аттестации измерительных головок (ИГ) на многооперационных станках с ЧПУ и гибких производственных систем.

Например, известен "Способ аттестации индикатора детали для размерной настройки сверлильно-фрезерно -расточных станков с ЧПУ и устройство для его осуществления" (SU, авт. свид. N 1521562, БИ N 42 от 15.11.89), где настройка регистрируется при помощи индикатора по положению аттестационных поверхностей "меры", которую устанавливают с возможностью ее осевого и радиального перемещения посредством оправки установленной в шпиндель. Настройку производят при помощи перемещения оправкой меры, вдоль по оси, навстречу друг другу. Недостатком способа и устройства является то, что аттестация индикатора производится после длительных манипуляций по перемещению меры и приведению в единую ось меры с оправкой.

Приспособление требует ручной установки и устанавливается на длительный срок. Этот способ не учитывает накапливающейся температурой погрешности станочной системы.

Наиболее близким к изобретению, по технической сути, является "Способ настройки станка с ЧПУ" (SU, авт. свид. N 1316792, БИ N22 от 15.06.87), где применено устройство для повышения точности настройки станка ЧПУ за счет бесконтактного метода измерения координат (X, Y) станка, посредством кольца и контрольной оправки с индуктивными элементами внутри. Недостатком известного способа является то, что контролируется только положение осей координат (X, Y) шпинделя относительно стола станка, без проведения аттестации ИГ на станке, причем предлагаемое устройство (кольцо с индуктивными элементами) устанавливается на специальную позицию осей координат стола жестко, и этот способ также не компенсирует температурные погрешности станочной системы.

Задачей изобретения является повышение скорости и точности автоматической аттестации ИГ посредством съемного эталона, устанавливаемого на любое свободное место стола станка с ЧПУ установочной оправкой по программе, на период измерений детали.

Избирательный режим аттестация ИГ во всем цикле времени обработки детали или непрерывной работы станка, позволяет скомпенсировать до минимума суммарную составляющую тепловой погрешности станочной системы.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве кольцо и контрольная оправка с индуктивными элементами заменяется на эталон и установочную оправку, имеющие пневматические элементы управления и магнитные элементы фиксации. Устройство для аттестации ИГ состоит из оправки (фиг. 1) и эталона (фиг. 2); детальный состав эталона в сечении фиг. 3, 6,7; вид на эталон с торцев показан на фиг. 4 и 5. Эталон содержит внутреннюю пневмокамеру, где расположен поворотный магнитный элемент и разомкнутый статор. Поворотный магнитный элемент создает временное магнитное поле, взаимодействующее со столом станка при установке эталона. В оправке имеются внутренние каналы, соединенные с отверстиями пневмораспределения и элементы фиксации, а на внутренней рабочей цилиндрической поверхности выполнены V-образные микроканавки, соединенные с дроссельными элементами, служащими для распределения сжатого воздуха наддува, создающего аэростатическую опору, способствующую точной, взаимной осевой ориентации эталона внутри оправки на период установки эталона на стол станка.

При оценке соответствия новых признаков заявляемого устройства критерию "изобретательский уровень" по достигнутым заявителем и авторами информационными источниками в известных технических решениях, признаков, сходных с заявляемым, обнаружить не удалось.

В устройстве сочетаются принципы точной осевой ориентации эталона в оправке и его автоматическая фиксация на столе посредством поворота и блокировки ротора магнита в теле эталона.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 и 3 показано предлагаемое устройство. На фиг. 1 показана установочная оправка в которую входит: корпус с коническим хвостовиком 1, соединенным со стаканом 2 болтами 3, а в стакане находится вкладыш пневмораспределитель 4 с дроссельными элементами 5, имеющими связь с внутренними каналами подвода сжатого воздуха; в корпусе 1 находится вставка 6, закрепленная болтами 7, а в ней на пальцах 8 установлены фиксаторы -держатели 9, подпираемые упругим элементом 10. На фиг. 3 наиболее полно изображено внутреннее расположение элементов эталона: корпус 11, в который вставлена гильза немагнитная 12 и разомкнутый статор 13 неподвижно, а внутри имеется ротор-магнит 14, насаженный на поворотную втулку 15 (с углом поворота 90^o), которая составляет единое целое с поворотной шторкой 25 (на фиг. 6), подпружиненной ленточной пружиной 26 относительно заглушки держателя 28, зафиксированные винтами 27 и 29; во втулке 15 размещен палец -поршень 16 с фиксатором ротора 17 и возвратной пружиной 18, а также держатель-ограничитель 19 с прокладкой 20 и крышкой 24; с другой стороны во втулке находится поршень толкатель 21 с втулкой-гайкой 23 и пружиной 22. Устройство крепится в шпиндель станка коническим хвостовиком. В теле оправки, для подвода воздуха выполнено центральное отверстие, соединенное каналами с отверстиями во вкладыше -пневмораспределителе.

Их назначение создание аэростатической опоры (воздушной смазки), а также подача воздуха в рабочую камеру эталона на поворотное устройство ротора-магнита. Поворотное устройство магнитных элементов состоит из камеры переменного расхода воздуха, в который под давлением втекающего воздуха, действующего на поворотную шторку 25, поворачивается втулка 15 и, соответственно, ротор-магнит 14 на 90^o по отношению к разомкнутому статору 13 условие приведения магнитных элементов в рабочее состояние, когда магнитное поле возникает между ротором-магнитом 14, статором 13 и внешним элементом-столом станка, образуя замкнутый магнитный контур. Для фиксации ротора-магнита 14 в рабочем состоянии (фиг. 7, положение 2), необходимо перемещение пальца-поршня 16 внутрь с фиксатором ротора 17 в паз статора 13 до полного сочленения. (Осуществляется автоматически при установке эталона). Выходное отверстие внутренней камеры эталона перекрывается поршнем 16; давление в камере становится равным давлению на входе в камеру эталона, в результате чего начинает перемещаться поршень-толкатель 21, который действует на фиксатор 9 (оправки фиг. 1), высвобождая эталон от оправки. Устройство работает следующим образом:
В момент хранения эталон находится в оправке и зафиксирован.

Когда устройство приводится в рабочее положение и, находясь в шпинделе станка, вводится в рабочую зону установки, в него через отверстие в оправке подается сжатый воздух, который протекая по каналам попадает в дроссельные отверстия пневмораспределителя и вытекает в V образные микроканавки цилиндрической внутренней части оправки, создавая воздушный микрозазор - "аэростатическую опору" между оправкой и эталоном, центрируя его относительно оси оправки (эталон всплывает в зазор между стенками оправки). Через отверстие в стенке эталона воздух протекает в камеру и действует на поворотное устройство магнита, подготавливая эталон к фиксации на поверхности стола станка. При касании эталоном поверхности стола перемещается палец-поршень 16, блокируя положение магнита 14; высвобождается эталон от держателей 9 и фиксируется на столе станка. Освободившаяся оправка возвращается в накопительную систему станка воздух закрыт. Подводимое давление воздуха в системе P 0,2 0,4 МПа. Обратное действие по снятию эталона аналогично. Воздух на оправку в этом случае не подается. Усилие отрыва эталона от стола составляет 1,0 кг, после чего ротор-магнит возвращается в исходное состояние самостоятельно. Сравнительные испытания предлагаемого устройства с аналогичным, имеющим возможность аттестации станка с жесткой фиксацией устройства (SU, авт. свид. N 1316792), но не имеющим указанных выше признаков изобретения, показали возможность оперативного контроля ИГ посредством съемного эталона, с временной привязкой к осям координат станка на период автоматической аттестации ИГ. Устройство имеет ряд преимуществ перед аналогичными устройствами, используемыми для аттестации измерительных средств. Наиболее важным является простота и безопасность эксплуатации, возможность быстрой и точной установки эталона для аттестации ИГ. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность и скорость аттестации ИГ с учетом компенсации накапливаемой тепловой деформации элементов станочной системы. Его практическое применение повышает точность измерения корпусных деталей сложной формы, проводимых ИГ на станке с ЧПУ.

Использование: изобретение относится к области машиностроения и служит для аттестации измерительных головок на станках с ЧПУ. Сущность изобретения: устройство состоит из аттестационного эталона с магнитным элементом внутри, установочной оправки с элементами захвата и системой создания аэростатической опоры с целью осевой ориентации эталона. В момент нахождения устройства в инструментальном магазине станка эталон хранится в установочной оправке и зафиксирован. Когда устройство вводится в рабочую зону установки эталона, к нему подается сжатый воздух, который создает воздушную подушку между оправкой и эталоном, центрируя эталон. Воздух также поступает в камеру эталона и действует на механизм поворота ротора-магнита. При его повороте на 90^o по оси, разомкнутый статор и магнит взаимодействует со столом станка, образуя замкнутый магнитный контур. При подводе эталона к столу, под действием магнита он фиксируется на столе в заданных координатах. После аттестации измерительной головки операции контроля изделия и поворотной проверки измерительной головки, устройство убирается в магазин, а магнит занимает исходное состояние. 7 ил.

Устройство для автоматической аттестации измерительной головки на станках с ЧПУ, состоящее из оправки, выполненной с возможностью закрепления в шпинделе станка, и эталона, предназначенного для взаимодействия с оправкой и установки на столе станка, отличающееся тем, что оправка снабжена элементами фиксации эталона, системой пневмораспределения с дроссельными элементами, предназначенной для создания аэростатической опоры по внутренней цилиндрической поверхности оправки и подачи сжатого воздуха в пневмокамеру эталона, выполненного цилиндрическим и содержащего разомкнутый статор и поворотный магнитный элемент для создания замкнутого магнитного контура со столом станка.