УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2006 года по МПК B23B25/06 B23Q15/12 

Описание патента на изобретение RU2288809C1

Изобретение относится к области обработки деталей на оборудовании с ЧПУ, а в частности к системам активного контроля, обеспечивающим точность обработки поверхностей деталей в реальном времени.

Известно устройство управления точностью формы поверхности детали, содержащее датчик контроля, связанный с усилительно-преобразовательными элементами, и исполнительные механизмы. К недостаткам этого устройства относится сложность конструкции и низкое быстродействие обработки информации этим устройством [1].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство обеспечения точности обработки деталей и размерной настройки оборудования с ЧПУ, содержащее блок усиления сигнала, исполнительные механизмы, резец и деталь [2].

Недостаток этого устройства заключается в неполном учете погрешностей, действующих на деталь в реальном времени при прохождении по ее поверхности режущего инструмента.

Технической задачей изобретения является повышение точности обработки поверхностей деталей на оборудовании с ЧПУ в реальном времени.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее блок усиления сигнала, исполнительные механизмы, резец, введен лазерный излучатель, содержащий сканирующий излучатель лазерного пучка, приемник отраженного сигнала, двухкоординатное измерительное устройство, а также компьютер, позволяющий определять разность между текущим значением размера детали, полученным от лазерного излучателя, и требуемым размером поверхности детали. Выход лазерного излучателя подключен к входу компьютера. Выход компьютера подключен к входу блока усиления сигнала. Выход блока усиления сигнала соединен с входами исполнительных механизмов, выходы которых соединены с резцом. Использование этих связей в устройстве позволит определять разность между заданным размером детали и полученным от лазерного излучателя в реальном времени, вырабатывать сигнал компенсации, тем самым повысить точность обрабатываемых поверхностей деталей на оборудовании с ЧПУ в реальном времени.

Использование устройства позволит увеличить точность обрабатываемых деталей на оборудовании с ЧПУ в реальном времени.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 приведена схема устройства управления точностью обработки деталей, на Фиг.2 - определение координаты поверхности детали в точке А, на Фиг.3 - определение координаты поверхности детали в точке В, на Фиг.4 - определение размера 1 контролируемой поверхности детали.

Устройство управления точностью обработки деталей содержит лазерный излучатель 1, содержащий сканирующий излучатель лазерного пучка 2, приемник отраженного сигнала 3, двухкоординатное измерительное устройство 4, компьютер 5, блок усиления сигнала 6, исполнительные механизмы оборудования с ЧПУ 7, резец 8, переднюу бабку 9, заднюу бабку 10 и деталь 11.

Связи в устройстве управления точностью обработки деталей расположены в следующем порядке: выход лазерного излучателя 1 подключен к входу компьютера 5. Выход компьютера 5 подключен к входу блока усиления сигнала 6. Выход блока усиления сигнала 6 соединен с входами исполнительных механизмов 7, выход исполнительного механизма 5 соединен с резцом 8. Деталь 11 удерживается передней бабкой 9 и задней бабкой 10. Связи внутри лазерного излучателя расположены в следующем порядке - выход сканирующего излучателя лазерного пучка 2 воздействует на деталь 11, отраженный сигнал от детали 11 воспринимает приемник отраженного сигнала 3, выход которого подключен к входу двухкоординатного измерительного устройства 4. Выход двухкоординатного измерительного устройства 4 подключен к входу компьютера 5.

Устройство управления точностью обработки деталей работает следующим образом. Осуществление работы устройства производилось на примере центровой токарной обработки поверхностей детали на оборудовании с ЧПУ. С момента включения вращения детали 11, имеющей центровые отверстия для ее базирования на оборудовании с ЧПУ, на чистовых режимах обработки возникают погрешности, такие как размерный износ инструмента, удлинение резца и т.д., из-за чего уменьшается точность обработанных поверхностей деталей. Определение разности между заданным размером поверхности детали и текущим, полученным от лазерного излучателя в реальном времени, с помощью компьютера позволит выработать сигнал компенсации, передать его на исполнительные механизмы оборудования с ЧПУ и тем самым обеспечить высокую точность размера обработанной поверхности детали.

Сканирующий излучатель лазерного пучка 2 сканирует поверхность детали 11. Приемник отраженного сигнала 3 обрабатывает сигнал, отраженный от поверхности детали 11, и передает его на вход двухкоординатного измерительного устройства 4, осуществляющего определение координат поверхности детали 11 по следующим формулам (Фиг.2).

Координаты в точке А на поверхности контролируемой детали 11 описываются соотношениями. Прямые О2А и O1A на Фиг.2

прямая (О2А)

где xa - размер от цента начала координат О до точки А по оси X; F - фокусное расстояние приемника отраженного сигнала 3; y1 - расстояние от местоположения двухкоординатного измерительного источника 4 до центра начала координат О по оси Y; xfa - расстояние, зависящее от фокусного расстояния F приемника отраженного сигнала 3 по оси X,

прямая (O1А)

где D - расстояние от центра начала координат О до местоположения O1 сканирующего излучателя лазерного пучка 2 по оси X, Va - угол направления лазерного пучка относительно оси Y; Wa - отрицательный угол лазерного пучка относительно оси Y.

Из уравнения 1 и 2 определяется xa - координата точки А отражения пучка по формуле

Используя зависимости 1 и 3, отыскивается yа - координата в точке А

Ось z перпендикулярна плоскости Фиг.2, и при этом za - координата точки А отражения пучка вычисляется

где zfa - расстояние, зависящее от фокусного расстояния F приемника отраженного сигнала 3 по оси Z.

Координаты в точке В на поверхности контролируемой детали 11 описываются соотношениями. Прямые I и II на Фиг.3

где хb - размер от центра начала координат О до точки В по оси X; F - фокусное расстояние приемника отраженного сигнала 3; y1 - расстояние от местоположения двухкоординатного измерительного источника 4 до центра начала координат О по оси Y; хfb - расстояние, зависящее от фокусного расстояния F приемника отраженного сигнала 3 по оси X; D - расстояние от центра начала координат О до местоположения O1 сканирующего излучателя лазерного пучка 2 по оси Х; Vb - угол направления лазерного пучка относительно оси Y; Wb - отрицательный угол лазерного пучка относительно оси Y.

Исходя из теоремы Пифагора, находится размер l контролируемой детали 11 (Фиг.4)

Определенный по формуле 9 текущий размер l обрабатываемой поверхности детали 11 с лазерного излучателя 1 поступает на вход компьютера 5, где сравнивается с требуемым размером детали 11. Если размер совпадает, то обработка продолжается. Если не совпадает, то необходимо определить разность между заданным размером lо и размером, полученным от лазерного излучателя l.

Далее сигнал с компьютера 5 передается на блок усиления сигнала 6 для пропорционального усиления. Затем с блока усиления сигнала 6 подается управляющий сигнал на исполнительные механизмы оборудования с ЧПУ 7 для изменения расположения резца 8, тем самым обеспечивая высокую точность обработки детали 11 в реальном времени.

Таким образом, предлагаемое устройство позволит увеличить точность обрабатываемых поверхностей деталей на оборудовании с ЧПУ в реальном времени.

Литература

1. Авторское свидетельство РФ № 1344521, кл. B 23 B 25/06, B 23 Q 15/00, 1986 (аналог).

2. Патент РФ № 2116869, кл. B 23 B 25/06, B 24 B 41/00, 1998 (прототип).

Похожие патенты RU2288809C1

название год авторы номер документа
Устройство высокоточной обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением 2017
  • Романов Егор Николаевич
  • Василишин Игорь Иванович
RU2677443C2
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОРИЕНТАЦИИ В ПРОСТРАНСТВЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА МАШИНЫ С ЧПУ 1988
  • Кане М.М.
  • Резниченко В.И.
RU2009764C1
УСТРОЙСТВО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НА ОБОРУДОВАНИИ С ЧПУ КАЧЕСТВА ОБРАБОТАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ 2005
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Милостная Наталья Анатольевна
RU2325247C2
ЛАЗЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЯ МИКРООБЪЕКТОВ С ЛУЧЕВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ (ВАРИАНТЫ) 2002
  • Магдич Л.Н.
  • Нарвер В.Н.
  • Солодовников Н.П.
  • Розенштейн А.З.
RU2199729C1
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ВЫСОКОТОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ ЧПУ 2005
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Милостная Наталья Анатольевна
RU2288808C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОГО ПОЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО КАНАЛА 2003
  • Войцехович Артур Альбертович
  • Кошелев Александр Владимирович
  • Луценко Александр Иванович
  • Луцкин Василий Васильевич
  • Покрышкин Владимир Иванович
  • Ракуш Владимир Валентинович
  • Стрижевич Тамара Аркадьевна
  • Хюппенен Виктор Петрович
RU2248534C1
ЛАЗЕРНЫЙ ПРОФИЛОМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЯ ПОВЕРХНОСТИ 2016
  • Доков Дмитрий Сергеевич
  • Степанов Евгений Владимирович
  • Жилин Сергей Николаевич
RU2650840C1
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ ПРИЦЕЛЬНАЯ СИСТЕМА 2008
  • Востриков Гаврил Николаевич
  • Ермолаев Валерий Дмитриевич
  • Карпов Семен Николаевич
  • Левшин Виктор Львович
  • Максин Сергей Валерьевич
  • Медведев Владимир Викторович
  • Панкин Андрей Евгеньевич
  • Ракович Николай Степанович
  • Суслин Константин Викторович
  • Трейнер Игорь Леонидович
RU2396573C2
УСТРОЙСТВО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ОБОРУДОВАНИИ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (ЧПУ) 2008
  • Титов Виталий Семенович
  • Бобырь Максим Владимирович
  • Сибилева Анна Леонидовна
RU2386519C2
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 2010
  • Буевич Владимир Николаевич
  • Татаркин Евгений Юрьевич
RU2452595C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 288 809 C1

Реферат патента 2006 года УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к области механической обработки деталей на оборудовании с ЧПУ, системам активного контроля для обеспечения точности обработки в реальном времени. Устройство действует посредством определения текущего размера обрабатываемой поверхности детали и включает блок усиления сигнала, исполнительные механизмы и резец. Для повышения точности обработки оно снабжено лазерным излучателем, содержащим сканирующий излучатель лазерного пучка, приемник отраженного сигнала, двухкоординатное измерительное устройство и компьютер для определения разности между текущим значением размера детали, полученным от лазерного излучателя, и заданным размером поверхности детали. При этом выход лазерного излучателя подключен к входу компьютера, а выход компьютера подключен к входу блока усиления сигнала. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 288 809 C1

Устройство управления точностью обработки посредством определения текущего размера обрабатываемой поверхности детали, включающее блок усиления сигнала, исполнительный механизм, соединенный с резцом, отличающееся тем, что оно снабжено лазерным излучателем, содержащим сканирующий излучатель лазерного пучка, приемник отраженного сигнала, двухкоординатное измерительное устройство и компьютер для определения разности между текущим значением размера детали, полученным от лазерного излучателя, и заданным размером поверхности детали, при этом выход лазерного излучателя подключен к входу компьютера, а выход компьютера подключен к входу блока усиления сигнала.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2288809C1

УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИИ 0
SU408708A1
Устройство для автоматического регулирования, в пределах установленных допусков, диаметров обрабатываемых на металлорежущих станках изделий 1938
  • Клинковский А.И.
  • Майер В.В.
  • Потапов В.А.
SU62138A1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ТЕРМОЭДС ЕСТЕСТВЕННОЙ ТЕРМОПАРЫ ИНСТРУМЕНТ - ДЕТАЛЬ 1997
  • Плотников А.Л.
RU2117557C1
Приспособление к ватерам для прекращения подачи ровницы при обрыве нити 1931
  • Граубер А.И.
SU27868A1
DE 4032361 А1, 16.04.1992.

RU 2 288 809 C1

Авторы

Титов Виталий Семенович

Бобырь Максим Владимирович

Милостная Наталья Анатольевна

Даты

2006-12-10Публикация

2005-05-03Подача