Устройство управления процессом резания Советский патент 1984 года по МПК G05B19/00 G02B27/42 

Изобретение относится к оптичеСгсому приборостроению, а именно к оптическим пpибopa i, исполъзуемы м при металлообработке, и может быть применено ,цля управления процессом реэания на токарных станках с числов программным управлением. Известно устройство управления системой СПИД, содержащее привод про дольной .подачи , устройство сравнения и канал управления по отрицательной обратной связи, предназначенное для коррекции относительного положения инструмента и детали Cll. Однако управление процессом метал лообработки производится по косвенны параметрам упругих деформаций звень ев системы СПИД, вследствие чего ука занное уст эойство имеет низкую точность формирования управляющих команд на коррекцию относительного положеНИН инструмента и .детали. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ус ройство управления процессом резани содержащее расположенные последовательно на о.птнческой оси, проходяще через вершину режущего клина инстру мента, источник излучения, объектив и фотоприемное 5стройство, выполнен ное в виде линейки приборов с зарядовой связью, выход которой подключ через аналого-цифровой преобразователь к входу процессора числового программного управления станка, причем объектив установлен между указанными инструментом и фотоприемным устройством. Объектив формирует изображение бо ковоГ поверхности режущего инструмен та в плоскости входной апертуры ли.нейки фотоприемников Сз . Недостаток известного устройства заключается в относительно низкой точности контроля величины износа режущего инструмента, которая определяется размерами элементов фотопри емного устройства и находится в пределах 10-20 мкм. Это влечет за собой снижение точности управления процессом металлообработки в целом. Цель изобретения - повышение точности управления. Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления процессом резания, содержащее расположенные последовательно на оптической оси, проходящей через верщину режущего клина инструмента, источник излучения, объектив и фотоприемное устройство, выполненное в виде линейки приборов с зарядовой связью, выход которой подключен через аналого-цифровой преобразователь К.входу .процессора числового .программного управления станка, причем объектив установлен между указанны ми инструментом и фотоприемным устройством, введены щелевая узкопольная диафрагма и опорная полуплоскость, причем последняя размещена в одной плоскости с вершиной режущего клина инструмента, центр проекции щелевой узкопольной диафрагмы на указанную плоскость совмеЕцен с центром щели, образованной опорной полуплоскостью и упомянутой вершиной, большая сторона этой проекции ориен-. тирована по нормали к рабочей кромке опорной полуплоскости. Обращенной к вершине режущ,его клина инструмента, источник излучения выполнен когерентным, а входная апертура фотоприемного устройства совмещена с задней фокальной плоскостью объектива. На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого устройства. Устройство управления процессом резания состоит из оптической преоб.разующей системы для формирования дифракционного изображения щели, фотоприемного устройства и электронной cиcтe ъl анализа выходного сигнала и управления .процессом металлообработки . Оптическая преобразующая система содержит расположенные последовательно на одной оптической оси лазер 1 источник когерентного излучения, поворотну.га призму 2, щелевую узкопольную диафрагму 3, щель 4, образованную дополнительной опорной полуплоскостью 5 и вершиной режущего клина инструмента б, оборачивающую прямоyгoльн o призму 7, вторую поворотную призму 8 и Фурье-объектив 9. В задней фокальной плоскости Фурье-объектива 9 расположена входная апертура фотоприемного устройства, выполненного на основе линейки 10 приборов с зарядовой связью, выход которой через аналого-цифровой преобразователь 11 подключен к процессору 12 числового програм ного управления станка. Процессор 12 подключен к сервоприводам 13 исполнительного механизма суппорта 14 станка. При этом центр проекции диафрагма 3 на плоскость щели 4 совмещен с центром этой щели, а большая сторона указанной проекции ориентирована/йо нормали к рабочей кромке опорной полуплоскости 5, обращенной к вершине режущего клина инструмента 6„ Предлагаемое устройство работает следующим образом. Перед началом металлообработки инструмент б в суппорте 14 перемещают в исходную нулевую позицию. Пучок излучения лазера 1 поворачивается призмой 2 и Направляется на узкопольную щелевую диафрагму 3. Далее пучок, сформированный диафрагмой 3 и имеющий прямоугольную форму шириной порядка 40-200 мкм и длиной

3000-3500 мкм, дифрагирует на щели 4 от полуплоскости 5 и вершины режу1пе го клина инструмента б. Дифрагированный световой поток оборачивается и направляется призмами 7. и 8 в Фурье-объектив 9, который формирует дифракционное изображение щели 4 и своей задней фокальной плоскости на фотоприемном устройстве линейки 10 приборов с зарядовой связью. Выходной сигнал фотоприемного устройства преобразуется аналогоцифровым преобразователем 11 в цифровой код и поступает в процессор 12. Дифракционное изображение щели состоит из эквидистантно расположенных перпендикулярно оптической оси максимумов светового потока. Линейное расстояние между этими максимумами на входной апертуре линейки 10 обратно пропорционально ширине щели 4 и прямо пропорционально фокусному расстоянию объектива 9. Поэтому перед началом работы суппорт устанавливают в такое положение, чтобы расстояние между двумя максимумами дифракционного изображения цели 4 достигало программно заданной величины, что соответствует определенному значению ширины щели 4. Такое положение суппорта 14 станка за.юминается блоком памяти процессора 12, и станок готов к началу работы. Зaтe. осуществляется обработка заготовки детали на требуемый размер, при которой происходит износ вершины режущего клна инструмента 6. По истечении проrpaiuiMHo заданного времени или по окончании обработки детали процессор 12 посредством исполнительного мехайизма 13 возвращает суппорт 14 в исходную нулевую позицию. В этом случае ширина щели 4 будет больше наперед заданной на величину износа вершины режусдего клина инструмента 6, что определяется микропроцессором 12 по расстоянию между двумя максимумами дифракционного изображения. В соответствии с величиной износа вершины режущего клина осуществляется коррекция программы и соответственно режимов металлообработки. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом-прототипом, позволяет повысить точность контроля износа режущего инструмента и управления процессом резания с 10-20 до 1-2 мкм, что обеспечивает повышение качества изготовления деталей.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ, содержащее расположенные последовательно на оптической оси, проходящей через вершину режущего клина инструмента, источник излучения, объектив и фотоприемное устройство, выполненное в виде линейки приборов с зарядовой связью, выход которой подключен через аналого-цифровой преобразователь к входу процессора числового программного управления станка, причем объектив установлен между указанными инструментом и фотоприемным устройством, отличающееся тем, чтс, с целью повышения точности управления, в него введены щелевая узкопольная диафрагма и.опорная полуплоскость, причем последняя размещена в одной плоскости с вершиной режущего клина инструмента, центр проекции щелевой узкопольной диафрагмы на указанную плоскость с центром щели, образованной опорной полуплоскостью с S и упомянутой вершиной, большая сторова этой проекции ориентирована по (Л нормали к рабочей кромке опорной полуплоскости, обращенной к вершине режущего клина инструмента, источник излучения выполнен когерентным, а входная апертура фотоприемного уст- д ройства совмещена с задней фокальной плоскостью объектива. о О5 оо ел со