Устройство для измерения скорости износа режущего инструмента Советский патент 1985 года по МПК G01N3/58 

1 Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для исследования скорости износа режущего HUCTpyMetiTa, а так же в системах управления процессов обработки деталей на металлорежунщ станках гибких автоматизированных производственных систем. Цель изобретения - повышение то ности измерения. На чертеже приведена функционал ная блок-схема устро11ства для изме ния скорости износа режущего инструмента. Устройство содержит термопару деталь 1 - режущий инструмент 2, закрепленный на суппорте станка (непоказан), лазер 3, два акустооптических модулятора 4,, 5 и Фурьеобъектив 6. Устройство снабжено ин терферометром Маха-Цандера, представляющим собой первую пр-изму-куб 7, два зеркала 8, 9 и вторую призму-куб 10, расположенными на одной оптической оси, фокусирующей линзой 11 и однокоординатным прием ником 12 зарядовой связи, последов тельно соединенными блоком 13 управления, аналого-цифровым преобразователем 14, ре иающим блоком 15 цифроаналоговым преобразователем 1 и сервоприводом 17, поперечной подачи суппорта режущего инструмента Выход блока 13 управления связан со входом однокоординатного приемника 12 зарядовой связи. Интерферометр Маха-Цандера оптически связан с лазером 3 и Фурье-объекти вом 6, Устройство снабжено последовательно соединенными двумя датчиками 18 и 19 ЭДС резания, расположен ными на суппорте режущего инструмента, двумя усилителями 20, 21 и двумя генератора1у и 22 и 23 ампли тудной модуляции, выходы которых соединены с входами первого и втор го акустооптических модуляторов 4 и 5, двумя парами полупрозрачных зеркал 24, 25 и 26, 27, причем каж дая пара и соответствующий акустооптический модулятор расположены в плечах интерферометра Маха-Цандера Устройство работает следующим образом. Выходные сигналы ЭДС от датчиков 18 и 19 поступают через усилит 12 ли 20 и 21 на входы генераторов 22 и 23 амплитудной модуляции, где ими осуществляется амплитудная модуляция высо сочастотной гармонической несущей, частота которой равна резонансной частоте работы акустооптических модуляторов. Таким образом, на входы акустооптических модуляторов 4 и 5 поступают амплитудно-модулированные сигналы ЭДС, которые возбуждают в них акустические пространственные волны в виде фазовой дифракционной решетки. Далее выходной световой поток лазера 3 разделяется призмой-кубом 7 в двух взаимно перпендикулярных направлениях и распространяется в обоих плечах интерферометра МахаЦандера, образованного призмамикубами 7 и 10, зеркалами 8 и 9. На пути распространения первого пучка расположены полупрозрачные сферические зеркала 24 и 25, а пути второго пучка - зеркала 26 и 27. Путем юстировки этих зеркал формируются на их выходе гауссовые пучки генерации высших поперечных мод, которые описываются, как известно , соответствующими полиномами Гаусса-Эрмита. Для обработки сигналов ЭДС в первом плече интерферометра формируется гауссовый пучек третьего порядка в виде ТЕМоз моды, а во втором плече - гауссовый пучек первого порядка в виде ТЕМ, моды. Эти пучки освещают акустооптическими модуляторами 4 и 5 соответственно,, а прошедшие через них световые потоки совмещаются второй призмойкубом 10 и фокусируются линзой 11 и Фурье-объективом 6 на однокоординатный приемник 12 зарядовой связи. Поскольку оба пучка когерентны;, на приемнике 12 они интерференционно взаимодействуют на вычитание, что достигается путем угловых поворотов зеркал 8 (либо 9) при сборке и юстировке оптической системы устройства, Из-за дифракции световых пучков (На фазовых решетках акустооптических модуляторов 4 и 5 распределение светового поля на приемнике 12 является третьей производной спектра сигнала ЭДС, т.е. спектр сигнала ЭДС дифференцируется по пространственной частоте. ЭтоТ; спектр принимает приемник 12 по

пульсам синхронизации от блока 13 управления, а выходной видеосигнал поступает через блок 13 управления на вход аналого-цифрового преобразователя 14, где он преобразуется в цифровой двоичный код. Этот код поступает в решаюи ий блок 15, где осуществляется его цифровая обработка, в процессе которой вычисляется амплитуда составляющей спектра на частоте несущей гармонического сигнала генератора амплитудной модуляции. Эта амплитуда равна сумме амплитуд гармонической несущей и третьей производной спектра ЭДС на нулевой частоте, которая в свою очередьпропорциональна дисперсии временного сигнала ЭДС на выходе датчиков 18 и 19

85814

Причем последняя возрастает по мере увеличения скорости затупления (износа) режущей кромки резца. Таким образом, измерив амплитуду

5 производной спектра сигнала

ЭДС с помощью решающего блока 15, по сигналу приемника 12 формируются управляющие команды на коррекцию поперечного положения резца,

10 обеспечивающие -компенсацию его размерного износа. Управляющая команда поступает через цифроаналогрвый преобразователь 16 на серпопривод 17 суппорта с резцом и

5 по этой команде осуществляется поперечное перемещение резца на величину его размерного износа, что обеспечивает требуемый диаметр детали при токарной металлообработке,

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее термопару деталь режущий инструмент, закрепленный . в суппорте станка, лазер, два акустооптических модулятора и Фурье-объектив, отличающееся тем,что с целью повышения точности измерения, оно снабжено расположенными на одной оптической оси интенферометром Маха-Цандера, фокусирующей линзой, последовательно соединенными однокоординатным приемником зарядовой связи, блоком управления, аналогоцифровым преобразователем, решающим блоком, цифро-аналоговым преобразователем и сервоприводом поперечной подачи суппорта режущего инструмента, выход блока управления связан с входом однокоординатного приемника зарядовой связи, интерферометр Маха-Цандера оптически связан с лазером и Фурье-объективом, однокоординатный приемник зарядовой связи расположен в плоскости фокусировки Фурье-объектива, поканально и последовательно соединенными двумя S датчиками ЭДС резания, расположен(Л ными на суппорте режущего инструмента, двумя усилителями и двумя генераторами амплитудной модуляции, выходы которых соединены с входами первого и второго акустооптических модуляторов, двумя парами полупрозрачных зеркал, причем каждая пара и соответствующий акустооптический модулятор расположены в плечах ин00 00 терферометра Маха-Цандера. ел 00