Способ измерения линейных размеров детали на токарном станке и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК B23B25/06 B23Q15/00 

Изобретение относится к металлообработке и можбт быть использовано для активного контроля деталей на токарных и шлифовальных станках.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет повышения точности позиционирования измерительного устройства.

На фиг,1 изображена схема измерения; на фиг.2 - блок-схема устройства.

Способ измерения линейных разме- j ров детали на токарном станке осуществляют следующим образом.

Лучи 1 и 2 параллельно направляют на предварительно установленную соосj0

Затем соосно образцовой диаметральной поверхности 3 устанавливают деталь 5, подлежащую измерению в процессе обработки на станке. При обработке детали 5 источники световых лучей перемещают перпендикулярно лучам 1 и 2. В момент достижения иор мального расположения к поверхности детали 5 первого светового луча 1 на приемной плоскости 4 фиксируют положение в точке D отраженного от измеряемой поверхности детали 5 второго луча 2. Расстояние L между положениями С и D фиксации на приемной плоскости 4 отраженного от образцовой 3 и измеряемой поверхностей второго луча 2 характеризует радиус г детали 5.

Расстояние L определяется суммой

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для бесконтактного активного контроля деталей на токарных и шлифовальных станках. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет повышения точности позиционирования измерительного устройства. На образцовую отражающую поверхность радиуса R направляют два параллельных световых луча, первый - нормально к поверхности, второй - под углом 45 град к нормали. Фиксируют отраженный второй луч на приемной плоскости, установленной параллельно направленным световым лучам на расстоянии А от второго луча. При измерении размеров детали, установленной соосно образцовой отражающей поверхности, перемещают источники световых лучей перпендикулярно направленным световым лучам и фиксируют положение отраженного второго луча на приемной плоскости в момент пересечения первым лучом оси детали, замеряют на приемной плоскости расстояние L положениями отраженного от измеряемой и образцовой поверхностей второго луча и определяют радиус г детали из соотношения г R : Vz : : sin - arctg 1/AtL - R/Vz + + V(L - K/1/2)2 + A(A+R y) : A . Устройство, реализующее способ, содержит источник света (лазер), два параллельно расположенных полупрозрачных зеркала, волоконно-оптический преобразователь и фотодиод, закрепленные на суппорте станка, фЬтопре- образователь, коммутатор, вычислительный блок и регистрирующий блок, 2 с . п. ф-лы, 2 ил. (Л 00 00

но шпинделю станка образцовую диамет-2о смещений L, и L, точек фиксации на ральную отражающую поверхность 3 заданного радиуса R с центром в точке О. Луч 1 направляют нормально к поприемной плоскости 4 отраженного луча 2 соответственио из-за линейного смещения точки падения направленного на образцовую и измеряемую поверх

верхности 3, луч 2 - под углом 45 к

поверхности 3. Расстояние 1 между лу- 25 ности второго луча 2 и углового смечами 1 и 2 равно 1 R/V-. На приемной плоскости 4, ориентированной параллельно лучам 1 и 2 и расположенной на расстоянии А от луча 2, фиксируют первоначальное положение в точке ЗО С отраженного луча 2 (фиг.1).

щения отраженного от упомянутых поверхностей луча.

Исходя из условия 1 R/v и с учетом геометрических соотношений, можно определить радиус г измеряемой детали из следующего выражения:

-

L - R/V2 +V{L-R/Y2)+ А( А + А

-р; ., i,n/TZ4- к aj-n/ тг; f f Rl) . V2 sin(arctg )

Устройство для реализации способа содержит источник 6 света с узкрнап- равленным лучом, налример лазер, два параллельно расположенных полупрозрачных зеркала 7 и 8, волоконно-оптический преобразователь 9 и фотодиод 10, закрепленные на суппорте 11 станка, коммутатор 12, фотопреобразова- гель 13 (фиг.2).

Выход волоконно-оптического преобразователя 9 соединен с первым входом фотопреобразователя 13. Второй вход последнего соединен через коммутатор 12 с фотодиодом 10. Выход фотопреобразователя 13 соединен чер«з вычислительный блок 14 (например, мик- роЭВМ) с регистрирующим блоком 15.

Устройство работает следующим об- разом.

Световой луч от источника 6, попадая на полупрозрачное зеркало 8, разделяется на два луча - отраженный и

смещений L, и L, точек фиксации на

приемной плоскости 4 отраженного луча 2 соответственио из-за линейного смещения точки падения направленного на образцовую и измеряемую поверхщения отраженного от упомянутых поверхностей луча.

Исходя из условия 1 R/v и с учетом геометрических соотношений, можно определить радиус г измеряемой детали из следующего выражения:

(1)

проходящий. Проходящий луч попадает на полупрозрачное зеркало 7 и, частично отражаясь от его поверхности, направляется последовательно во времени на образцовую поверхность 3 и на деталь 5 (направленный луч 1). Одновременно отраженный от зеркала 8 луч 2 направляется параллельно лучу 1 .

Устройство настраивается по образцовой поверхности .путем фиксации положения отраженного луча 2 на волоконно-оптическом преобразователе 9 в момент нормального расположения к образцовой поверхности 3 луча 1.

Измерение детали 5 производят при поперечной подаче суппорта 11 станка. При этом отраженный от контролируемой поверхности детали 5 луч 2 попадает на приемную плоскость 4 волоконно-оптического преобразователя 9.При поперечной подаче суппорта 1 I точка

падения направленного луча 2 nept-ne- щается по поверхрюсти детали 5, а отраженный от детали 5 луч 1 заршмает различные угловые полонения. В момент нормальног о расположения отраленыог-о луча к контролируемой понерхно угн детали 5 он проходит через полупрозрачное зеркало 7 и засвечивает фотодиод 1 О . Эпектрический сигнал от фо- тодиода 10 поступает на- коммутатор 12, с выхода которого на второй вход фотопреобраэователя 13 поступает разрешающий импульс на прием измерительной информации с выхода волоконн - оптического преобразователя 9. При этом фотопреобразователь 13 преобразует только сигнал с волоконно-оптического преобразователя 9, соответствующий положению луча 2 при чормальмом расположении луча 1 к поверхности детали 5.

С выхода фотопреобразователя 3 сигнал, соответствующий положенргю отраженного луча 2 и характеризуюря .й радиус измеряег ой детали 5, в двоичном коде поступает на вычислительрвый блок 14, где осуществляется сравнение положений фиксации луча 2 отраженного соответст1зенно от образиорой поверхности 3 радиуса R и поверхности детали 5, и вычисление рассгомп я L между этими положениями. Кроме го- го, вычислительный блок i4 по заданным в начальных условиях радиусу ii образцовой поверхности 5 и ресгтоя- нию А между приемной плоскост 5Ю 4 и л-учом 1 осуществляет вьгчислеии.е радиуса г детали.

С выхода вычислительного блока 14 сигнал, соответствую1ций радиус:у г измеряемой детЯоЧИ 5, поступает на ре- гистрир тощий блок 15 9 где препстаь- ляется в цифровом или графичег; ;}: виде.

П р и м е р. Измерительно vuipoit- ство, реализующее способ, ус г i:;;aвливают на с тгпорте станка и миг-cppitisa- roT по образцовой поверхност-.-; радиуса R 100 мм, установленной coooiio шпинделю станка, При настройке параллельно расположенные луч -;, расстояние между которыми равно - 70,71 мм направляют на о5р.зи, поверхность

так, чтобы л i падал по Hop -iajni к этой поверхнос : и, при этом л 2 падает а образцовую rioeepxiiocTi-, под углом 45°. Положение отраженного луча 2 фиксируется на 11риемной плискости в С. (фш .1 ). Кпнтро:;ируег.:ую на станке деталь, радиус которой находится Г пр :;де:1ах г 70-В(1 мм, измеряют при поперечной Ш даче суппорта. Поло е-Нж- о гр; жонного от понорх- нос1 И детали луча 2 фиксируют в мо- г ент пересечения свето ы--: .чучом 1 оси детали, т.е. когда луч 1 расположе} нормальи /- к пог -рУ 1ости гетапи. Радиус детали г определяю i rooT ii-iiiie- НИИ (1).

При расстслиии А н.- пранлен- лучом 2 и приемной плоскисть;; .А 300 NiM и ггасс гпянии ьн жду поло- ;кен;-)Ями ф нксаш и иа opneNmon п.чмскос- ги отраж ного л г :. чемой и цовой по pxHOcTtn i 2 1: мм радиус г 1|3меряо(- ой ;i,era.n СООТЛРЛЯ- ет г - 75,2937 мм.

При погрешности взаим} огс расположения напрарлонт ь;х лучс.й р 0,001 мм, погреошости jд установки триемной плоскости относительно направленного лу-;а 2 f,, 0, мм и погрешности определения расстояния на приемной Г1лог:кости л О, vKJrp iiiHOC r i, j иямерения радиусй де- т.али-сос 1 авля1.т И . ,9 мкм.

При; ДЕОЙно ; ,ni-:4iMinsi рггссгояния Л ricv решнс СТ. из 1ерсния уменьшается м . 7-1 .Я г-гзг..

мь

ет али. о

ч V о

, )

:-1мерении,

р о т е }т V, я

ЛИ)21 1НЫХ pa iтл г-т -.нкй, зак- : по;-- ;. опти- 1 де-т-али световых Ч чпиеммую :: ; Г ;мы опре- г : . к -: а ю- ieji bH i повыше- предваритель

ri;. сосен:. 1 Л1ин::елк; устанавли- ; rU Tj оСра ,|;оьук .цианг; | г альлук O l pa- авщую П 1нерхно1 ; ь , напрарля 1Т на н:;й два пара::.ий.П1.:ь: сретов;г .ч луча тик, 4To6bi пеу В лй иг })их был направлен HOpMaj Ho к iioijepxHocTJi. а вто- - no/i yrnoNi 45 к сг: ..ли, приемную П.ПОС h с:С Г;; -jpHpI: гиру от парял лельно напраилкчию п учетт и фикси-р ют nepBf)R по;ш/чеии(; ;ч; тралсе}:- аого BTrjport jiy-ta, la;.: -; 7ста::ЯЯ ;,1:)а- ют соос;:о опра uof-( ni ii-.r-pxiior (- -;ч- емл Н , ;- I р jh , viriji I i;-, i Ч1П I тучи на

IIOIfeiiXnOCT ле |Г;/:Ч и .. П;1 Г;ТЬ.

ПЙ реМОП еьИ; . JEl .((;,; к. И . MCl t Mb fv/ in.

сительно поверхности детали так,чтобы перемещение лучей происходило в направлении, перпендикулярном направлению лучей, и в момент пересечения первым световым лучом оси измеряемой детали фиксируют на приемной плоскости второе положение отраженного от

{2 sin(arctg

L-R//2 + V(L-R//2)1 + A(A+RV2)

R - радиус образцовой поверхности;

L - расстояние между первым и вторым положениями фиксации на приемной плоскости отраженного от измеряемой и образцовой поверхностей второго луча;

А - расстояние между вторым световым лучом и приемной плоскостью.

, Устройство для измерения линейразмеров детали на токарном станвключающее источник света, два

измеряемой поверхности детали второго луча, после чего определяют расстояние между двумя положениями фиксации на приемной плоскости отраженного от образцовой и измеряемой поверхностей второго луча, а радиус г детали рассчитывают по соотношению

параллельно расположенных зеркала, первое из которых выполнено полупрозрачным, и волоконно-оптический преобразователь, соединенный с фотопреобразователем, отличающееся тем, что, в него введены фотодиод, расположенный за вторым зеркалом, которое выполнено полупрозрачным, коммутатор, подключенный своим входом к фотодиоду, а выходом - к второму входу фотопреобразователя, и последовательно соединенные вычислительный и регистрирующий блок и, подклю- ченные к выходу фотопреобразователя.

r