Способ компенсации погрешностей обработки Советский патент 1993 года по МПК B23Q15/00 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для повышения точности изготовления деталей на токарных станках с.ЧПУ в условиях автоматизированного производства.

Целью изобретения является повышение точности изготовления деталей путем компенсации вертикального смещения вершины режущего инструмента.

Способ компенсации погрешностей обработки заключается в следующем.

На станине станка жестко устанавливают неподвижную опорную полуплоскость. Перемещают резец при помощи приводов суппорта до опорной полуплоскости и образуют измерительную щель шириной а между опорной полуплоскостью и вершиной режущего инструмента. Освещают эту щель узкополосным пучком когерентного излучения с длиной волны Я, причем ось пучка перпендикулярна опорной полуплоскости. Из рассеянного за щелью излучения формируют дифракционное поле Фраунгофера, частота Qосцилляции интенсивности поля в котором описывается зависимостью 2л ,х х + а

ЛЛ (К

--г(т

)

(1)

Q + AQ

где I - расстояние от измерительной щели до плоскости регистрации дифракционного поля; b - вертикальное смещение вершины режущего инструмента относительной опорной полуплоскости; х - пространственная координата в плоскости регистрации дифракционного поля Фраунгофера.

Далее задают фиксированное перемещение вершины режущего инструмента, на величину Аа вдоль радиальной координаты, что приводит к изменению ширины измерительной щели также на величину Да, а следовательно, и частоты Ј2осцилляции интенсивности поля на величину AQ.T.e. 2я ,х х а + Дал ,„, Х( (2)

Следовательно, в произвольной точке пространственной координаты х приращение Дй частоты осцилляции интенсивности поля будет равно

д/ 2л Дэ,„,

ЛЯ-Г Т-15(3)

откуда b- Ж2 Таким образом, задав фиксированное (известное) перемещение вершины инструмента на величину Д а вдоль радиальной координаты суппорта и измерив приращение ДЙчастоты осцилляции интенсивности дифракционного поля Фраунгофера, можно определить по выражению (А) вертикальное смещение b вершины режущего инструмен0

0

5

0

5

0

та. При увеличении вертикального смещения b вершины режущего инструмента увеличивается радиус RO обрабатываемой детали на величину ДЯ, равную

AR-,(5)

т.е. фактический радиус Rобрабатывэе- мой детали будет равен

R Но + ДН,(6)

Поэтому для компенсации погрешности обработки детали, вызванной вертикальным смещением вершины режущего инструмента, перемещают суппорт на величину Е. Д R вдоль его радиальной подачи в случае, если b меньше заданного (допустимого) смещения bo, если же b Ь0, то прекращают дальнейшую обработку и выполняют позиционирование режущего инструмента, а если b bo и размерный износ вершины инструмента превышает допустимый (критический) износ hp.To прекращают дальнейшую обработку и выполняют смену инструмента.

Практическая реализация предлагаемого способа компенсации погрешностей обработки может быть осуществлена, например, на станке ТПК-125ВРМ, оснащенном системой ЧПУ Электроника К- 60.680, CMC. В качестве источника когерентного излучения наиболее целесообразно использовать малогабаритный гелий-неоновый лазер Л ГН-207 либо Л ГН-208, а оптическая система для формирования освещающего пучка измерительной щели и дифракционного поля Фраунгофера, рассеянного измерительной щелью, может быть вы полнена в виде анаморфотного когерентного спектроанализатора. Фотометриро взние дифракционного поля и преобразование его в электрический видеосигнал может быть выполнено с помощью однокоординатного ПЗС-приемника типа К1200. ЦЛ1, выходной сигнал которого пре- - образуется в двоичный код при помощи АЦП типа Ф-7077/2 и поступает через интерфейсное устройство И-2 в процессор М-2 системы ЧПУ.

В системе ЧПУ выполняется цифровая обработка видеосигнала, определяется размерный износ и вертикальное смещение вершины режущего инструмента и корректируется его подача в радиальном направлении для компенсации вертикального смещения и износа инструмента.

Преимуществами способа компенсации погрешностей обработки деталей по сравнению с прототипом являются универсальность по отношению к форме и размерам обрабатываемых деталей, так как контроли0

5

51839Ш б

ется лишь состояние инструмента, отсут- компенсация путем радиальной подачи инвие влияния режимов резания и несла- струмента на величину, функционально зальности перемещения суппорта на висимую от диаметра обрабатываемой точность измерения, поскольку контроль детали, смещения и размерного износа верструмента осуществляется вне зоны ре- шины режущего вертикального инструменния в статическом состоянии суппорта, та.

зможность раздельного контроля как раз- r/ерного износа, так и вертикального сме- (56) Авторское свидетельство СССР

ения вершины инструмента, а также их № 1812738, кл. В 23 Q 15/00, 1984.

... 10

Фор мул а изобретениякального смещения вершины инструмента СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ПОГРЁШ- : по формуле

ЮСТЕЙ ОБРАБОТКИ, включающий попе-f к-Да

ючное перемещение суппорта по р i змерительной щели, образованной оптй- где | . расстояние опорной полуплоскости

эски непрозрачной опорной полуплоско- до точки Xi;

тью и поверхностью станка,К 2л- Л: тличающийся тем, что, с целью повыше-я . длина волны когерентного излучения, ия точности изготовления деталей, пере- сравнивают величину смещения Ьр с за- лещают вершину инструмента до данным допуском bo на него и при откло- вазиконтакта с жестко установленной нении b QT заданного значения bo

порной полуплоскостью на станине стан- . запрещают обработку. а при соответствии ка, образуя оптически прозрачную иэмери- b значению bo задают коррекцию переме- тэльную щель, формируют дифракционное 25 щения инструмента в радиальном направ- голе. Фраунгофера, рассеянное, измери- лении на величину тэльной щелью, определяют частоту QI ос-2

илляции поля в точке Xi теневой областидр Р г олуплоскости, задают перемещение вер- . Ro пины инструмента на фиксированную ве- 30 ТДе Во - номинальный радиус обрабатывае/1чину Да, повторно определяют частоту мой детали.

2 в точке Xi, вычисляют величину верти