Датчик для измерения шероховатости и управления процессом обработки Советский патент 1983 года по МПК B24B49/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения шероховатости поверхности обрабатываемых деталей и управления процессом обработки, например на шлифовальных станках в условиях подачи смазывающе-охлаждающих жидкостей.

Известен профилсяиетр для системы управления процессом шлифования, содержащий корпус с двумя полозками для базирования на обрабатываемую деталь, упругую систему и измерительную систему, включающую пьезоэлектрический элемент- и установленный в направляющих скольжения измерительный наконечник. Измерительный наконечник контактирует с поверхностью движущейся детали и возбуждает колебания пьезоэлектрика, по амплитуде которого фиксируется шероховатость поверхности 1.

Однако известный-датчик не может обеспечить высокую точность воспро. изведения амплитудно-частотной характеристики и длительный срок эксплуатации подвижных элементов измерительной системы, стабильность результатов измерения в связи с наличием в преобразовательной цепи nag внешнего трения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика.

Эта цель достигается тем, что измерительная и упругая системы датчика объединены, причем объединенная система снабжена узлом регулирования жесткости, выполненным в виде набора колец из упругого материала и винта крепления.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема датчика; на фиг. 2 - блоксхема устройства.

15

Датчик для измерения шероховатости и управления процессом обработки материала содержит корпус 1 с двумя полозками 2, узел 3 крепления и регулирования жесткости измерительной

20 системы, состоящей из пьезоэлектрика 4 с токосъемниками 5, расположенными внутри упруго-д емпферного элемента 6, армированного пластмассовой пластиной 7, в которой установлен иэ мерительный наконечник 8. Для измерения волнистости поверхности детали датчик снабжается измерительным наконечником со специально подобранным радиусом контактной поверхности, обес30печивающей механическую фильтрацию шероховатости детали, в результате чего пьеэоэлектрик не возбуждается воздействия микрогеометрии (шероховатости) детали, в результате чего пьезоэлектрик не возбуждается от. во действия микрогеометрии (шероховатости) поверхности. С целью предохранения пьезоэлектрика от повреждения и разгрузки схемы усиления корпус 1 снабжен неподвижным 9 и регулируемым 10 ограничителями углового перемещения консоли, а на пластмассовой пластине 7 выполнена упругая перемычка 11. Наконечник 8 находитс в контакте с поверхностью детали 12 Узел 3 крепления и регулирования жесткости-системы состоит из колец 13, выполненных из упругого материала и винта крепления 14, позволяющ го при юстировке датчика регулирова жесткость консоли, обеспечивая тем самым более удобное возбуждение кон соли до колебаний-собственной частоты. Для выбора размеров колебательно системы и оценки требуемого усилия при регулировке используется уравне ние изгибных колебаний упругой конЕЗсЗЧ в dt где гп - масса консоли Ч - прогиб консоли;. - продольная координата консоли;ED - постоянные параметры консол Устройство работает следующим об разом. Сигнал пьезоэлектрика 4 датчика поступает в полосовой усилитель 16, формирующий полосу пропускайия в тр буемом диапазоне частот. Сужение полосы пропускания позволяет снизить влияние возмущающих воздействий системы СПИД. Согласующий усилитель 1 предназначен для обеспечения определенного коэффициента передачи для из мерительного устройства. Резонансный усилитель 18 усиливает резонансную частоту, которая также может изменяться в определенных пределах. В де текторном каскаде 19 выделяется сигнал, пропорциональный амплитуде шеро ховатости поверхности, который посту пает через измерительный прибор 20 в прибор 21 регистрации или через суммирующий блок 22 в блок управления 23 . Устройство для измерения шерохо ватости и управления процессом обработки материала работает следующим образом. Поверхность движущейся детали 12 возбуждает собственные колебания измерительной системы, воспринимае№1е измерительным наконечником 8, при этом амплитуда собственных колебаний соответствует шероховатости поверхности движущейся детали 12. Колебания измерительной системы преобразуются пьезоэлектриком 4 в электри- ческие сигналы, которые через токо.съемники 5 поступают в усилители 1618 и через детекторный каскад 19 либо в прибор регистрации 21, либо в блок 23 управления, после уравнения в блоке 22, куда подается сигнал из задающего блока 24. При возникновении колебаний, выходящих за пределы амплитудного диапазона, предохранение от повреждения пьезоэлектрика 4 ,осуществляется неподвижным 9 и регулируемым 10 ограничителями за счет амортизирующего углового перемещения пластины 7 относительно упругой перемычки 11. При измерении волнистости поверх- ности детали, 12 измерительный наконечник 8 заменяется другим измерительным наконечником, изготовленным из эльбора-Р, контактная поверхность которого является механическим фильтром шероховатости поверхности и воспринимает только .колебания, соответствующие амплитуде и частоте волнистости поверхности. Предлагаемое устройство позволяет ПОВЫСИТЬточность измерения шероховатости поверхности, так как при преобразовании колебаний в электрические сигналы не используются элементы с парами внешнего трения. Измерительная система предлагаемой конструкции позволяет осуществить защиту пьезоэлектрика и токосъемников от внешней среды, обеспечивая возможность работы устройства измэрения шероховатости в условиях подачи смазывающе-охлаждающей жидкости при обработке детали. Кроме того, использование для узла крепления измерительной системы базового элемента из упругого материала позволяет при юстировке устройства регулировать жесткость измерительной системы, совершающей в процессе изгибные колебания, позволяя тем самым более удобное возбуждение измерительной системы до колебаний собственной частоты. Использование для изготовления измерительного наконечника эльбора-Р позволяет обеспечить стабильность его геометрических параметров и длительность срока эксплуатации, так как эльбор-Р не подвержен диффузионному и адгезионному износу по сравнению с алмазом и имеет низкие контактные температуры и высокую износостойкость по сравнению с твердыми сплавами и минералокерамикой. Кроме того эльбор-Р сравнительно дешев и недефицитен. Формула изобретения Датчик для измерения шероховатости ; и управления, процессом обработки.

содержащий корпус, расположенные в .корпусе упругую и измерительную систему, выполненную в виде пьезоэлемента, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, измерительная и упругая система датчика объединены, причем объединенная система снабжена узлом регулирования жесткости, выполненным в виде набора колец из упру. гого материёша и винта крепления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе , 1. Журнал VDI-Z, 1978, 120, И 790-792,111.

15

16

гз

1Ь

22

t9

20

2/