Копировальный прибор Советский патент 1983 года по МПК B23Q35/04 

Изобретение относится к устройстч вам для копировальных станков и ножет быть использовано в частности, для копировально-фрезерных станков и контрольно управля1йщих машин. Известны копировальные приборы, содержащие корпус, в котором размещены датчики линейных перемещений и измерительный стержень с копировальным пальцем, установленный в радиальной подвеске, выполненной из упругих стержней, концы которых закреплены в кольцах и установленной с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, и демпфер для гашения колебаний измерительного стержня в трех направлениях l. Однако в известном копировальном приборе вследствие паразитных деформаций (растяжения и сжатия) упругих ,стержней под действием радиальной нагрузки параллельно-поступательное перемещение скрепленного с ними изме рительного стержня несколько искажается . Это является причиной погрешности 2-го порядка малости кинематической передачи копировального прибора при использовании копировальных пальцеб различной длины, так как в этом случае передаточное отношение радиальной подвески копировального прибора становится, отличным от 1. Это недопустимо в копировальных приборах для станков повышенной точности. Кроме того, применяемый в прототипе масляный демпфер имеет низкий коэффициент затухания вследствие того, что рабочие зазоры, р которых помещено масло, должны превышать рабочее перемещение измерительного стержня. Цель изобретения - повышение точности копирования. Поставленная цель достигается тем, что а приборе верхние и нижние концы 3 стержней закреплены на разных диаметрах колец, причем меньший диаметр заделки расположен со стороны копировального пальца, а диаметр выполнен в виде втулки, посредством введенных в прибор упругих элементов связанной с измерительным стержнем и с корпусом. С целью повьяиения осевой жесткости упругих стержней и обеспечения постоянства их радиальной жесткости упругие стержни выполнены переменного сечения и имеют среднюю уто/вценную часть и концевые участки уменьшенного поперечного сечения в форме правильного многоугольника, С целью уменьшения зоны нечувствительности прибора втулка демпфера выполнена из антифрикционного материала.. На фиг. 1 представлен прибор, про дэльный разрез; на фиг. 2 - радиальная подвеска; на фиг, 3. - положение измерительного стержня под действием радиальной нагрузки при параллельной установке упругих стержней; на фиг. положение измерительного стержня под действием радиальной нагрузки при наклонной установке упругих стержней (без учета их осевой деформации); на фиг. 5 то же, но с учетом роевой деформации упругих стержней; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 2. Копировальный прибор содержит кор пус 1 (фиг, 1), в котором на пружине 2 установлена с возможностью осевого перемещения на шариках 3 находящихся в сепараторе А, втулка 5С этой втулкой соединена радиальная подвеска 6, связанная с измеритевь ным стержнем 7 для обеспечения его радиальных, а посредством втулки 5 осевых перемещений. На измерительном стержне 7 укреплен копировальный, палец 8 для слежения по копиру 9. С втулкой 5 связан также якорь 10 датчика осевого перемещен) сг сердеч ником 11. С измерительным стержнем 7 связаны якоря 12 датчиков радиальног перемещения с сердечниками .13. Сердечники 11 и 13с установленными на них катушками (не показаны) укреплены в корпусе 1. Датчики линейных перемещений служат для регистрации положения измерительного стержня 7 относительно корпуса 1. На крышке 1 копировального прибора укреплена пру жина 15, установленная до упора в 3,4 шайбу 16, закрепленную на измерительном стержне 7. Втулка 17 демп-. . фера прижата к корпусу 1 пружиной 18, расположенной внутри втулки 17, и одновременно - к измерительному стержню 7 с помощью шайбы 19 и пружины 20, упирающейся во втулку 21. Демпфер служит для демпфирования колебаний измерительного стержня 7. Радиальная поДвеска 6 (подробно представлена на фиг. 2) состоит из трех упругих стержней 22 переменного поЬеречного сечения с утолщенной средней мастью и концевыми участками 23 уменьшенного поперечного сечения в форме квадрата. Концы этих участков соединены-кольцами 2.и 25. Верхнее кольцо 2 скреплено с втулкой 5 (фиг. 1), а нижнее 25 - с измерительным стержнем 7. Нижние концевые участки установлены на уменьшенном на величину 2- AR диаметре кольца, создавая этим эффект наклона упругих стержней на уголо. Работа копировального прибора осуществляется следующим образом. ; Под воздействием копира 9 на копи- ровальный палец 8 измерительный стери ень 7 перемещается поступательно по направлению нормали к поверхности коnvipa 9. так как податливости осевой и радиальной подвесок выполняются равными.. Осевое перемещение измерительного стержня осуществляется при движении втулки 5 вдоль оси прибора за счет податливости пружин 2 и 15. При этом якорь 10 смещается относительно сердечника 11 датчика осевого перемещения, возникают электрические сигналы на выходе прибора - и осевое перемещение измерительного стержня будет измерено. Радиальное перемещение измерительного стержня 7 осуществляется за счет податливости упругих стержней 22 радиальной подвески 6. Измерение радиального перемещения осуществляется при смещении якоря 12 относительно сердечников 13 датчиков радиального перемещения: возникающие рри этом на выходе прибора электрические сигналы фиксируют радиальное смещение измерительного стержня 7. Причем перемещение упругих стержней 22 происходит параллельно-поступательно в результате следующих причин. S Под действием радиальной нагрузк Р (фиг. 3) на копировальный пале14 8 измерительного стержня 7 возникает момент силы М Р. где L - плечо приложения .нагрузки Р Момент М вызывает растяжение одних упругих 22 и сжатие др гих на величину дВ , причем величина растяжения-сжатия на разных участках упругих стержней переменного се чения различна . дС + Аба Е:З EJa М PL где F h - расстояние между стерж нями (фиг. 2); gj - длины концевых и сред него участков упругих стержней; моменты инерции конце вых и среднего участков упругих стержней; Е - модуль упругости. Деформации упругих стержней являются причиной поворота измepиteль ного стержня в Направлении действия ,сиг Р на угол ......J4P fnld. еач T V3/3aJ Но если установить упругие стержни 22 наклонно по отношению к оси измерительного стержня 7 на угол ot (фиг. t) и воздействовать на них той же нагрузкой Р, то без учета влияния Деформаций (растяжения-сжатия) упругих стерх ней - плоскость заделки концов упругих стержней наклоняется на угол f, противоположный по знаку углу /ЗГ . Величина угла р определя-ется из следующих соотношений A cr-tgo . т.к. 2tj(ti . л. y-ff-. ff Р- , - , 0- - где с - иесткость радиальной подвеск 2Р-ОС Таким образом, изменяя угол cL, можно добиться, чтобы . Окончательно по.ложение измеритель ного стержня под действием радиаль ной нагрузки Р с учетом влияния осевых деформаций (растяжения-сжатия) упругих стержней, установленных на,3«клонно к этой оси, указано на фиг.5. Ось измерительного стержня под дейст1вием радиальной нагрузки Р перемещается параллельно-поступательно вследствие равенства угловых перемещений «(измерительного стержня) и |Ь (п.поскости заделки концов упругих стержней, установленных наклонно). Демпфирование колебаний измерительного стержня 7 осуществляется в трех направлениях: в осевом направлении за счет трения между втулкой 17 демпфера и корпусом 1, создаваемого пружиной 18, помещенной внутри втулки 17; в радиальных направлениях за счет трения между той же втулкой, 17 и шайбой 19 с Помощью пружины 20, поджимающей втулку 17 и шайбу 19 друг к другу. Демпфирование ко.лебаний с использованием трения более эффективно, чем реализованное в про тотипе масляное демпфирование, так как коэффициент затухания при трении выше, чем в масляном демпфере с большими рабочими зазорами, ослабляющими эффект гашения колебаний. , Более эффективное, чем в прототипе, демпфирование колебаний измерительного стержня 8 способствует повышению томности копирования. Кроме того, втулка 17 демпфера изготовлена из фтор.лона, который при скольжении по металлу имеет практически одинаковые коэффициенты трения покоя и движения Близость величин коэффициентов трения покоя и движения, за счет материала детэфера обеспечивает требуемое демпфирование колебаний и уменьшается нестабильность положения измерительного стержня относительно корпуса при отсутствии контакуа копировального пальца с копиром, т.е. уменьшается зона нестабильности прибора и следовательно повышается точност1 кинематической передачи копировального прибора. Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения состоит в повышении точности копирования деталей на .станках, оснащенных копировальными приборами с повышенной точностью кинематическрй передачи. Это повышение кинематической точности предлагаемого копировального прибора обеспечивается по.п6жительным эффектом, возникающим вследст- , вие использования в его конструкции новых технических решений, а именно; наклона упругих стержней радиальной подвески к оси измерительного стержня, обеспечивающего параллельно-поступательное перемещение измерительного стержня под действием радиальной нагрузки новой конструкции упругих стержней, обеспечивающей повышение осевой жесткости упругих стержней, что позволяет осуществить параллельно-поступательное перемещение измерительного стержня при мен шем значении угла наклона упругих стержней к измерительному стержню. Это уменьшение угла наклона позволяет сохранить прочность утонченных сечений упругих стержней, так как при увеличении угла наклона ради альная жесткость системы упругих стержней существенно возрастает. Что бы оставить радиальную жесткость на требуемом уровне, приходится уменьшить сечение концевых участков упругих стержней. Точность кинематической передачи тем выше, чем меньшие величины отклонений приходится компенсировать ; новых конструкций и материалов демпфера, позволяющих про водить демпфирование на основе трения, коэффициент затухания колебаний которого выше, чем при масляном демп фировании, реализованном в прототипе а также уменьшить зону нестабильност копировального прибора при использовании антифрикционного материала демпфера. Повышение кинематической точности копировального прибора способствует повьниению точности копирования деталей на станке, причем деталей сложного профиля, например деталей штампов, что сокращает.объем доводочных слесарных операций, т.е. удешевляет производство промышленной продукции. В то же время в результате повышения точности копирования повышается конкурентноспособность наших копировально-фрезерных станков на мировом рынке, Особо важное значение имеет применение предлагаемого копировального прибора на контрольно-управляющей машине, на которой не только копируют модель для передачи информа ции фрезерному станку с ЧПУ, но и измеряют изделия в автоматическом режиме после их окончательной обработки, а затем сравнивают с заданной по про,грамме поверхностью. Таким образом в случае копировально-управляющей машины имеет место не только повышение точности изготовления промышленной продукций, но и дополнительный эффект - повышение уровня автоматизации контрольных операций. Формула изобретения 1. Копировальный прибор,, содержащий Koprfyc, в котором размещены датчики линейных перемещений и измерительный стержень с копировальным пальцем, установленный в радиальной подвеске, выполненной из упругих стержней, концы которых закреплены в коль.цах, и установленной с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, и демпфер для гашения колебаний измерительного стержня в трех направлениях, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, копирования, верхние и нижние концы стержней закреплены на разных диаметрах колец, причем .меньший диаметр заделки расположен со стороны копировального пальца, а демпфер выполнен в виде втулки, посредством введенных в прибор упругих элементов связанной с измерительным стержнем и с корпусом. 2. Прибор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения осевой жесткости упругих стержней и обеспечения постоянства их радиальной жесткости, упругие стержни выполнены переменного сечения и имеют среднюю утолщенную части и концеЁые участки уменьшенного поперечного сечения в форме правильного мно гоугольника 3. Прибор прп. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения зоны нечувствительности прибора, втулка демпфера выполнена из антифрикционного материала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2б51 70/0б, кл. В 23 Q ЗЗ/О, 1980.

-Z2

Фиг.д

//xxxx/y/xxxyxxxx yxxx/

.

/// 7/////////////.

фиг. б

Л -VI

Ф.6