Устройства контроля деталей и состояния режущего инструмента на станкеСоставтехнических устройств контроля
Технические устройства контроля ГПС в общемслучае включают:
• информационные устройства, представляющие собойпервичные измерительные преобразователи (датчики) для сбора информации освойствах, техническом состоянии и пространственном положении контролируемыхобъектов, а также о состоянии технологической среды;
• промежуточные преобразователи, приборы иливычислительные устройства, осуществляющие анализ полученной информации исравнение полученных фактических значений параметров с заданными;
• управляющие вычислительные устройства,вырабатывающие сигналы оповещения, индикации или управления, необходимые длясвоевременного введения коррекции или принятия других мер.Устройстваконтроля деталей и состояния режущего инструмента на станке
Широко применяемым методом контроля в процессерезания является метод непрерывного или через короткие промежутки времени (длякаждой детали) измерения текущих параметров приводных электродвигателей.Измерительные преобразователи, устанавливаемые на электродвигателях,регистрируют изменения тока нагрузки и через аналого-цифровой преобразовательпередают информацию для обработки в микро-ЭВМ.
Наиболее распространенные методы контроляпроцесса обработки делятся на три группы: по силовым параметрам, акустическимпоказателям и уровню вибраций.
Косвенное измерение сил резания производитсяпосредством измерения деформаций под действием усилий (тензометрическими, индуктивнымидатчиками) или ускорений. В связи с этим выявляется величина износа,выкрашивание режущего инструмента, несоблюдение размера из-за отжимаинструмента и т.д.
Акустический метод контроля основан на явленииакустической эмиссии, т.е. высокочастотных колебаний или волн напряжений,возникающих при деформации металла. Для регистрации таких колебаний используютпьезоэлектрические датчики. Между звуком, генерируемым режущим инструментом, исостоянием его режущей кромки существует определенное соотношение, так какхарактер звука зависит от степени износа инструмента.
По изменению вибраций при резании обнаруживаютсяизнашивание, резонансные колебания инструмента и его поломка. В качестведатчика вибраций используют пьезоэлектрический акселерометр.
Наиболее распространенными средствами прямогоконтроля с высокой точностью заготовок, деталей и инструмента вне процессаобработки являются датчики (индикаторы) касания (щупы).
Датчик касания состоит из корпуса иконтактного щупа. При нажиме на щуп в любом направлении происходит срабатываниеконечного выключателя, расположенного в корпусе. Корпус датчика касания можетбыть закреплен в шпинделе, на станине станка или в другом месте. Присрабатывании конечного выключателя датчика касания от него поступает сигнал вУЧПУ станка, который является командой для определения текущих координатподвижных узлов. Если датчик съемный, то перемещение сигнала от неговыполняется бесконтактно. Когда измерения не производятся, датчик автоматическипомещается в инструментальный магазин. Приемник сигнала датчика остается накорпусе станка.
Измерительная щуповая головка с датчиком касания БВ-4271(рис. 1) содержит щуп 1, который установлен в корпусе 2 а шарнирнойподвеске 3 так, чтобы при смещении в направлении любой из трехкоординатных осейосуществлять размыкание или замыкание электрических контактов 4. Питаниещуповой головки, используемой при изменении детали, осуществляетсябесконтактным способом посредством трансформатора 5 с воз душным зазором. Связьщуповой головки с электронным блоком выполняется при помощи приемно-передающегоустройства 6 оптического типа, основанного на передаче светодиодом сигнала вмомент контакта щупа с измеряемым изделием. Приемник сигнала, выполненный набазе фототранзисторов, установлен в электронном блоке.
На рисунке 2 показана конструкция измерительнойщуповой головки для контроля размеров обрабатываемой на станке ИР320ПМФ4корпусной детали. Головка I с оптическим передающим устройством 2 автоматическиустанавливается в шпинделе 3 станка из магазина, где она хранится вместе сосменными режущими инструментами. Приемное устройство 4 установлено вопределенном положении на переднем торце шпиндельной бабки так, чтобы отверстиев кожухе 5 совпадало с осью светоизлучателя датчика 2. Положениефототранзисторов приемного устройства 4 вдоль оси регулируется шпильками 6.
На рисунке 3 показана конструкция измерительнойщуповой головки выдвижного типа, предназначенной для контроля размеровинструментов в сменном диске рревольверной головки токарного станка с ЧПУИРТ180ПМФ4. Щуповая головка скреплена на штанге 2, выдвигаемой из внутреннейзащитной гильзы 3 при помощи ггидроцилиндра 4. Связь измерительной головки сприемным устройством осуществляется кабелем, проходящим внутри штанги 2. Гильзас измерительной головкой вместе с гидроцилиндром и штангой смонтированы напередней стенке шпиндельной бабки станка так, чтобы ось выдвижения головки былапараллельна оси шпинделя. Механизм выдвижения должен обеспечивать высокуюстабильность позиционирования щупа в рабочем (выдвинутом) положении.
/>
Рис. 1
/>
Рис. 2
/>
Рис. 3
Модули контроля деталей вне станка
Для автоматического контроля размеров сложныхизделий (корпусных деталей) используются специализированныеконтрольно-измерительные модули, оснащенные универсальными измерительнымимашинами. На рисунке 4 показан общий вид координатной измерительной машины КИМ-600.Машина предназначена для измерения различных деталей абсолютным методом влинейных (X, Y, Z) и угловых (С) координатах, характеризующих геометрическиепараметры: размеры, форму и взаимное расположение поверхностей детали путем обходаее по запрограммированной траектории. Отсчет размеров в контрольных точкахвыполняется при помощи контактной щуповой головки и измерительных приборах споследующей обработкой результата.
КИМ-600 состоит из измерительной станции 1,несущей щуповую головку 2 для измерения координат контрольных точек детали.Деталь устанавливается на рабочей поверхности поворотного стола 3, необходимогодля измерения углового положения С.
Обработка измерительной информации выполняетсяэлектронным устройством 4 со встроенной микро-ЭВМ 5. Результаты обработкипередаются на печатающее устройство 6 и монитор 7, установленное на тумбах 8. Встойке 9 хранятся инструменты для оператора и приспособления к машине.
Измерительная станция представляет собойпортальную конструкцию, несущую подвижную (ось X) каретку 1 с контактной(щуповой) головкой 2 в шпинделе 10. Направляющие 11 каретки установлены напортале 12, который, в свою очередь, перемещается по направляющим 13,закрепленным на основании 14. На поверхности основания крепится поворотный стол3. Основание машины установлено на тумбе 75 и регулируется по высоте при помощивинтовых опор 16, три из которых служат для установки поверхности основания вгоризонтальной плоскости, а четыре других являются поддерживающими. В тумбе размещенблок подготовки воздуха, пневмоаппаратура и панель с электрическими разъемами ипультом оператора. Тумба устанавливается на полу на виброизолирующих опорах 17.
Из зарубежных устройств наиболее известнышвейцарские измерительные машины SIP302M для контроля резьбообразующегоинструмента, щупов электронных измерительных устройств, индикаторов и различныхдеталей в диапазоне
Центр для измерения инструмента SIP305M предназначентакже для контроля резьбообразующих инструментов, индикаторов, калибров, щупови различных деталей.
Универсальная измерительная машина SIP414M предназначенадля контроля самых разнообразных деталей по трем осям (X, Y, Z) с пределамиизмерений соответственно 400x100x145 мм. Рабочая поверхность стола 520x200 мм,разрешающая способность измерительной системы 0,1 мкм.
/>
Рис. 4 Общий вид координатно-измерительноймашины КИМ-600
/>
Рис. 16
Список литературы
1. Харченко А.О. Станкис ЧПУ и оборудование гибких производственных систем: Учебное пособие длястудентов вузов. – К.: ИД «Профессионал», 2004. – 304 с.
2. Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий.Программирование обработки на станках с ЧПУ. Справочник, – Л.: Машиностроение,1990. – 592 с.