SU568500A1 - Device for measuring movement of cutter relative to bed - Google Patents

Description

Измерительный шток датчика находитс  в контакте с резцом и расположен в горизонтальной плоскости, проход щей через вершину реэца.The measuring rod of the sensor is in contact with the tool and is located in the horizontal plane passing through the top of the reetz.

Предлагаемое измерительное устройство предназначено дл  измерени  и аналогового преобразовани  погреш-ностей положени  резца в горизонтальной плоскости, возникающих в процессе точени  и привод щих к по влению погрешности обработки, а также дл  измерени  и аналогового преобразовали  поднастроечных перемещений резца в радиальном на равлении, выполн емых с целью компенсации возникающих погрешностей.The proposed measuring device is designed to measure and analogize the errors of the position of the tool in the horizontal plane, which occur during the turning process and lead to the appearance of machining errors, as well as for the measurement and analogue, which are used to adjust the tool’s radial alignment movements compensation of errors.

В отличие от известных измерительное устройство осущестл ет измерение фактической величины любых поперечных перемещ&пий резца, не св занных с размерной статической настройкой станка. Измерени  производ тс  в плоскости, проход щей через вершину резца , т. е. .в плоскости, практически совпадающей с плоскостью образовани  резмера. За нулевое положение при измерени х лрилимаетс  положение резца и измерительного устройства, достигнутое при статической размерной настройке станка. Величина размера статической настройки измерительного устройства мен етс  си.нхро-нло с изменением размера статической настройки резца.In contrast to the known, the measuring device performs measurement of the actual value of any transverse & cut of the tool, not related to the dimensional static setting of the machine. Measurements are made in the plane passing through the tip of the tool, i.e., in a plane that practically coincides with the plane of formation of the resimer. For the zero position, when measuring, the position of the tool and measuring device is achieved, achieved with the static dimensional setting of the machine. The size of the static setting of the measuring device varies with the sig nofro change with changing the size of the static setting of the tool.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройства , установленное около суппорта токарного станка, общий вид; на фиг. 2 - то же, разрез, показывающий св зь устройства с суппорто,м; на фиг. 3 - блок-схема системы автоматической компенсации погрещностей обработки с- пспользовадием измерительного устройства.FIG. 1 shows the proposed device installed near the support of a lathe, general view; in fig. 2 is the same section showing the connection of the device with a support, m; in fig. 3 is a block diagram of a system for automatic compensation of processing errors using a measuring device.

На токарном станке устройство дл  измерени  перемещений резца относительно станины базируетс  с цомощью платформы / с двум  стойками 2 и 3. Стойка 2 (см. фиг. 1) имеет призматическую и плоскую направл ющие дл  установки на внутренние направл ющие станины, предназначенные дл  перемещений задней |бабки станка. Аналогичные направл ющие имеет и стойка 3. Платформа / проходит под суппортом станка и к ней неподвижно креп тс  стойки. Таким образом, суппорт 4 располагаетс  между стойками, не каса сь их, ,и в то же врем  платформа со стойками имеет независимо от суппорта базирование на станине. Дл  того, чтобы положение стоек и нлатформы не нарушалось, последние прижаты к направл ющим снизу с помощью прижимных устройств 5, состо щих из шарика, пружины и винта. С их помощью создаетс  посто нное силовое замыкание между направл ющими стоек и стапины . Схема базировани  платформы и стоек позвол ет совершать им движение только вдоль направл ющих станины.On a lathe, the device for measuring the movement of the cutter relative to the frame is based on a platform / with two columns 2 and 3. The rack 2 (see Fig. 1) has prismatic and flat guides for mounting on internal guide frames intended for moving the rear | grandmas machine. The rack 3 has similar guides. The platform / passes under the machine support and the racks are fixed to it. Thus, the caliper 4 is positioned between the uprights without touching them, and at the same time the platform with the uprights has, independently of the support, the basing on the frame. In order not to disturb the position of the uprights and the platform, the latter are pressed against the bottom guides by means of clamping devices 5 consisting of a ball, a spring and a screw. With their help, a permanent force closure is created between the racks and the staples. The base layout of the platform and the racks allows them to move only along the bed guides.

В стойке 2 имеютс  два отверсти , через которые проход т две т ги 6. Т -ги ввернуты в лланку 7, котора  неподвижно закреплена на суппорте 4 с левой стороны. Стойка 2 располагаетс  между планкой 7 и головками т г 6 с зазоро.м 0,02-0,04 мм, который обеспечиваетс  простановочными втулками 8. Между отверсти ми в стойке 2 и втулкамиIn the rack 2, there are two holes through which two rods 6 pass. T-bolts are screwed into the hole 7, which is fixedly mounted on the support 4 on the left side. A rack 2 is positioned between the bar 7 and the heads of t g 6 with a gap of 0.02-0.04 mm, which is provided by the grommets 8. Between the holes in the rack 2 and the grommets

8 обеспечиваетс  радиальный зазор в 2 мм.8, a radial clearance of 2 mm is provided.

Наличие т г 6 и плавки 7 необходимо дл The presence of t g 6 and smelting 7 is necessary for

перемещени  платформы со стойками вдольmoving the platform with stands along

направл ющих станины за счет движени bed guides due to movement

подачи суппорта.feed caliper.

На верхней плоскости стойки 2 жестко закреплены полеречные направл ющие 9, представл ющие собой две параллельные плоские планки. Между направл ющими ходит каретка, состо ща  из ползуна 10 иOn the upper plane of the rack 2, the river-side guides 9, which are two parallel flat strips, are rigidly fixed. Between the guides, a carriage consisting of a slider 10 and

планки //, прикрепленной к ползуну. На концах направл ющих имеютс  опоры, в которых располагаетс  точный ходовой винт 12, с помощью которого перемещаетс  каретка. Дл  этого в центре оолзупа каретки имеетс strap // attached to the ram. At the ends of the guides, there are supports in which there is an accurate lead screw 12 with which the carriage is moved. For this, in the center of the slide of the carriage there is

гайка, соосно расположенна  с винтом л позвол юща  выбрать зазор в винтовой паре. Вращательное движение на винт и, тем самым, поступательное движение каретке передаетс  через беззазорную зубчатую передачу ./, 14, 15 от ходового винта 16 поперечной подачи суппорта. Передаточное отношение зубчатой передачи , что каретка и суппорт перемещаютс  лоступательно с одинаковой скоростью. Дл  компенсации поперечных перемещений суппорта, не св занных с вращением ходового винта 16, вращение .на ходовой винт 12 передаетс  через упругую муфту /7 - компенсатор малых поперечных и угловых перемещений суп порта. Наa nut coaxially positioned with the screw and allowing selection of the gap in the screw pair. Rotational movement on the screw and, thereby, the forward movement of the carriage is transmitted through the backlash-free gear transmission ./, 14, 15 from the lead screw 16 of the lateral feed of the caliper. The gear ratio of the gear train, that the carriage and the caliper are moving, is available at the same speed. To compensate for the transverse movements of the caliper, not associated with the rotation of the lead screw 16, the rotation of the lead screw 12 is transmitted through an elastic sleeve / 7 - a compensator for small transverse and angular movements of the port soup. On

планке // каретки крепитс  кронштейн 18, в котором установлен чувствительный элемент измерительного устройства - индуктивный преобразователь 19. Измерительный шток преобразовател  находитс  в контакте с державкой резца 20, а высота кронштейна 18 такова, что ось штока располагаетс  в плоскости , проход щей через вершину резца и ось вращени  шпиндел .a bracket 18 is mounted to the carriage bracket //, in which the sensing element of the measuring device is mounted - an inductive transducer 19. The transducer measuring rod is in contact with the tool holder 20, and the height of the bracket 18 is such that the axis of the rod lies in the plane passing through the top of the tool and spindle axis of rotation.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В процессе резани  на резец 20, а через него на всю систему «резец-суппорт действует сила резани , привод ща  к относительным поворотам и перемещени м деталей системы и, ка,к следствие, к смещению резцаDuring the cutting process, the cutter 20, and through it, the entire cutter-caliper system is affected by the cutting force resulting in relative rotations and displacements of the system parts and, as a consequence, to the cutter displacement

в горизонтальной плоскости. Однако сила резани  не передаетс  на детали измерительного устройства, поскольку основание измерительного устройства, . состо щее из платформы / и стоек 2 и , базируетс  на станине станка независи;мо от суппорта, наличие зазора между планкой 7, головками т г 6 и стойкой 2 и радиального зазора между отверсти ми в стойке 2 и простановочными втзлками 8, а также упругой муфты 17 лозвол ет суппорту свободно перемещатьс  относительно измерительного устройства в любом паперёчном -к направл ющим станины направлении, поэтому положение измерительного устройства при действии силы резани in the horizontal plane. However, the cutting force is not transmitted to the parts of the measuring device, since the base of the measuring device,. consisting of a platform / and racks 2 and, based on the machine bed, independent of the caliper, the presence of a gap between the bar 7, heads of the t 6 and the rack 2 and the radial gap between the holes in the rack 2 and sliders 8, as well as the elastic Clutches 17 allow the caliper to move freely relative to the measuring device in any paper-to-bed direction, therefore the position of the measuring device under the action of the cutting force

такое же, как и при отсутствии этого деистВИЯ , и в процессе точени  все элементы измерительного устройства остаютс  в статическом состо нии. Так .как резец под действием силы резани  смещаетс  в горизонтальной плюскости, а измерительное устройство своего положени  не мен ет, то перемещение резца фикслруетс  ИНдуктивным преобразователем 19, измерительный щток которого, контактирующий с дерлса-вкой резца, перемещаетс  на величину смещени  резца от силь резани . Разность сигналов с преобразовател  до по влени  силы резани  и после ее по влени , т. е. до начала резани  и после начала резани , и характеризует величину поперечного перемещени  резца в горизонтальной плоскости . Так как в процессе точени  резец движетс  вдоль оси обрабатываемой детали, то измерительное устройство тоже должно двигатьс  вместе с суппортом. Это осуществл етс  за €чет лланки 7 ,и т г 6. При движении суппорта вперед измерительное устройство толкаетс  планкой 7, а при движении назад- т нетс  т тами 6. Сила трени , возникающа  между стойкой 2 и лланкой 7 или головками т г €, очень мала и практически не сказываетс  на положении измерительного устройства . В процессе движени  суппорта вдоль обрабатываемой поверхности индуктивный преобразователь все врем  подает сигнал о поперечных перемещени х резца относительно его статического состо ни . При вращении винта 16 поперечной подачи суппорта одновременно перемещаетс  и каретка измерительного устройства вместе с индуктивным преобразователем. Так как скорость их перемещени  одинакова, то при повороте винта резец и преобразователь должны переместитьс  на одно и то же рассто ние . Однако, так как винтова  пара .измерительного устройства -беззазорна  и более точна , чем у суппорта, .положение индуктивного преобразовател  определ етс  с более высокой точностью, чем положение резца. Между положением измерительного устройства и положением резца возникает рассогласование , вызванное наличием зазора в винтовой паре подачи суппорта и погрещностью щага винта. Это рассогласование вызывает перемещение измерительного щтока датчика л по вление соответствующего сигнала о величине рассогласовани . При переустановке резца 20 ъ резцедержателе неизбежно возникает погрещность его установки в  оперечном направлении. Погрещность вызывает изменени  в полож/ении измерительного щтока преобразовател  и тем самым по витс  возможность оценить погрещность устано;вки резца по сигналу с преобразовател  19. В силу рассмотренных конструктивных особенностей устройства любое перемещение резца, вызывающее изменение .положени  щто.ка индуктивного преобразовател , фикси;руетс  им независимо от того, чем оно вызвано - упругими перемещени ми, выбором зазоров в сочленени х, тепловыми деформаци ми , перемещени ми резца с помощью механизма .поднастройки 21 и т. п. Так как верщина резца и ось измерительного щтока индуктивного преобразовател  лежат в одной горизонтальной плоскости, то всегда измер етс  фактическое перемещение резца в плоскости образовани  размера как по величине , так и по направлению. Предложенное устройство дл  измерени  перемещений резца .относительно ста.нины станка использовано в системе автоматической компенсации погрещностей обработки на токарном станке (см. фиг. 3). Система автоматической .компенсации погрешностей состоит из измерительного устройства 22 системы «щпиндель-деталь, предназначенного дл  измерени  и аналогового преобразовани  в напр жение t/,,, упругого перемещени  щпиндел  станка в горизонтальной плоскости УШ, возникающего в процессе обработки под действием сил резани ; вычислительно.го блока 23, который преобразует Lm в напр жение Uz,  вл ющеес  аналогом перемещени  оси детали в зоне обработки Уг (преобразователь выполн етс  за счет умножени  на упругую харакY теристику f(z) у, где z - продольпа  координата, характеризующа  положение верщины .резца); устройства 24 дл  измерени  перемещений резца относительно станины, служащего дл  измерени  и преобразо.вани  в электрический аналог, вопервых , поперечных перемещений резца, вызывающих погрещность размера детали, вовторых , поднастроечных перемещений резца, компенсирующих погрешности размера детали , определ емые блоками 22, 23, 24; блока 25 формировани  управл ющего сигнала, в котором производитс  суммирование сигналов с блоков 23 и 24, усиление суммарного сигнала по напр жению и мощности; механизма 26, представл ющего собой электрогидравлический реверсивный исполнительный механизм дл  малых поднастроечных перемещений резца в радиальном направлении, выполн емых дл  компенсации пог.рещности обработки. Система работает следующим образом. Упругое .перемещение шпиндел  Ущ с помощью уст1ройства 22 и блока 23 преобразуетс  в электрический аналог величины Уг- напр жение Uz- Поперечные перемещени  резца Ур, вызыв:ающ.ие погрещность обработки, преобразуютс  устройством 24 в напр жение 6р. Управл ющий сигнал, равный алгебраической сумме /2 и (Ур и формируемый блоком 25, приводит в действие механизм 26, который перемещает резец в радиальном направлении на величину УК, пока аналог величины УК - напр жение обратной св зи не уравновесит управл ющий сигнал, т. е. Woe + (f/p + Uz) 0.the same as in the absence of this deestia, and in the process of turning all the elements of the measuring device remain in a static state. So, as the cutter is displaced by the cutting force in the horizontal plus and the measuring device does not change its position, the movement of the cutter is fixed by the Inductive Converter 19, the measuring pin of which, in contact with the cutter, is displaced by the amount of cutter displacement from the cutting forces. The difference between the signals from the transducer before the occurrence of the cutting force and after its occurrence, i.e. before the start of cutting and after the start of cutting, also characterizes the amount of transverse movement of the cutter in the horizontal plane. Since, in the process of turning, the tool moves along the axis of the workpiece, the measuring device must also move with the caliper. This is done over the net 7, and t g 6. When the caliper is moving forward, the measuring device is pushed by the bar 7, and when it is moved backwards, it is 6. The frictional force between the pillar 2 and the lany 7 or the heads of the g is very small and has little effect on the position of the measuring device. In the process of moving the slide along the surface to be machined, the inductive converter all the time gives a signal about the transverse movements of the tool relative to its static state. When the screw 16 transversely feeds the caliper, the measuring device carriage moves along with the inductive transducer at the same time. Since the speed of their movement is the same, when turning the screw, the cutter and the transducer must move by the same distance. However, since the screw pair of the measuring device is a gapless and more accurate than that of the caliper, the position of the inductive transducer is determined with a higher accuracy than the position of the cutter. A mismatch occurs between the position of the measuring device and the position of the cutter, caused by the presence of a gap in the screw pair of the caliper supply and the failure of the screw spindle. This misalignment causes the sensor measuring probe to move, causing the corresponding mismatch signal to appear. When you reinstall the cutter 20 in the tool holder, inevitably there is a failure of its installation in the cross direction. The fault causes changes in the position of the transducer measuring rod and thus makes it possible to estimate the fault of the tool setting using the signal from the converter 19. By virtue of the considered design features of the device, any movement of the tool causing a change in the position of the inductive converter, fixed; It is independent of whether it is caused by elastic displacements, the choice of gaps in joints, thermal deformations, displacements of the cutter using the mechanism. Adjustments 21, etc. ak verschina cutter and the axis of the measuring transducer of inductive schtoka lie in the same horizontal plane, it is always measured by the actual movement of the tool in the plane of the forming size both in magnitude and in direction. The proposed device for measuring the movement of the cutter relative to the stationary of the machine is used in the automatic compensation system for machining faults on a lathe (see Fig. 3). The system of automatic compensation of errors consists of a measuring device 22 of the "spindle part" system, intended for measuring and analogue conversion to stress t / ,,, for elastic movement of the machine spindle in the horizontal plane of the US, which occurs during the machining process under the action of cutting forces; computational block 23, which converts Lm to a voltage Uz, which is analogous to the movement of the axis of the part in the processing zone Ug (the converter is performed by multiplying by the elastic characteristic f (z) y, where z is the longitudinal coordinate characterizing the position of the vertex . cutter); device 24 for measuring the cutter movements relative to the frame, which serves to measure and transform into an electrical analogue, first, transverse movements of the cutter, causing part size to be biased, second, tune-up movements of the cutter, compensating for part size errors determined by blocks 22, 23, 24 ; a control signal generating unit 25, in which the signals from blocks 23 and 24 are summed, the sum signal is amplified by voltage and power; a mechanism 26, which is an electro-hydraulic reversing actuator for small adjustment movements of the tool in the radial direction, performed to compensate for the machining error. The system works as follows. The elastic movement of the spindle with the help of the device 22 and the block 23 is converted into an electrical analogue of magnitude. Stress Uz-The transverse displacement of the cutter Ur, causing: processing error, is converted by the device 24 into a voltage of 6p. A control signal equal to the algebraic sum of / 2 and (Ur and generated by block 25 actuates mechanism 26, which moves the tool in the radial direction by the magnitude of the CM while the analog of the magnitude of the MC - the feedback voltage balances the control signal, t . e. Woe + (f / p + Uz) 0.

Так как величина Нос, р и Uz  вл ютс  аналогами перемещений Y, Y и YZ, то можно считать, что поднастройка резца проходит до тех пор, .пока не выполнитс  условиеSince the Nose, p, and Uz values are analogous to the Y, Y, and YZ displacements, we can assume that the cutter is tuned in until the condition

У.+ ( + z) 0.W. + (+ z) 0.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  перемещений резца относительно станины, размещенное на станнне ста-нка и содержащее датчик линейных перемещений, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  .прочности устройства и упрощени  перенастройки, устройство снабжено платформой со стойками, вертикальной планкой с двум  закрепленными на ней т гами, а также, кареткой с жестким1. A device for measuring the movements of the cutter relative to the frame, placed on the stan- num of the station and containing a linear displacement sensor, characterized in that, in order to increase the strength of the device and simplify reconfiguration, the device is equipped with a platform with racks, a vertical bar with two fixed on it t gami as well as a carriage with a hard кронщтейном и ходовым винтом, кинематически св занным с ходовым винтом поперечной подачи суппорта, причем платформа снабжена поперечными направл ющим-и иa bracket and a lead screw, kinematically connected with the cross support feed screw, with the platform being provided with transverse guides-i and установлена под суппортом на внугренних направл ющих станка и упруго поджата к ним, передн   стойка платформы расположена с зазором между вертикальной планкой, котора  жестко закреплена  а суппорте, кmounted under the caliper on the inside of the machine guides and elastically pressed against them; the front support of the platform is located with a gap between the vertical bar, which is rigidly fixed in the caliper, to двум  т гами, каретка с ходовым винтом установлена на поперечных направл ющих, а датчик линейных перемещений смо-нтирован в жестком .кронщтейне каретки.With two t-rods, the carriage with the lead screw is mounted on the transverse guides, and the linear displacement sensor is mounted in a rigid carriage arm. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что датчик линейных перемещений расположен в горизонтальной плоскости, проход щей через верщ«ну резца и св зан с резцом.2. A device according to claim 1, characterized in that the linear displacement sensor is located in a horizontal plane passing through the tool and is associated with the tool.