Устройство для измерения динамических характеристик рабочего органа металлорежущего станка

 

Изобретение относится к области измерений в машиностроении и предназначено для идентификации.динамических характеристик рабочих органов металлорежущего станка. В устройстве, состоящем из регистрирующего прибора и датчика перемещений, с целью повышения точности идентификации динамических характеристик рабочего органа металлорежущего станка в качестве датчика перемещения использован двухкоординатный интерферометр, состоящий из оптической и электронной частей , позволяющий осуществить измерение динамических характеристик рабочего органа станка как в режиме холостого хода, так и в момент врезания инструмента в заготовку. 1 ил. с 9 (Л

Союз СОВЕТСКИХ

GOUDA ËÈÑÒÈ×ÅÑÊÈÕ

РЕСПУБЛИК

2161 А1..SU«»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3913796/24-24 (22) 14.06.85 (46) 07,04.87, Бюл. У 13 (71) Саратовский политехнический институт (72) Б.М.Бржозовский,. В.В.Бондарев, В,А.Добряков и А.А.Игнатьев (53) 621.503,55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 634145, кл. С 01 М 15/00, 1975.

Автоматические линии и металлорежущие станки: Экспресс-информация, 1979 У 7, реф. 17, с. 1-10.

Ho 1zwe is s iq F., Hardtne Н. -F.

Verfahren Естexperimetellen modelfindung in der Maschxnendynumuk.

Naschinenbautechnic, 1977, 26, 11, р. 500-504.

« (59 4 G 01 М 15/00, G 05 В 19/20 * (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ДИНАМИ:ЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОЧЕГО ОРГАНА ИЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА (57) Изобретение относится к области измерений в машиностроении и предназначено для идентификации.динамических характеристик рабочих органов металлорежущего станка. В устройстве, состоящем иэ регистрирующего прибора и датчика перемещений, с целью повышения точности идентификации динамических характеристик рабочего органа металлорежущего станка в качестве датчика перемещения использован двухкоординатный интерферометр, состоящий иэ оптической и электронной частей, позволяющий осуществить измерение динамических характеристик рабочего органа станка как в режиме хо лостого хода, так и в момент врезания инструмента в заготовку. 1 ил.

1302161

Изобретение относится к области измерений в машиностроении и предназначено для идентификации динамических характеристик рабочих органов металлорежущего станка, в частности для измерения переходных характеристик суппорта металлорежущего станка, в том числе по двум координатам одновременно.

Целью изобретения является повыше- !О ние точности идентификации динамических характеристик рабочего органа металлорежущего станка за счет их непосредственного измерения как в режиме холостого хода, так и в процессе резания в реальном масштабе вре-мени.

На чертеже дана функциональная схема устройства.

Устройство состоит из двухкоорди- 2g натного лазерного интерферометра, оптическая часть 1 которого установлена на станке 2, причем уголковые отражатели 3 и 4 связаны с продольной (ось Х) и поперечной (ось Z) ка- 25 ретками суппорта, а оптический блок 5— со станиной. Выходы оптической части интерферометра связаны с входами электронной части 6, состоящей из измерительного блока ? и блока 8 цифро- 30 аналоговых преобразователей (ЦАП).

Устройство содержит также многоканальный регистратор 9 и устройство 10 ЧПУ, синхровходы блока ЦАП могут быть соединены с устройством 10

ЧПУ металлорежущего станка, а выхоцы — с многоканальным регистратором 9.

Измерительный блок 7 состоит из усилителей 11-13, выходы которых сое — 40 динены с входами формирователей 1416 сигнала. Выходы формирователей 14 и 16 связаны с первыми входами блоков 17 и !8 вычитания. Измерительный блок 7 содержит реверсивные счетчи5 ки 19 и 20, измерители 21 и 22 временных интервалов, генератор 23 тактовых импульсов. Выходы измерителей временных интервалов связаны с реверсивными счетчиками 24 и 25, выходы реверсивных счетчиков 19, 20 24 и 25 соединены с входами блока 26 цифровой индикации и блока .8 ЦАП. Блок ЦАП состоит из четырех цифроаналоговых преобразователей 27-30. ЦАП 27 и 28 пред55 назначены для измерения мгновенных значений девиаций перемещения. ЦАП 29 и 30 — для измерения мгновенных значений девиаций скорости.

Устройство работает следующим образом.

Управляющее воздействие на привод станка приводит к возникновению динамических процессов в его суппортной группе в моменты трогания, остановки суппорта, в момент врезания инструмента в заготовку. Это позволяет исследоват динамические характеристики рабочих органов станка как в режиме холостого хода, так и в режиме обработки.

При движении суппорта станка 2 по двум координатам вместе с поперечной (ось Х) и продольной (ось Z) каретками перемещаются уголковые отражатели 3 и 4, и в оптическом блоке 5 образуются три гармонических сигнала с частотами A Я A и 52х Д пх p+ где Q — частота опорного сигнала;

Ох и Д вЂ” частоты доплеровских сиг02 налов.

Частоты доплеровских сигналов пропорциональны скоростям перемещения суппарта по осям Х и Z. Сигналы иэ оптической части 1 поступают в измерительный блок 7 электронной части б на усилители !1 13, где усиливаются по амплИтуде. Далее сигналы поступают на формирователи 14-16, где преобра;зуются в последовательности прямоугольных импульсов определенной длительности. Затем импульсные сигналы с. частотами д и A + Л д поступают пх на вычитатель l7 сигналы с частотами g — Я и и и + -Л р — на Вычитатель 1 8 .

Вычитатели предназначены для вьделения доплеровского сигнала н распределения импульсов по одному из двух ка— налов счета в зависимости от направления перемещения кареток суппорта станка 2.

С выхода вычитателей последовательности импульсов распределяются по двум направлениям на вход измерителей 21 и 22 временных интервалов и входы реверсивных счетчиков 19 и 20.

С выходов последних информация вьдается в двоичном коде на блок 26 цифровой индикации, где фиксируется интегральное значение перемещения суппорта станка в продольном (Х) и поперечном (Z) направлениях за время измерения, и на входы блока 8 ЦАП.

На входы измерителей 21 и 22 временных интервалов подаются как сиг13021 нальные импульсы, так и импульсы с тактового генератора 23. В измерителях 21 и 22 временных интервалов фик- . сируется временной интервал между каждым предыдущим и последующим сиг5 нальными импульсами, пропорциональный скорости перемещения рабочего органа станка. Точность измерения зависит от частоты тактового генератора 23.

С выходов измерителей временных ин- f0 .тервалов сигналы поступают на реверсивные счетчики 24 и 25, с выходов которых информация в двоичном коде поступает на блок 26 цифровой индикации, где фиксируется интегральное значение скорости перемещения суппорта по осям Х и Е эа время измерения, и на входы блока 8 ЦАП. На блок 8 ЦАП

1 от измерительного блока 7 подаются ,сигналы в двоичном коде о перемещении2р и о скорости продольной и поперечной кареток суппорта. С реверсивных счетчиков 19 и 20 цифровой сигнал о перемещении суппорта по осям Х и Z поступает на ЦАП 27 и 28. С реверсивных 25 счетчиков 24 и 25 цифровой сигнал о скорости перемещения суппорта по осям

Х и Z поступает íà IjAII 29 и 30. В блоке ЦАП производится перевод сигналов из цифровой формы в аналоговую по ко-3р маиде от устройства 10 ЧПУ, которое выдает синхроимпульсы на специальные входы ЦАП 27 — 30. Формирование синхроимпульсов .осуществляется программным путем. Аналоговая информация от блока ЦАП поступает на многоканальный регистратор 9, которые записывает мгновенные изменения девиаций перемещения и скорости в реальном масштабе времени при изменении динамических 4р характеристик рабочего органа металлорежущего станка.

На основе полученных экспериментальных динамических характеристик наиболее просто перейти к описанию математической модели станка, тем самым в два .раза сокращается расчетное время для определения динамических параметров станка, так как исключается время на промежуточные расчеты для получения динамических характеристик по амплитудно-частотным характеристикам, и повышается точность расчетов и идентификации модели динамической системы станка. Экспресс-анализ динамических характеристик при изменении режимов резания, заготовки геометрии и материала режущего инструмента позб1 4 валяет произвести соответствующий выбор режима резания, гри котором обеспечивается повышение точности обработки в 2 раза и повышение качества поверхности.

Формула изобретения

Устройство для измерения динамических характеристик рабочего органа металлорежущего станка, содержащее многоканальный регистратор и датчик перемещения рабочего органа, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности идентификации динамических характеристик рабочего органа металлорежущего станка, в качестве датчика перемещения рабочего органа использован двухкоординатный лазерный интерферометр, состоящий из оптической и электронной частей, причем уголковые отражатели оптической части лазерного интерферометра с;язаны с продольной и поперечной каретками суппорта и с оптическим блоком, информационные выходы оптического блока через последовательно соединенные усилители и формирователи сигналов подключены к соответствующим входам первого и второго блоков вычитателей, в устройство, кроме того, введены генератор тактовых сигналов, первый, второй, третий и четвертый реверсивные счетчики, два измерителя временных интервалов, блок цифровой индикации и блок цифроаналоговых преобразователей, вход синхронизации которого соединен с синхровходом устройства ЧПУ станка для измерения динамических характеристик,информационные выходы — с соответствующими входами многоканального регистратора, а информационные входы — с выходами соответствующих реверсивных счетчиков, при этом выход первого блока вычитания соединен с входом первого реверсивного счетчика и входом первого измерителя временных интервалов, выход которого подключен к входам второго реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом индикатора, подключенного вторым входом к выходу первого реверсивного счетчика, третьим входом — к выходу третьего реверсивного счетчика, ачет-, вертым входом — к выходу четвертого реверсивного счетчика, вход которого подключен к выходу измерителя временных интервалов, соединенного первым

5 1302.1 61 6 входом с выходом второго блока вычи- второй выход которого подключен квто" тания и вторым входом с первым выхо- рому входу первого измерителя времендои генератора тактовых импульсов, ных интервалов.

Составитель 0.Ольшанский

Редактор О.Юрковецкая Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 1210/42 Тираж 777 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4