Устройство для контроля положения режущих кромок инструмента на станке с чпу

 

Использование: в станках с ЧПУ для контроля положения режущих кромок инструмента. Сущность изобретения: устройство обеспечивает исключение поломок за счет обеспечения свободного хода измерительного щупа при сохранении высокой точности измерения. Измерительный щуп установлен радиально на поворотном стакане 5, надетом на цилиндрический корпус 1. На смежных поверхностях стакана 5 и корпуса 1 установлены соответственно подвижный и неподвижный электроконтакты. Неподвижный электроконтакт выполнен в виде двух примыкающих друг к другу торцами через изолятор 16 кольцевых секторов 17 и 18 в форме улитки. Сектор 18 выступает над поверхностью сектора 17 и образует своим торцом в месте стыка порог на рабочей поверхности контакта. Подвижный электроконтакт выполнен в виде подпружиненного шарика 21, установленного в радиальном глухом отверстии стакана 5 с возможностью продольного перемещения в нем и качения по рабочей поверхности контакта. При контроле инструмента, длиннее запрограммированного, щуп вместе со стаканом 5 поворачивается относительно корпуса 1 и отводится с траектории перемещения инструмента. При этом величина перемещения инструмента сравнивается с координатой нулевого положения щупа, шарик 21 отрывается от сектора 17 и по значению этой величины определяется годность инструмента. 6 ил.

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках c ЧПУ для контроля положения режущих кромок инструмента перед началом обработки.

Известна измерительная головка (авт. св. N 1201667, кл. G 01 В 5/02), содержащая цилиндрической корпус, измерительный щуп с наконечником на одном конце и подпружиненным грибком на другом, расположенным в корпусе, и три контактные пары, состоящие из установленных на фланце корпуса через изолятор неподвижных контактов и шариков, через изолятор укрепленных на грибке. При отклонении измерительного щупа происходит разрыв по меньшей мере одной из контактной пары и размыкание электрической цепи, что является сигналом в ЧПУ станка на считывание координаты инструмента. Головка имеет ограниченный свободный ход измерительного щупа, что при неконтролируемых перемещениях инструмента может привести к разрушению головки.

Целью изобретения является повышение надежности за счет увеличения свободного хода измерительного щупа.

Для этого в известном устройстве, содержащем цилиндрический корпус, измерительный щуп, на одном конце которого установлен наконечник, а на другом конце - подпружиненный опорный элемент, и контактную пару, состоящую из расположенного на корпусе через изолятор неподвижного контакта и шарика, установленного с возможностью взаимодействия с опорным элементом, опорный элемент выполнен в виде стакана, установленного на корпусе с возможностью поворота, измерительный щуп размещен на стакане в радиальном направлении, при этом неподвижный контакт выполнен в виде двух примыкающих друг к другу торцами через изолятор кольцевых секторов в форме улитки, причем один из секторов выступает над поверхностью другого сектора, образуя своим торцом в месте стыка порог на рабочей поверхности контакта, обращенной к стакану, шарик расположен в выполненном в стакане радиальном глухом отверстии с возможностью продольного перемещения в нем и качения по рабочей поверхности контакта, к которой он подпружинен.

На фиг. 1 показано предложенное устройство, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - схема контроля инструмента, радиально расположенного относительно оси шпинделя станка; на фиг. 6 - вид сверху на устройство в исходном и рабочем положениях измерительного щупа.

Устройство состоит из корпуса в виде втулки 1, навернутой на штифт 2, укрепленный вертикально на станке (не показан). Фиксирование втулки 1 осуществляется с помощью гайки 3. На верхнем свободном конце втулки укреплен упорнорадиальный подшипник 4, на который установлен опорный элемент в виде цилиндрического стакана 5, надетого на втулку 1 с возможностью поворота. Во втулке 1 установлена пружина 6, верхним концом соединенная с осью 7, укрепленной в стакане 5, а нижним - с осью 8, укрепленной во втулке 1. Посредством этой пружины стакан 5 в осевом направлении поджат к втулке 1. На наружной поверхности стакана радиально укреплен измерительной щуп 9 с наконечником 10, имеющим вертикальную контактную площадку 11 для контакта с осевым инструментом 12, положение которой регулируется путем осевого поворота щупа и фиксирования его с помощью гайки 13 на нем. Фиксирование щупа относительно втулки 1 в круговом направлении осуществляется с помощью упора 14, радиально укрепленного на втулке 1, и паза, выполненного на торце стакана 5 по окружности.

Для обеспечения поворота измерительного щупа вокруг втулки 1 на 90^о паз на стакане выполнен длиной больше четверти окружности последнего. Для поджима стакана 5 к упору 14 используется пружина 6, которую для этого при установке предварительно закручивают в противоположном поджиму направлении (на чертеже против часовой стрелки). В дне стакана 5 предусмотрено отверстие для смазывания подшипника 4, закрытое пробкой 15.

На обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях втулки 1 и стакана 5 установлены соответственно неподвижный и подвижный контакты. Неподвижный контакт выполнен в виде двух примыкающих друг к другу торцами через изоляционную прокладку 16 кольцевых секторов 17 и 18 в форме улитки. Секторы через изоляционное кольцо 19 укреплены на втулке 1. Сектор 18 выступает над поверхностью сектора 17, образуя своим торцом в месте стыка порог на рабочей поверхности контакта, обращенной к стакану 5. Торец сектора 18 выполнен перпендикулярно к примыкающей части сектора 17. К сектору 17 присоединен электрический провод 20, который через отверстие в стенке втулки 1 пропущен через нее и далее связан с системой ЧПУ стакана. Подвижный контакт выполнен в виде шарика 21, установленного в выполненном по оси в пробке 22 глухом отверстии с возможностью продольного перемещения. Пробка 22 ввернута в боковую стенку стакана 5 в радиальном направлении. Фиксирование пробки 22 осуществляется гайкой 23. Посредством пружины 24, установленной в пробке 22, шарик поджат к сектору 17 с возможностью качения по рабочей поверхности секторов 17 и 18. Высоту порога сектора 18 и диаметр шарика выбирают такими, чтобы предотвратить самоторможение шарика на пороге.

Для определения координат режущих кромок резцов 25, установленных радиально относительно оси шпинделя станка, на измерительном наконечнике 10 выполнена дополнительная контактная площадка 26 в виде скоса под углом 45^о к вертикальной площадке 11.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно путем поворота станка 5 на штифте 2 и измерительного щупа 9 в резьбовом гнезде в стакане 5 щуп выставляется так, что контактная площадка 11 устанавливается перпендикулярно оси шпинделя станка, а шарик 21 одновременно контактирует с сектором 17 и упирается в торец сектора 18, что соответствует нулевому положению измерительного щупа, координаты наконечника которого при этом относительно нулевых точек стакана введены в систему ЧПУ станка. В исходном положении стакан 5 прижат (на чертеже по часовой стрелке) к упору 14, при этом щуп 9 в этом же направлении отстоит от нулевого положения на некотором расстоянии, а шарик 21 соответственно - от торца сектора 18 (на 5-6 мм).

При контроле по программе исполнительные приводы станка перемещают шпиндель (по оси Z) с установленным в нем режущим инструментом 12. Подвод последнего к наконечнику 10 щупа осуществляется на ускоренной подаче. При дальнейшем перемещении с меньшей скоростью инструмент, воздействуя на наконечник 10, поворачивает измерительный щуп вместе со стаканом 5, при этом шарик 21 достигает торца сектора 18. При упоре шарика в последний выбираются в одну сторону все зазоры в цепи наконечник 10 - сектор 18 и щуп 9 упруго деформируются в направлении перемещения инструмента. В дальнейшем шарик, преодолевая усилие пружины 24, отрывается от поверхности сектора 17 и перекатывается через порог на поверхность сектора 18, проскальзывая при этом по поверхности отверстия в пробке 22. При отрыве шарика от сектора 17 происходит размыкание электрической цепи между ними и соответствующая координата (по оси Z стакана) при этом фиксируется системой ЧПУ станка. При этом скорость шарика больше скорости перемещения инструмента, так как перемещение шарика происходит усилием распрямления ранее упругого сдеформированного щупа 9, которое значительно по величине и достаточно, чтобы сообщить шарику малой массы большее ускорение по сравнению со скоростью перемещения инструмента, которая заведомо задается малой. Большая скорость отрыва шарика от сектора 17 обуславливает однозначность размыкания контакта относительно пути перемещения инструмента, т. е. высокую точность измерения его длины. При дальнейшем перемещении инструмента щуп вместе со стаканом 5 поворачивается далее (на чертеже против часовой стрелки), а шарик катится по сектору 18. При этом величина перемещения инструмента сравнивается с координатой нулевого положения наконечника 10 щупа и по значению этой величины системой управления станка определяется годность инструмента к выполнению очередной операции. При обратном ходе инструмента шарик скатывается с сектора 18 на рабочую поверхность сектора 17, замыкая вновь электрическую цепь между ними, и пружина 6 возвращает стакан 5 с щупом 9 в исходное положение до упора 14.

При контроле инструмента, длиннее запрограммированного, (в случае сбоя работы ЧПУ станка) измерительный щуп со стаканом 5 поворачивается относительно втулки 1 на больший угол, чем при заданном инструменте, и при значительной длине последнего щуп 9 отводится с траектории перемещения инструмента, пропуская последний относительно устройства.

При контроле инструмента, короче запрограммированного, последний не доводит щуп до нулевого положения и размыкания шарика с сектором 17 не происходит, что свидетельствует о негодности инструмента к выполнению очередной операции. При контроле радиально расположенного резца 25 последний воздействует на наклонную площадку 26 наконечника 10 и процесс осуществления аналогично контролю осевого инструмента.

Использование изобретения повышает надежность устройства в эксплуатации и исключает аварийные ситуации.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ РЕЖУЩИХ КРОМОК ИНСТРУМЕНТА НА СТАНКЕ С ЧПУ, содержащее цилиндрический корпус, измерительный щуп, на одном конце которого установлен наконечник, а на другом конце - подпружиненный опорный элемент, и контактную пару, состоящую из установленного на корпусе через изолятор неподвижного контакта и шарика, установленного с возможностью взаимодействия с опорным элементом, отличающееся тем, что опорный элемент выполнен в виде стакана, установленного на корпусе с возможностью поворота, измерительный щуп установлен на стакане в радиальном направлении, при этом неподвижный контакт выполнен в виде двух примыкающих друг к другу торцами через изолятор кольцевых секторов в форме улитки, причем один из секторов выступает над поверхностью другого сектора, образуя своим торцем в месте стыка порог на рабочей поверхности контакта, обращенной к стакану, а шарик расположен в выполненном в стакане радиальном глухом отверстии с возможностью продольного перемещения в нем и с возможностью качения по рабочей поверхности контакта, к которой он подпружинен.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6