Устройство для тарирования естественной термопары

Авторы патента:

B23B25/06 - измерительные, контрольные или установочные устройства, служащие для наладки, подачи, управления или наблюдения за режущими инструментами или обрабатываемыми изделиями (измерительные приборы или калибры G01B)

Владельцы патента RU 2520291:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) (RU)

Устройство содержит образец детали, установленный на оправке, и резец, изолированные от зажимных элементов станка и резцедержателя. При этом образец детали и режущая часть резца электрически соединены через токосъемник и измерительный прибор для регистрации термо-ЭДС. Для повышения точности измерения температуры режущей части резца устройство снабжено интерферометром, состоящим из полупрозрачного зеркала и оптического клина, жестко связанного с резцом посредством держателя, средством записи значений термо-ЭДС и интерференционных картин, регистрируемых видеокамерой, лазером и коллиматором для расширения пучка когерентного монохроматического излучения. При этом боковая поверхность режущей части резца выполнена зеркально-полированной. На периферии образца детали могут быть выполнены поперечные пазы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вспомогательной измерительной технике, служащей для наблюдения за режущими инструментами, а именно за температурным состоянием режущей части инструмента в процессе резания.

Известно устройство для тарирования естественной термопары деталь-резец, выбранное в качестве прототипа (а.с. СССР №350590, B23B 25/06, опубл. 1972, бюл. №27), которое содержит два одинаковых образца детали, установленных на единую оправку, и два резца с одинаковыми геометрическими параметрами, соответственно обрабатывающих эти образцы. Образцы детали и резцы тщательно изолированы от зажимных и установочных элементов станка. Один резец представляет собой естественную термопару деталь-резец с обрабатываемым образцом. Второй резец выполнен разъемным в плоскости, перпендикулярной оси вращения детали, причем на плоскость разъема нанесена пленка из легкоплавкого металла, по зонам оплавления которого в процессе резания судят о температуре резания. Величина термо-ЭДС естественной термопары регистрируется измерительным прибором, соединенным с обрабатываемым образцом через токосъемник и с обрабатывающим резцом соединительными проводами. Устройство позволяет получить тарировочный график, соотнося значения термо-ЭДС естественной термопары и полей изотерм, полученных на разъемном резце.

Недостатками известного устройства являются невысокая точность и большая трудоемкость тарировки, так как для установления функции распределения температур в режущей части инструмента необходимо многократно повторять опыт для получения каждой точки тарировочного графика, а именно периодически снимать инструмент со станка, разбирать его и фиксировать под микроскопом зону оплавления.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости тарирования естественной термопары.

Технический результат при решении поставленной задачи заключается в использовании высокоточного бесконтактного интерферометра для измерения поля температур в режущей части резца.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве для тарирования естественной термопары, которое содержит образец детали, установленной на оправке, и резец, изолированные от зажимных элементов станка и резцедержателя, при этом образец детали и режущая часть резца электрически соединены через токосъемник и измерительный прибор для регистрации термо-ЭДС, особенностью является то, что оно снабжено интерферометром, состоящим из полупрозрачного зеркала и оптического клина, жестко связанного с резцом посредством держателя, средством записи значений термо-ЭДС и интерференционных картин, регистрируемых видеокамерой, лазером и коллиматором для расширения пучка когерентного монохроматического излучения, при этом боковая поверхность режущей части инструмента выполнена зеркально-полировальной. Кроме того, на периферии образца детали могут быть выполнены поперечные пазы.

На фиг.1 изображена схема устройства для тарирования естественной термопары деталь-резец; на фиг.2 - схема устройства с образцом детали, выполненной с поперечными пазами.

Устройство для тарирования содержит естественную термопару, состоящую из образца детали 1, установленной на оправке, и резца 2, изолированных от зажимных элементов станка 3 и резцедержателя 4. Образец детали 1 и резец 2 электрически соединены между собой через измерительный прибор 5 и токосъемник 6 с помощью соединительных проводов. Устройство также включает в себя средство записи 7, лазер 8, коллиматор 9 для расширения пучка когерентного монохроматического излучения, видеокамеру 10 и интерферометр, состоящий из полупрозрачного зеркала 11, оптического клина 12 и зеркально-полированной боковой поверхности 13 режущей части резца 2, причем оптический клин 12 жестко связан с резцом 2 посредством специального держателя 14. Образец детали 1 может быть выполнен с поперечными пазами 15, расположенными по его периферии с определенным шагом.

Устройство работает следующим образом. Образец детали 1 точат на радиальной подаче, в результате чего в цепи образец детали 1 - токосъемник 6 - измерительный прибор 5 - резец 2 возникает термо-ЭДС. Одновременно с помощью интерферометра, состоящего из полупрозрачного зеркала 11, оптического клина 12 и зеркально-полированной боковой поверхности 13 резца 2, формируются интерференционные картины, несущие в себе информацию о температурных полях, возникающих в режущей части резца 2, которые могут быть определены по формуле

где T₀ - начальная температура режущего клина до резания (T₀=20°C);

T_t - температура в рассматриваемой точке режущего клина;

m_t - разность порядков интерференционных полос в рассматриваемой точке контура режущего клина до резания и после выведения режущей части инструмента из зоны резания в интересующий момент времени;

λ - длина волны монохроматического когерентного излучения;

t - толщина режущего клина до его деформирования при температуре T₀;

α - коэффициент температурного расширения материала инструмента.

Значение термо-ЭДС, регистрируемое измерительным прибором 5, и изображение интерференционных картин, регистрируемое видеокамерой 10, непрерывно передаются на средство записи 7, где они соотносятся и определяется тарировочная зависимость. Так как информацию о полях температур дают интерференционные картины, полученные в момент выведения режущей части резца 2 из зоны резания, то для уменьшения числа опытов используется образец детали 1 с поперечными пазами 15, расположенными по его периферии с определенным шагом.

Таким образом, описанное устройство для тарирования естественной термопары благодаря использованию высокоточного бесконтактного интерферометрического измерения полей температур в режущей части инструмента позволяет снизить трудоемкость и повысить точность тарирования.

1. Устройство для тарирования естественной термопары, содержащее образец детали, установленный на оправке, и резец, изолированные от зажимных элементов станка и резцедержателя, при этом образец детали и режущая часть резца электрически соединены через токосъемник и измерительный прибор для регистрации термо-ЭДС, отличающееся тем, что оно снабжено интерферометром, состоящим из полупрозрачного зеркала и оптического клина, жестко связанного с резцом посредством держателя, средством записи значений термо-ЭДС и интерференционных картин, регистрируемых видеокамерой, лазером и коллиматором для расширения пучка когерентного монохроматического излучения, при этом боковая поверхность режущей части резца выполнена зеркально-полированной.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на периферии образца детали выполнены поперечные пазы.

Способ включает осуществление процесса резания с одновременной регистрацией величины термоЭДС, образующейся в результате взаимодействия материалов режущего инструмента и заготовки, определение значений температуры в зоне контакта и соотнесение ее со значением термоЭДС, изменение параметров режимов резания и повторное получение соотносящихся данных, по которым строят тарировочный график.

Способ адаптивного управления обработкой валопроводов движительно-рулевых колонок // 2510665

Изобретение относится к области общего и специального машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства, а именно при токарной обработке длинных деталей типа вал, и, в частности, при обработке валопроводов движительно-рулевых колонок (ДРК).

Способ тарирования естественной термопары в процессе врезания // 2505380

Способ включает осуществление процесса резания на интересующих режимах с одновременной регистрацией величины термо-ЭДС, образующейся в результате взаимодействия материалов инструмента и заготовки, соотнесение значения температуры в зоне контакта со значением термо-ЭДС и построение по полученным данным тарировочного графика.

Способ автоматизированного управления копировальным токарным станком // 2504456

Способ включает генерирование управляющих сигналов, поступающих на электромагнитные муфты автоматической коробки скоростей подач станка. Для повышения универсальности и расширения области применения профиль обрабатываемой детали представляют цифровой моделью в виде координат большого числа элементарных отрезков, вносят в память цифровой системы управления (ЦСУ).

Способ определения параметра шероховатости на токарных станках с чпу при получистовой и чистовой обработке металла твердосплавным инструментом // 2492968

Способ относится к определению величины параметра шероховатости Ra при обработке стали с измерением термоэлектродвижущей силы. Для повышения точности определения величины параметра Ra предварительно осуществляют кратковременный пробный проход резцом по детали, измеряют термоЭДС, по которой определяют поправочный коэффициент на физико-механические свойства контактируемой пары резец-деталь, а величину параметра шероховатости Ra определяют с использованием измеренного значения термоЭДС по приведенной формуле.

Устройство для токарной обработки некруглых деталей // 2457075

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано для повышения точности токарной обработки серийных некруглых деталей. .

Многокомпонентный датчик силы резания // 2455121

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в автоматизированных системах технологического оборудования и в измерительной технике. .

Устройство компенсации тепловых погрешностей токарного станка // 2453400

Изобретение относится к токарным станкам и предназначено для компенсации тепловых смещений шпинделей. .

Устройство контроля точности обработки деталей на токарных станках с числовым программным управлением // 2452595

Изобретение относится к области обработки металлов резанием на токарных станках с числовым программным управлением и может быть использовано для активного контроля геометрических параметров деталей.

Способ программного контроля предельного состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов // 2449860

Изобретение относится к обработке металлов резанием на станках с ЧПУ и может быть применено для контроля работоспособности сборных многолезвийных инструментов. .

Способ определения оптимальной скорости резания // 2535839

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, в частности к способу определения оптимальной скорости резания при обработке жаропрочных сплавов на никелевой основе для твердосплавного инструмента. По результатам кратковременных испытаний определяют температуру резания, при которой происходит изменение вида стружки из сливной в элементную. На графике зависимости температуры резания от скорости резания по этой температуре определяют оптимальную скорость резания. Технический результат заключается в сокращении трудоемкости определения оптимальной скорости резания на основе стандартных кратковременных испытаний при обработке жаропрочных сплавов на никелевой основе для твердосплавного инструмента. 1 ил., 1 табл.

Способ определения оптимальной скорости резания в процессе металлообработки // 2538750

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для определения оптимальной скорости резания при работе на выбранном технологическом оборудовании. Согласно изобретению осуществляется предварительная обработка заготовки при разных скоростях резания с записью сопровождающих вибраций и с последующим выделением посредством полосовых фильтров высокочастотной и низкочастотной составляющих вибраций и определением амплитудных значений указанных составляющих. За величину оптимальной скорости резания принимают значение скорости, при которой отношение упомянутых значений амплитуд высокочастотной составляющей к низкочастотной минимально. 3 ил.

Устройство для токарной обработки некруглых деталей // 2541327

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано для повышения точности токарной обработки серийных некруглых деталей при наличии на обрабатываемой поверхности зон прерывистого резания. В устройстве реализован принцип самообучения, обеспечивающий минимальные систематические от детали к детали ошибки формы, при этом минимизируются и случайные ошибки, вызванные смещением указанных зон. Эффект достигается посредством отключения интегральной составляющей в регуляторе положения режущего инструмента в зонах отсутствия резания. Технический результат - повышение точности токарной обработки серийных некруглых деталей в условиях случайного от детали к детали смещения зон прерывистого резания. 1 ил.

Способ компенсации упругих тепловых деформаций подшипников шпинделей металлообрабатывающих станков и устройство для его реализации // 2542941

Изобретение относится к способу и устройству компенсации упругих тепловых деформаций подшипников шпинделей металлообрабатывающих станков. При вращении вала шпинделя осуществляют непрерывное измерение температуры нагрева каждого его подшипника. Корректировку тепловых деформаций подшипников осуществляют при достижении температуры подшипников шпинделя некоторого уровня путем расширения на определенную величину с помощью пьезокерамических элементов ширины осевого паза, выполненного на поверхности отверстия шпинделя. Технический результат заключается в повышении ресурса работы подшипников шпиндельного узла за счет компенсации тепловых смещений шпинделя в процессе его эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Способ механической обработки заготовок на станках с чпу // 2544713

Способ включает выполнение проходов резца, контроль размеров заготовки и шероховатости обработанной поверхности и корректировку режимов обработки. Для повышения точности изготовления деталей, уменьшения шероховатости обрабатываемой поверхности и сокращения времени на обработку при корректировке режимов обработки используют устройства обратной связи и осуществляют непрерывное измерение в процессе обработки размеров заготовки лазерными дальномерами, жестко укрепленными на расстоянии до 1 м от обрабатываемой поверхности с учетом возрастания расстояния от лазерного дальномера до обрабатываемой поверхности при снятии слоя металла резцом за проход, а величину шероховатости в месте обработанной поверхности - лазерными измерителями шероховатости, жестко закрепленными на расстоянии до 1 м неподвижно на расстоянии от обработанной поверхности, на которую подают поток лазерного излучения. Затем измеренное значение размера заготовки подают в устройство обратной связи и далее - в устройство отработки программы, с помощью которого осуществляет постоянное сравнение фактического размера заготовки с заданным размером для внесения соответствующих корректировок в производимые перемещения резца с обеспечением соответствия расстояния до обрабатываемой поверхности при удалении припуска материала заготовки за несколько проходов заданному размеру заготовки в месте обработки. При этом одновременно в устройство обратной связи и далее - в устройство отработки программы подают значение измеренной величины шероховатости обработанной поверхности для сравнения с заданной шероховатостью. При этом, если шероховатость обработанной поверхности выше заданной в управляющей программе, то производят остановку станка и корректируют режим механической обработки, после чего производят пуск станка. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ измерения осевого биения рабочего органа станка // 2564774

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано при проверке станков по нормам точности. Для измерения осевого биения рабочего органа станка на торцовую поверхность рабочего органа устанавливают коленчатую оправку с возможностью поворота относительно этой поверхности на угол 180° в любом положении рабочего органа, при этом на другой конец коленчатой оправки устанавливают измерительный прибор, который настраивают относительно концевой меры длины на нулевое значение в первоначальной точке измерения. Затем производят измерения для начального положения коленчатой оправки относительно рабочего органа станка и для ее положения после поворота оправки на 180°, а осевое биение рабочего органа определяют как наибольшую в пределах одного оборота рабочего органа алгебраическую полусумму отклонений показаний измерительного прибора от нулевого значения. Применение изобретения дает возможность повысить точность и сократить время проверки, а также упростить технологию измерения осевого биения. 3 ил., 2 табл.

Устройство контроля точности нарезания резьбы на токарном станке // 2573162

Устройство контроля точности нарезания резьбы на токарном станке, включающем станину, шпиндель, предназначенный для закрепления в нем заготовки, и каретку с закрепленным на ней инструментом, содержит средство для съема информации, средство сбора и обработки информации и компьютер. Устройство снабжено стойкой, предназначенной для размещения на каретке с противоположной от резца относительно заготовки стороны. Средство для съема информации выполнено в виде трех датчиков, первый из которых - датчик радиального перемещения обработанной резьбовой поверхности заготовки, снабжен наконечником и установлен на стойке с возможностью взаимодействия наконечника с наружной поверхностью нарезаемой резьбы, второй - датчик линейных перемещений, включающий линейку, предназначенную для установки на станине, и движок, предназначенный для взаимодействия с кареткой, и третий - датчик угловых перемещений, включающий муфту, предназначенную для его соединения со шпинделем. При этом все три датчика функционально соединены со средством сбора и обработки информации. Предпочтительно, чтобы датчик радиального перемещения был выполнен бесконтактным. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения и, как следствие, исключение необоснованной отбраковки изделий 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для экспресс-диагностики резонансных свойств древесины на корню // 2577886

Изобретение относится к области диагностики физико-механических свойств древесины на корню. Технический результат - повышение точности и оперативности в экспресс-диагностике резонансных свойств древесины. Устройство содержит буровое устройство с электрическим двигателем и программно-аппаратный комплекс с источником питания. Оно снабжено датчиком давления, измерителем глубины сверления, цанговым держателем, продольной рейкой с мерной вилкой и горизонтально-ориентированным желобом. При этом буровое устройство установлено в горизонтально-ориентированном желобе с возможностью продольного перемещения по нему. Причем желоб с помощью ползунка закреплен перпендикулярно на продольной рейке мерной вилки с возможностью передвижения вдоль нее. Устройство выполнено с возможностью в процессе сверления в реальном масштабе времени определения дендроакустических характеристик древесины по динамике изменения величины сопротивления сверлению дерева полым буром. 2 ил.

Способ идентификации операции механической обработки // 2583557

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для прогнозирования параметров качества обрабатываемой поверхности. Способ включает формирование полигармонического возбуждающего воздействия на входе металлообрабатывающего станка путем взаимодействия инструмента станка в виде шлифовального круга или дисковой фрезы с поверхностью заготовки в виде пластины с пазами прямоугольного профиля в процессе ее обработки с заданными параметрами. При этом осуществляют регистрацию амплитуды и частоты воздействия на входе станка и регистрацию изменения амплитуды и частоты ее выходного сигнала, в качестве которого используют полученную после обработки профилограмму заготовки. Параметры динамической модели операции механической обработки определяют по отношениям амплитуд выходного сигнала и возбуждающего воздействия. Использование изобретения позволяет уменьшить трудоемкость и длительность процесса идентификации. 4 ил., 1 табл.

Способ определения температуры в зоне резания металла // 2585917

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано при измерении температур в зоне резания. По сигналам датчиков тока и напряжения определяют мощность главного электропривода станка, расходуемую на процесс резания. Сигнал, пропорциональный мощности главного электропривода станка, пропускают через динамическое звено, моделирующее динамические свойства тепловой модели процесса резания и преобразованное к виду передаточной функции, связывающей сигналы, характеризующие упомянутую мощность и нагрев деформируемой в процессе резания части стружки. Сумма сигнала, пропорционального температуре охлаждающей среды, и выходного сигнала упомянутого динамического звена определяет температуру в зоне резания. Использование изобретения позволяет повысить быстродействие и обеспечить высокую точность измерения температуры в зоне резания с применением уже имеющейся информационной системы станка. 1 ил.