ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения деформации твердых тел оптическими средствами.
Известна интерферометрическая экспериментальная установка (Ефимович И.А. Повышение эксплуатационной эффективности инструмента на основе исследования напряженно-деформированного состояния и прочности его режущей части при различных видах стружкообразования. Диссертация на соискание уч. степени канд. техн. наук - Томск: ТПУ, 1999 - с. 46-52), содержащая станок с регулируемым приводом главного движения и приводом подач, установленные на нем оптический квантовый генератор (лазер), коллиматор, полупрозрачное зеркало, устройство регистрации интерференционных картин в виде скоростной кинокамеры, обрабатываемую деталь, динамометр с держателем, в котором закреплены режущий инструмент с зеркально-полированной боковой поверхностью его режущей части и оптический клин, причем устройство регистрации интерференционных картин, полупрозрачное зеркало и оптический клин расположены на одной оптической оси, перпендикулярной зеркально-полированной поверхности режущей части инструмента. Для регистрации сил резания используется осциллограф, соединенный с динамометром через тензоусилитель. Для согласованной работы регистрирующей аппаратуры используется электромеханическая система синхронизации, включающая концевой выключатель и реле времени.
Недостатком известной установки является низкая надежность системы синхронизации регистрирующей аппаратуры, особенно при режимах резания, используемых в реальных условиях обработки, так как она может корректно работать только в диапазоне малых скоростей (до 10 м/мин.). Кроме того, вызывает сложность согласование во времени результатов эксперимента - записей интерференционных картин и осциллограмм, регистрируемых на различных приборах.
Задачей настоящей полезной модели является осуществление автоматической синхронной регистрации и записи экспериментальных параметров, согласованных с работой станка.
Технический результат при решении поставленной задачи достигается тем, что в интерферометрическую установку, содержащую станок с регулируемым приводом главного движения и приводом подач, установленные на нем лазер, коллиматор, полупрозрачное зеркало, устройство регистрации интерференционных картин, обрабатываемую деталь, динамометр с держателем, в котором закреплены режущий инструмент с полированной боковой поверхностью его режущей части и оптический клин, а также соединенный с динамометром тензоусилитель и систему синхронизации, причем устройство регистрации интерференционных картин, полупрозрачное зеркало и оптический клин расположены на одной оптической оси, перпендикулярной зеркально-полированной поверхности режущей части инструмента, добавлен персональный компьютер, синхронно записывающий изображение интерференционных картин и сигнал динамометра, преобразованный с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). В качестве устройства регистрации интерференционных картин используется цифровая видеокамера. При этом в систему синхронизации включено устройство числового программного управления станка (УЧПУ), согласующее работу цифровой видеокамеры, АЦП и приводов главного движения и подачи, а для увязки по времени записываемой информации, получаемой от цифровой видеокамеры и динамометра, цифровая видеокамера электрически связана с АЦП.
На схеме изображена описываемая интерферометрическая установка.
Интерферометрическая установка содержит станок с регулируемым приводом главного движения 1 и приводом подач 2. На станке установлены лазер 3, коллиматор 4, полупрозрачное зеркало 5, устройство регистрации интерференционных картин - цифровая видеокамера 6, обрабатываемая деталь 7 и динамометр 8 с держателем 9. В держателе 9 закреплены режущий инструмент 10 с зеркально-полированной боковой поверхностью 11 его режущей части и оптический клин 12. Динамометр 8 соединен с тензоусилителем 13. Устройство регистрации интерференционных картин 6, полупрозрачное зеркало 5 и оптический клин 12 расположены на одной оптической оси, перпендикулярной зеркально-полированной поверхности 11 режущей части инструмента 10. Для синхронной записи изображения интерференционных картин и сигнала динамометра 8, преобразованного с помощью АЦП 14, в установку включен персональный компьютер 15. В систему синхронизации работы установки включено УЧПУ 16, согласующее работу цифровой видеокамеры 6, АЦП 14 и приводов главного движения 1 и подачи 2, а для увязки по времени записываемой информации, получаемой от цифровой видеокамеры 6 и динамометра 8, цифровая видеокамера 6 электрически связана с АЦП 14. Для улучшения качества регистрируемого цифровой видеокамерой 6 изображения контуров режущей части инструмента 10 может быть использован осветитель 17.
Интерферометрическая установка работает следующим образом.
Луч лазера 3, пройдя через коллиматор 4, отражается от полупрозрачного зеркала 5 и направляется на оптический клин 12, где разделяется на два пучка. Рабочий пучок, прошедший через оптический клин 12, падает на деформирующуюся зеркально-полированную поверхность 11 режущей части инструмента 10, жестко связанного через держатель 9 с оптическим клином 12, и, отразившись от нее, интерферирует с эталонным пучком, образовавшимся в результате отражения излучения лазера внутри оптического клина 12 от его эталонной поверхности. Полученная таким образом интерференционная картина, несущая информацию о состоянии режущей части инструмента 10, пройдя через полупрозрачное зеркало 5, регистрируется с помощью цифровой видеокамеры 6 и далее записывается на персональном компьютере 15. Силы резания, возникающие при взаимодействии режущей части инструмента 10 с обрабатываемой деталью 7, регистрируются динамометром 8. Аналоговый сигнал с динамометра 8 передается через тензоусилитель 13, гальваническую развязку ГР и фильтр Φ на АЦП 14, а после его преобразования в цифровой сигнал также записывается на персональном компьютере 15. Работа системы синхронизации установки базируется на УЧПУ 16 станка. УЧПУ 16 запускает приводы главного движения 1 и подачи 2, а после подвода режущей части инструмента 10, непосредственно перед касанием ее с обрабатываемой деталью 7, дает сигнал на цифровую видеокамеру 6 и АЦП 14 для начала осуществления синхронной записи данных эксперимента на персональный компьютер 15. Для увязки по времени записываемой информации, получаемой от цифровой видеокамеры 6 и динамометра 8, цифровая видеокамера 6 электрически связана с АЦП 14.
Благодаря осуществлению автоматической синхронной регистрации экспериментальных параметров, согласованной с работой приводов главного движения и подачи станка, обеспечивается высокая надежность совместной работы регистрирующей аппаратуры - скоростной цифровой видеокамеры и динамометра. Это позволяет производить согласованную по времени запись результатов эксперимента - интерференционных картин и осциллограмм, при режимах резания, используемых в реальных условиях обработки.