УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРОВ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ

Полезная модель относится к области машиностроения и, в частности, к средствам, предназначенным для измерения диаметров деталей, получаемых в процессе их обработки на токарных станках, преимущественно снабженных ЧПУ.
Известна конструкция измерительного устройства в виде скобы, которая содержит корпус с подвижной измерительной губкой, выполненной в виде консольно закрепленной на корпусе упругой балки и неподвижной губкой, размещенной на противоположной стороне корпуса. Кроме того, имеется отсчетное устройство жестко связанное с корпусом, скобы, измерительный наконечник которого установлен с возможностью перемещения и взаимодействия с упругой балкой [SU 1657933].
Основным недостатком описанного аналога является весьма узкий размерный диапазон измеряемых параметров, обусловленный величиной упругой деформации балки. Кроме того, скоба является ручным инструментом и не приспособлена для работы со станками-автоматами.
Известна конструкция другого измерительного устройства, выполненного также в виде скобы, предназначенной для контрольно-измерительных целей, и которая содержит корпус, снабженный измерительными вставками, смонтированными в нем с возможностью продольного перемещения. Закрепление вставок осуществляется планками посредством винтов. Нижняя часть планок имеет прорези, образующие лепестки. В выемках измерительных вставок установлены рабочие элементы из отработанных ромбических или четырехгранных сменных твердосплавных пластин, закрепленных винтами. Вставки снабжены пазами, в которых размещены подвижные рабочие элементы, выполненные в виде прямоугольных брусков из отработанных ромбических или четырехгранных сменных твердосплавных пластин. Рабочий элемент, служащий для плавного регулирования диапазона поля допуска, устанавливается посредством винта, который ввернут в резьбовое отверстие, выполненное на боковой стороне одной из вставок. Крепление рабочего элемента производится лепестком планки [RU 2134863].
К недостатка описанного аналога относятся его узкие технологические возможности, обусловленные ограниченностью величины перемещения вставок в продольном направлении при необходимости перенастройки скобы с целью измерения деталей других размеров, а также трудоемкость изготовления вставок, требующих дополнительной операции шлифования рабочих поверхностей. Кроме того, скоба является ручным измерительным инструментом не приспособленным к работе в режиме автоматического производства деталей на станках, в частности, снабженных ЧПУ.
Выбранная в качестве прототипа устройству для измерения диаметров деталей при токарной обработке, измерительная головка предназначена для контроля линейных размеров деталей, в частности внутренних и наружных диаметров [SU 1562664]. Измерительная головка содержит корпус, пару наконечников, каждый из которых установлен на одном из измерительных рычагов, закрепленных в корпусе на керновых опорах с возможностью поворота, основные пружины сжатия, взаимодействующие одними концами с корпусом, а другими - с измерительными рычагами, и расположенные соосно друг с другом два датчика дифференциального преобразования линейных перемещений, каждый из которых установлен на корпусе и взаимодействует соответственно с одним из измерительных рычагов. В средней части корпуса соосно с основными пружинами установлены два электромагнита, на наружной части которых расположены дополнительные пружины сжатия, жесткость которых больше жесткости основных пружин. Дополнительные пружины взаимодействуют одними концами с корпусом, а другими, через посредство упорных шайб - с измерительными рычагами.
Электромагниты и все упомянутые пружины образуют механизм перемещения рычагов. Головка снабжена ограничительными упорами, а измерительные рычаги взаимодействуют с шайбами посредством регулируемых упоров. Керновые опоры имеют возможность переставляться в планках.
Описанная измерительная головка, в сравнении с обоими аналогами, обладает тем преимуществом, что может быть использована в режиме автоматического производства деталей на станках, в частности, снабженных ЧПУ.
Однако, она не лишена рядом недостатков, основным из которых является сложность ее конструкции. Действительно, механизм перемещения рычагов, на которых расположены наконечники, включает пару оппозитно установленных на корпусе электромагнитов, каждый из которых снабжен подвижными упорными шайбами, взаимодействующими с дополнительными пружинами сжатия, опирающимися, в свою очередь, на корпус. В систему привода рычагов входят и основные пружины, взаимодействующие непосредственно с рычагами и корпусом и смонтированные соосно с электромагнитами. При этом необходимо, чтобы жесткости основных и дополнительных пружин были подобраны таким образом, чтобы жесткость дополнительных были больше жесткости основных. Усложняет конструкцию головки и то, что ее измерительная система выполнена из двух датчиков дифференциального преобразования линейных перемещений, а диапазон измерений, при этом, устанавливается посредством изменения положения ограничительных и регулируемых упоров и выбором места установки керновых опор в планках, закрепленных на корпусе. Следует также отметить и сложность конструкции последнего, выполненного сборным из ряда, сопрягаемых между собой, деталей. В целом, головка содержит значительное количество различных по форме деталей, изготовление которых требует: во-первых, применения различных металлообрабатывающих технологий, а во-вторых, усложняет сборку измерительного устройства. Указанные обстоятельства снижают потребительские свойства изделия, главным недостатком которого, все же, следует считать сложность его конструкции.
Таким образом, задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства для измерения диаметров деталей.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для измерения диаметров деталей при токарной обработке, содержащем корпус, на котором смонтированы пара подпружиненных измерительных рычагов, снабженных наконечниками и установленных с возможностью одновременного перемещения под действием механизма, расположенного между рычагами и включающего упругий элемент, при этом корпус снабжен средством измерения линейных перемещений, которое имеет возможность взаимодействия с измерительными рычагами, при этом механизм перемещения последних выполнен в виде подпружиненного пальца, состоящего из конической и цилиндрической частей и снабженного осью, установленной в направляющей втулке корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения и средство измерения выполнено в виде индуктивного датчика, одна часть которого связана с верхним измерительным рычагом, а вторая, выполненная в виде щупа, пропущенного через сквозной паз, выполненный на цилиндрической части пальца, имеет возможность взаимодействия с устройством настройки, размещенным на нижнем измерительном рычаге.
Технический результат полезной модели состоит в том, что механизм перемещения измерительных рычагов выполнен в виде подвижного подпружиненного пальца, содержащего коническую и цилиндрическую поверхности, что значительно упростило конструкцию устройства в целом.
На чертеже дано схематическое изображение общего вида предлагаемого устройства.
Устройство для измерения диаметров деталей при токарной обработке содержит корпус 1, выполненный в форме уголка, горизонтальная часть которого крепится к суппорту станка, а вертикальная несет все остальные функциональные элементы устройства. Основой измерительной системы является пара измерительных рычагов (далее рычаг): 2 - верхний и 3 -нижний, смонтированные друг над другом. Каждый из рычагов образован из двух частей подвижных относительно друг друга. Часть 4 несет на себе твердосплавный наконечник 5 и имеет возможность установочного перемещения в направляющих типа «ласточкин хвост» относительно части 6, которая, в свою очередь, с помощью пружинной подвески связана с вертикальной частью корпуса 1. Пружинная подвеска каждого рычага представляет собой сочетание двух плоских, параллельно установленных, пружин 7, дополненных витой пружиной 8. В части 6 каждого рычага предусмотрены вертикальные, сквозные отверстия. В отверстии верхнего рычага 2 устанавливается и крепится регистрирующий датчик 9 линейных перемещений, а отверстие нижнего рычага 3 выполнено резьбовым и в нем размещается настроечный винт 10, имеющий возможность взаимодействия со щупом 11 датчика 9. Между рычагами 2 и 3 размещается палец 12, который связан с осью 13, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения во втулке 14, закрепленной в корпусе 1. На оси 13 между пальцем 12 и корпусом 1 установлена пружина 15, обеспечивающая пальцу 12 крайнее правое положение в рабочем состоянии. Тело пальца 12 образовано из двух сопрягаемых частей: конической - 16 и цилиндрической - 17. Оба измерительных рычага своими частями 6 имеют постоянный контакт через тело качения 18 с конической частью 16. Цилиндрическая часть 17 пальца 12 снабжена сквозным пазом 19, через который пропущен щуп 11 датчика 9. На торце пальца 12 установлен регулируемый упор 20.
Настройка скобы на требуемый размер детали может быть реализована двумя путями.
В первом случае - при помощи блока концевых мер длины. До начала работы, т.е. процесса измерения диаметра детали при токарной обработке, оператор осуществляет настройку устройства на измерение диаметра обрабатываемой детали с необходимой точностью. Для этого палец 12 отводит влево, при этом его ось 13 скользит по втулке 14 и пружина 15 сжимается. Палец фиксируется в крайнем положении (средство фиксации на чертеже не показано). Далее, оператор с помощью блока концевых мер длины устанавливает с необходимой точностью размер диаметра, размещая плитки между наконечниками 5 рычагов 2 и 3, а точнее их частей 4, предварительно выведенных относительно частей 6 в положение, обеспечивающее удобство манипулирования этими плитками. Зафиксировав эталонные плитки между наконечниками 5, оператор, вращая настроечный винт 10, доводит его торец до контакта со щупом 11 датчика 9 и выставляет показания последнего на ноль. После завершения работы по настройке устройства, палец 12 освобождается от удерживающего его фиксатора и под действием пружины 15 он переместится в крайнее правое положение, раздвигая рычаги 2 и 3 путем воздействия на их части 6 конусной частью 16 через тела качения 18. Собственно процесс измерения диаметра состоит в том, что устройство перемещают на суппорте в направлении детали, первый контакт с которой осуществляет палец 12 через упор 20. По мере продвижения устройства в направлении детали рычаги 2 и 3 начинают смещаться навстречу друг другу, что обеспечивается контактом частей 6 рычагов с конусной частью 16 пальца 12, действием пружинных подвесок и движением пальца 12 влево. В момент, фиксируемый визуально оператором или автоматически системой управления станком, когда наконечники 5 расположатся по диаметру детали, снимаются показания с датчика 9, щуп 11 которого, взаимодействуя с торцом винта 10, показывает разницу между эталонным значением размера диаметра детали и практически полученным.
Во втором случае настройка скобы на размер детали может быть реализована при помощи образцовой детали. Ее устанавливают на станке, после чего суппорт со скобой подходит к детали таким образом, чтобы наконечники 5 рычагов 2 и 3 обхватывали ее диаметр. При этом деталь перемещает палец 12 влево, сжимая пружину 15. В этом положении скобы показания датчика 9 выставляют на ноль.
Операция измерения даже на одной детали может осуществляться неоднократно с целью выявления погрешности в показаниях устройства.
В Санкт-Петербургском политехническом университете изготовлен опытный образец устройства, испытания которого подтвердили ожидаемые результаты.