УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИИ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Полезная модель относится к измерительным устройствам, служащим для наблюдения за режущими инструментами, а также измерения углов, и может быть использована для измерения геометрии прямой и винтовой режущей кромки металлорежущего инструмента.
На практике применяются способы и устройства для измерения геометрии режущей кромки инструмента (переднего и заднего углов, радиуса скругления, биения режущей кромки и др.) в цеховых или в лабораторных условиях. В цеховых условиях измерения производят с помощью угломеров (см. а.с. SU 295961 МПК G01B 5/24, опубл. 12.11.1971, а.с. SU 1702160 МПК G01B 5/24, опубл. 30.12.1991) и индикаторов (см. а.с. SU 1613844 МПК G01B 5/24, опубл. 26.09.1988, а.с. SU 1651082 МПК G01B 5/24, опубл. 23.05.1991). В лабораторных условиях измерения производят с применением механических устройств (patent ЕР 2785493 B23Q 17/09, B23Q 17/24, G01B 11/24, G01B 21/04, опубл. 10.08.2014) и оптических устройств (патент RU 2446917 МПК В23В 25/06, опубл. 10.04.2012, патент RU 199302 МПК G01B 11/24, опубл. 26.08.2020).
Известен прибор для измерения геометрических параметров режущего инструмента, содержащий основание и закрепленные на нем стойку с возможностью поворота, стол с возможностью перемещения относительно стойки для установки контролируемого инструмента, угломер со шкалой и измерительный элемент, закрепленный на стойке (а.с. SU 667796 МПК G01B 5/24, опубл. 25.0.1979). Прибор характеризуется тем, что измерительный элемент выполнен в виде части пустотелого цилиндра с сектором-квадрантом в основании, вершина которого расположена на оси поворота стойки, а образующая цилиндра перпендикулярна плоскости шкалы угломера. Основными недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, так как он не позволяет измерять углы инструмента, у которого режущие зубья расположены под углом к оси инструмента.
Известен прибор для измерения геометрических параметров режущего инструмента, содержащий основание и закрепленные на нем стойку, поворотную платформу с отсчетным узлом, стол с возможностью перемещения относительно стойки для установки контролируемого инструмента, угломер со шкалой и измерительный элемент (а.с. SU 1019215 МПК G01B 5/24, опубл. 23.05.1983). Прибор характеризуется тем, что на столе установлена платформа с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной к оси измерительного элемента. Основными недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, так как он не позволяет измерять углы инструмента, у которого режущие зубья имеют винтовое расположение.
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким техническим решением к заявленному устройству может быть выбрана, например, система для измерения резьбы (патент DE 102017126198 А1 МПК G01B 5/204, опубл. 09.05.2019). Известное устройство содержит основание, на котором размещены стол, стойка или портал, каретка и пиноль, измерительный элемент в виде стержня со сферой на конце. Устройство характеризуется тем, что измерительный элемент установлен с возможностью прецизионного перемещения по трем координатным осям, прецизионного поворота вокруг трех координатных осей относительно стола и прецизионного отсчета перемещений и поворотов.
Недостаток известного устройства заключается в том, что он не позволяет измерять все геометрические параметры инструмента, а именно радиус скругления и биение режущей кромки, так как не может обеспечить измерение в нескольких точках режущей кромки за счет одновременных прецизионных перемещений по трем координатным осям и прецизионных поворотов вокруг трех координатных осей.
Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача расширить технологические возможности устройства.
Технический результат заявленного устройства заключается в расширении технологических возможностей при измерении геометрии винтовых режущих кромок, а также измерения радиуса скругления вершины и биения режущих кромок металлорежущего инструмента.
Поставленная задача решается тем, что предложено устройство для измерения геометрии режущей кромки металлорежущего инструмента, содержащее основание, закрепленные на основании стол, стойку с установленным измерительным элементом в виде стержня со сферой на конце с возможностью прецизионного перемещения по трем координатным осям, прецизионного поворота вокруг трех координатных осей относительно стола и прецизионного отсчета перемещений и поворотов.
Новым в предложенной полезной модели является то, что измерительный элемент размещен на подвижной платформе, выполненной с возможностью прецизионного перемещения по трем координатным осям, прецизионного поворота вокруг трех координатных осей относительно стола и содержащей отсчетный узел.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами: на фиг. 1 дан чертеж устройства (аксонометрическая проекция), на фиг. 2 - схема измерения угла режущей кромки инструмента, на фиг.  - схема измерения радиуса скругления режущей кромки инструмента, на фиг. 4 - схема измерения биения винтовой режущей кромки инструмента.
Устройство состоит: 1 - основание, 2 - стол, 3 - стойка, 4 - подвижная платформа с отсчетным узлом, 5 - измерительный элемент, 6 - сфера на конце измерительного элемента.
Основными элементами устройства являются основание 1, стол 2, стойка 3, подвижная платформа 4, измерительный элемент 5. На основании 1 размещены стол 2 и стойка 3. На стойке 3 установлена подвижная платформа 4. Стол 2 предназначен для установки контролируемого металлорежущего инструмента 7 при измерении геометрии режущей кромки. Подвижная платформа 4 выполнена с возможностью прецизионного перемещения по трем координатным осям и поворота вокруг трех координатных осей относительно стола 2. Поворотная платформа снабжена узлом для прецизионного отсчета перемещений и поворотов, который показан условно. На подвижной платформе 4 размещен измерительный элемент 5, выполненный в виде стержня со сферой 6 на конце.
Устройство работает следующим образом.
На стол 2 устройства помещают контролируемый металлорежущий инструмент 7. Подвижная платформа 4 с измерительным элементом 5 перемещается по стойке 3 по трем координатным осям и поворачивается вокруг трех координатных осей относительно стола 2 до контакта с режущей кромкой металлорежущего инструмента 7. Измерительный элемент 5 устройства обладает возможностью перемещения по неограниченным траекториям и сбора координат точек с поверхностей контролируемого металлорежущего инструмента 7. Возможность прецизионного перемещения и прецизионных поворотов является основой для расчетов всех необходимых параметров поверхностей, включая геометрию режущей кромки металлорежущего инструмента 7. Также измерительный элемент 5 выполнен в виде стержня со сферой 6 на конце. Форма измерительного элемента 5 в виде стержня со сферой 6 на конце обеспечивает возможность контакта с любой точкой на поверхности контролируемого металлорежущего инструмента 7. В момент касания сферой 6 измерительного элемента 5 поверхности металлорежущего инструмента 7 отсчетный узел устройства фиксирует прецизионные перемещения и прецизионные повороты подвижной платформы 4. Расширение технологических возможностей прибора заключается в измерении геометрии винтовых режущих кромок, в том числе радиуса скругления вершины и биения режущих кромок инструмента. Указанный технический результат достигается совокупным действием прецизионных перемещений и поворотов подвижной платформы 4 с измерительным элементом 5 относительно стола 2 с контролируемым инструментом 7 и формы измерительного элемента 5, выполненного в виде стержня со сферой 6 на конце.
Для измерения угла α режущей кромки измерительный элемент 5 касается сферой 6 поверхности контролируемого металлорежущего инструмента 7 минимум в четырех точках (см. фиг. 2). Расчет угла α режущей кромки выполняется как угла между двумя отрезками прямых по правилам аналитической геометрии. Подвижная платформа 4 перемещается по заданной траектории относительно стола 2 с контролируемым металлорежущим инструментом 7 по одной, двум или трем координатным осям одновременно.
Для измерения радиуса r скругления вершины режущей кромки измерительный элемент 5 касается сферой 6 контролируемого металлорежущего инструмента 7 минимум в трех точках на радиусном участке (см. фиг. 3). Расчет радиуса r скругления вершины режущей кромки выполняется как радиуса окружности, проведенной через три точки, по правилам аналитической геометрии. Подвижная платформа 4 перемещается по заданной траектории относительно стола 2 с контролируемым металлорежущим инструментом 7 по одной, двум или трем координатным осям и поворачивается вокруг одной или двух осей одновременно.
Для измерения биения винтовой режущей кромки осевого металлорежущего инструмента 7 измерительный элемент 5 касается сферой 6 нескольких заданных точек на режущей кромке (см. фиг. 4). Подвижная платформа 4 перемещается по заданной траектории относительно стола 2 с контролируемым металлорежущим инструментом 7 по одной, двум или трем координатным осям и поворачивается вокруг одной, двух или трех осей одновременно. Измерительный элемент 5 поворачивается вокруг координатных осей стола 2 таким образом, чтобы нормали к режущей кромке (поверхностям металлорежущего инструмента 7) проходила через центр сферы 6. В этом случае координаты точки контакта сферы 6 и контролируемого осевого металлорежущего инструмента 7 однозначно определяются относительно его оси в системе координат стола 2.