УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Устройство относится к области машиностроения, а точнее к обработке металлов с помощью режущего инструмента, от износа которого в значительной степени зависит качество обработки деталей и производительность при их изготовлении, поэтому контроль степени износа инструмента является важной частью производственного процесса.
Известна конструкция устройства для контроля износа режущего инструмента, содержащего корпус, на основании которого установлены правая и левая стенки с присоединенными сверху и снизу крышками. Кронштейн, соединенный регулировочным винтом и фиксирующим винтом с левой стенкой, представляет собой механизм перемещения и установки датчика износа, который имеет фотодиод, приемно-передающие световоды, измерительную твердосплавную пластинку, установленную на кронштейне посредством консоли, выполненной в виде плоской пружины, и зеркало. Пружина связана свободным концом со световодами, вторые торцы которых предназначены для связи с источником света и фотодиодом, при этом зеркало жестко установлено на правой стенке. Позиционный датчик имеет подающий световод, закрепленный торцом на левой стенке и соединенный с источником света. Принимающий световод, закрепленный на правой стенке, и фотодиод, соединенный со световодом, а также оба фотодиода и источник света размещены на корпусе и закреплены на нем. Режущий инструмент, имеющий базовую поверхность в виде ступеньки, во время установки при измерении помещается между подающим и принимающим световодами позиционного датчика [SU 1377674].
Сложность конструкции описанного устройства определяется наличием в нем ряда систем, работающих на различных физических принципах. Конструктивная сложность находит свое отражение и в усложнении процесса измерения, что находит подтверждение в описании работы устройства. Так, при перемещении инструмента к устройству его базовая поверхность в виде ступеньки перекрывает световой луч от передающего световода к принимающему, после чего фотодиодом формируется команда на остановку инструмента. Заняв определенное положение, инструмент своей вершиной перемещает измерительную пластину, при этом пружина прогибается, а луч света от источника света, пройдя подающий световод, отражаясь от зеркала, попадает в принимающие световоды и проходит к фотодиоду, который выдает определенной величины сигнал, являющийся при первом измерении заточенного инструмента опорным, относительно которого ведется отсчет износа инструмента. В зависимости от износа инструмента прогиб пружины и, следовательно, интенсивность светового потока в принимающих световодах изменяется, что регистрирует фотодиод. По разности опорного и повторного сигналов определяется величина износа инструмента. Так как расстояние между вершиной инструмента и ступенькой меняется после последующих заточек инструмента, то в устройстве предусмотрен механизм под настройки. Следует также указать на неизбежное влияние, которое оказывает на точность показаний устройства, температурный и вибрационный факторы, сопутствующие работе станка, что в конечном итоге является следствием конструктивных особенностей, среди которых особо чувствительны к указанным факторам плоская пружина и зеркало. В целом, насыщенность значительным количеством различными конструктивными элементами (сложность) с разными принципами действия и взаимодействия можно считать основным недостатком устройства-прототипа.
Таким образом, задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для контроля износа режущего инструмента, содержащем корпус, в котором смонтирован датчик износа, установленный с возможностью взаимодействия с вершиной инструмента, датчик износа выполнен индуктивным и установлен в сквозной цилиндрической полости корпуса, снабженного аналогичной дополнительной полостью, расположенной ниже первой полости, в которой установлен второй индуктивный датчик, имеющий возможность взаимодействия в процессе измерения с торцовой стенкой державки инструмента одновременно с взаимодействием датчика износа с вершиной инструмента, при этом геометрические оси обеих полостей лежат в общей вертикальной плоскости.
Технический результат полезной модели состоит в том, что устройство контроля износа выполнено из совокупности двух индуктивных датчиков, один из которых дает реальную величину износа относительно реперной (базовой) величины, задаваемой другим датчиком. Предлагаемое техническое решение ведет к значительному упрощению конструкции устройства и повышает надежность его работы.
На прилагаемом к описанию чертеже дано схематическое изображение предлагаемого устройства для контроля износа режущего инструмента.
Устройство состоит из корпуса 1 в форме параллелепипеда, в котором выполнены две сквозные цилиндрические, параллельно расположенные, полости: 2 - основная и 3 - дополнительная. Полости расположены друг над другом и их геометрические оси лежат в общей вертикальной плоскости. В полости 2 установлен индуктивный датчик износа 4, имеющий возможность взаимодействия с вершиной 5 инструмента, включающего державку 6. В полости 3 установлен дополнительный индуктивный датчик 7, имеющий возможность взаимодействия в процессе контроля износа с торцовой стенкой 8 державки 6, при этом взаимодействие обоих датчиков с элементами инструмента происходит одновременно. Корпус 1 снабжен цилиндрическим хвостовиком 9 (на чертеже показан штриховой линией), который вставляется в отверстие пиноли 10 задней бабки станка, предназначенного для упорного конуса. Оба датчика посредством проводов 11 электрически связаны с прибором 12, регистрирующим величину износа. Следует отметить, что инструмент своей державкой 6 крепится с помощью планки 13 и винта 14 на подвижном суппорте 15 станка.
Устройство работает следующим образом.
В начале работы инструмент в виде заранее заточенного резца закрепляют на суппорте 15 с помощью планки 13 и винта 14. Корпус 1 устройства для контроля износа хвостовиком 9 устанавливают в осевом отверстии пиноли 10 задней бабки станка. Индуктивные датчики 4 и 7 размещены в полостях 2 и 3 корпуса 1 соответственно. Оператор устанавливает суппорт 15 станка напротив корпуса 1 так, что торец датчика износа 4 упирается в вершину 5 резца, торец дополнительного датчика 7 упирается в торцевую стенку 8 державки 6. Следует отметить, что размещение датчиков и элементов резца друг против друга осуществляется заранее перед обработкой детали. Затем оператор осуществляет настройку измерительной части устройства, которая состоит в том, что показания обоих датчиков последовательно выводятся на ноль на табло прибора 12. Собственно измерение износа состоит в периодическом контакте индуктивных датчиков с элементами резца после очередного его использования для обработки детали точением с последующей фиксацией разностного сигнала на приборе 12, указывающего величину износа. Близкое расположение вершины резца и его торцовой стенки дало возможность практически исключить влияние температурных деформаций. Тарирование устройства при разной температуре резца показало практически одинаковые результаты в сравнении с измерениями на стационарной установке при термостабилизированной державке резца.
В Санкт-Петербургском политехническом университете изготовлен опытный образец устройства, испытания которого подтвердили ожидаемые результаты.