АПП курсовик / 5551 АПП / Курсовой проект / Обработка на станках с ЧПУ / Наладка и эксплуатация станков с ЧПУ

Кроме оптической связи применяются и другие способы передачи сигнала от датчика в УЧПУ (рис. 3.9). Например, для станков сверлильно- фрезерно-расточной группы с ориентированным остановом шпинделя и для токарных станков применяют индуктивный способ передачи (рис. 3.9, а). На корпусе головки располагают индуктивный передатчик 1, а в районе шпинделя монтируют индуктивный приемник 2 с кабелем 3. Передатчик и приемник выставляют по одной оси, причем зазор между ними не должен превышать 2 мм.

Для установки на невращающихся частях станка применяют измерительные головки с соединительным кабелем 3 (рис. 3.9, б) или со встроенным разъемом 4 (рис. 3.9, в). Такие датчики обычно используют для контроля состояния инструмента.

Рис.3.9. Способы передачи сигнала от датчика в УЧПУ: а - с помощью индуктивного датчика; б - по кабелю; в - с помощью встроенного разъема

Измерительные головки снабжают набором щупов. Как правило, применяют прямой щуп длиной 50 мм. Для измерений в труднодоступных местах используют удлиненный щуп (до 100 мм длины), хотя это снижает точность контроля.

101

С целью уменьшения холостых ходов при измерении отверстий большого диаметра применяют крестообразные щупы (рис.3.10), где кроме основного наконечника 1 имеются четыре боковых наконечника 2-5.

Рис.3.10. Крестообразный щуп с пятью наконечниками

Боковые наконечники позволяют расширить возможности головки. Например, ими можно контролировать отверстия, ось которых перпендикулярна оси головки. Наиболее универсальными являются наконечники сферической формы, хотя в некоторых ситуациях предпочтение отдают наконечникам другой формы. Так, для сканирования профиля кулачков используют щупы с плоскими наконечниками.

Следует отметить, что при размерном контроле на станке замена щупов выполняется вручную (в отличие от КИМ, где щупы могут меняться автоматически).

Для реализации размерного контроля на станке УЧПУ должно обеспечивать ряд дополнительных функций:

-запоминание координат рабочих органов в момент получения сигнала от измерительной головки;

-математическая обработка результатов измерений;

-принятие решений по результатам контроля.

102

Запоминание координат осуществляется специальной командой прерывания. Например, в УЧПУ Fanuc предусмотрена функция G31, которая программируется в кадре измерения. По сигналу от датчика отработка запрограммированного перемещения прекращается и выполняется переход к следующему кадру, а координаты рабочих органов в момент получения сигнала автоматически запоминаются.

Работе измерительной головки сопутствует ряд погрешностей. Часть этих погрешностей обусловлена неточностью самой головки, а другая часть связана с функционированием станка и УЧПУ (погрешности и люфты ходовых винтов, задержка сигнала срабатывания и т.д.). Поэтому перед тем, как использовать измерительную головку, обязательно выполняют ее калибровку (юстировку). Наиболее важную роль играют погрешности измерения в плоскости XY, перпендикулярной оси головки (рис. 3.11).

Рис.3.11. Юстировочные поправки датчика по осям X, Y:

а- поправки на радиус наконечника и перебег щупа;

в- поправки на смещение центра наконечника

103

По сигналу о срабатывании датчика УЧПУ фиксирует координату оси головки (точка А). Для определения координат контролируемой поверхности (точки В и С) необходимо учесть радиус наконечника R, а также величину перебега lП (рис. 3. 11, а). Величина перебега обусловлена задержкой момента фиксации сигнала в УЧПУ по сравнению с моментом касания. При этом значение lП может быть различным в зависимости от направления подхода к контролируемой поверхности, что связано с конструкцией датчика (см. рис. 3. 7, в) и с люфтом привода подач. Кроме того, даже в статическом положении может иметь место погрешность, вызванная смещением lс центра наконечника относительно оси головки (рис. 3.11, б).

Таким образом, при измерении в плоскости ХУ необходимо учитывать четыре поправки ∆+Х, ∆-Х, ∆+У, ∆-У, где знак "+" или "-" обозначает направление подхода к контролируемой поверхности (рис. 3.12).

Рис.3.12. Юстировочные поправки датчика в зависимости от направления подхода к контролируемой поверхности:

а - по оси Х в "+"; б - по оси Х в "-"; в - по оси Y в "+"; г - по оси Y в "-"

104

Целью калибровки является определение указанных поправок и их запись в память УЧПУ с тем, чтобы учесть полученные значения при обработке результатов контроля. Каждой из этих поправок соответствует одна из четырех возможных точек касания а, b, с, d на наконечнике. Для определенности углового положения головки точка а (соответствующая поправке ∆+Х ) выделена меткой.

Перед калибровкой желательно выставить центр наконечника по оси головки. Для этого в конструкции головки должны быть предусмотрены специальные регулировочные устройства (см. рис. 3.8). Один из возможных способов регулировки заключается в попеременном касании одной и той же поверхности противоположными сторонами наконечника путем поворота шпинделя вместе с головкой на 180° ( рис. 3.13). Регулируя положение щупа, добиваются одинаковых показаний цифровой индикации

Ха = Хс и Yb = Yd .

Рис.3.13. Выверка центра наконечника относительно оси датчика: а - по оси Х; б - по оси Y

Калибровку головки можно осуществить с помощью мерной плитки известной длины L (рис. 3.14), которую закрепляют на столе станка. Каждой точкой сферического наконечника попеременно касаются противоположных сторон плитки с поворотом головки на 180°. При этом момент касания определяют визуально.

105

Рис.3.14. Определение юстировочных поправок с помощью мерной плитки: а - ∆+х ; б - ∆+y ; в - ∆-х ; г - ∆-y

Используя показания цифровой индикации, определяют расстояния между парными измерениями ∆Ха, ∆Хb, ∆Хc, ∆Хd. Далее с учетом длины плитки L рассчитывают искомые поправки

∆+Х = (∆Xa - L)/2; ∆-Х = (∆Xс - L)/2; ∆+У = (∆Xb - L)/2;

∆-У = (∆Xd - L)/2.

Недостатком рассмотренного способа является некоторая неадекватность калибровки условиям работы головки в процессе измерений, что не дает возможности в полной мере учесть погрешности измерительной системы станка.

106

Более точные результаты дает калибровка с помощью эталонного кольца с отверстием известного диаметра D (рис. 3.15). Калибровку осуществляют в два этапа. На первом этапе определяют координаты центра отверстия ХЦ и УЦ. Для этого головку выводят в предполагаемый центр отверстия 0' , а затем касаются стенок отверстия одной и той же точкой наконечника (например, точкой а), а поворачивая шпиндель на соответствующий угол (рис. 3.15, а). Затем по показаниям цифровой индикации рассчитывают координаты действительного центра 0

ХЦ = (Ха1 - Ха2)/2;

ХЦ = (Yа3 - Yа4)/2.

Рис.3.15. Калибровка датчика по эталонному отверстию: а - определение координат центра отверстия; б - определение юстировочных поправок

На втором этапе определяют искомые поправки ∆+Х , ∆-Х , ∆+У , ∆-У. Шпиндель вместе с головкой выводят в центр отверстия 0 и в "нормальном" режиме (без поворота шпинделя) касаются различными точками наконечника стенок отверстия (рис. 3.15, б). Далее с учетом показаний цифровой индикации рассчитывают калибровочные поправки

107

∆+Х = D/2 – (X a1 – X ц); ∆-Х = D/2 – (X ц – X с2); ∆+У = D/2 – (Y b3 – Y ц); ∆-У = D/2 – (Y ц – Y d4).

Иногда вместо эталонного кольца предварительно растачивают специальное калибровочное отверстие. Не изменяя положения шпинделя в плоскости XY, устанавливают измерительную головку и сразу приступают ко второму этапу калибровки. Рассмотренный алгоритм можно реализовать в виде типовой подпрограммы для автоматической калибровки.

Калибровка головка по оси Z , как правило, не требует высокой точности. На практике обычно касаются наконечником базирующей поверхности приспособления и измеряют расстояние lЦ до торца шпинделя в момент срабатывания датчика (рис. 3.16), которое записывают в соответствующий корректор в качестве вылета WZ. Величину lЦ измеряют универсальными средствами или с помощью показаний цифровой индикации, если привязка нуля программы уже осуществлена. Аналогичный способ калибровки можно реализовать и на специальном приборе вне станка.

Рис.3.16. Калибровка датчика по оси Z

108

Подвод измерительного щупа к контролируемой поверхности производят в два этапа (рис. 3.17). Движение начинается на быстром ходу (участок 1-2). На некотором расстоянии от заготовки включают рабочую подачу (участок 2-3), причем координату конечной точки кадра (точка 3) программируют с запасом для гарантии соприкосновения щупа с заготовкой.

В том же кадре задают функцию прерывания (например, G31), которая обеспечивает прекращение отработки кадра в момент срабатывания датчика (в точке 3) и немедленный переход к следующему кадру с отводом на быстром ходу. Величину рабочей подачи на участке подвода 2-3 рекомендуется выбирать в пределах 60 - 100 мм/мин [5, 15].

Рис.3.17. Схема подвода щупа к контролируемой поверхности

Типовые схемы размерного контроля на станке в основном аналогичны измерительным алгоритмам для КИМ (рис. 3.18).

Однако, в некоторых случаях следует учитывать специфические особенности контроля на станке, связанные с увеличением числа контролируемых точек (для повышения точности), ограничениями математического обеспечения и др. Например, для измерения координат центра отверстия и его диаметра можно применить три схемы контроля (рис.3.19).

109

110

Рис. 3.18. Типовые схемы размерного контроля для координатно-измерительных машин (КИМ)