RU2183313C2 - Active contactless method of measurement of polished surface roughness - Google Patents
Active contactless method of measurement of polished surface roughness Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183313C2 RU2183313C2 RU2000119841A RU2000119841A RU2183313C2 RU 2183313 C2 RU2183313 C2 RU 2183313C2 RU 2000119841 A RU2000119841 A RU 2000119841A RU 2000119841 A RU2000119841 A RU 2000119841A RU 2183313 C2 RU2183313 C2 RU 2183313C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- roughness
- receiving
- signal amplifier
- transmitting
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к станкостроительной промышленности и касается способов и устройств для контроля шероховатости абразивной обработки на рабочем месте. The invention relates to the machine tool industry and relates to methods and devices for controlling the roughness of abrasive processing in the workplace.
Известен количественный способ оценки шероховатости поверхности, заключающийся в измерении микронеровностей с помощью двойного микроскопа В.П. Линника [1] . Одна часть микроскопа обеспечивает освещение исследуемой поверхности, вторая часть - для наблюдения и измерения профиля поверхности. A known quantitative method for assessing surface roughness, which consists in measuring microroughness using a double microscope V.P. Linnik [1]. One part of the microscope provides illumination of the investigated surface, the second part - for observation and measurement of the surface profile.
Недостаток известного способа заключается в том, что деталь, шероховатость поверхности которой должна быть измерена, необходимо снять со станка и установить на столике прибора, т. е. способ не позволяет производить измерение непосредственно на станке и тем более во время шлифования, а это увеличивает время настройки и измерения, снижает производительность контроля и делает невозможным активное воздействие результатов измерения на процесс обработки. The disadvantage of this method is that the part, the surface roughness of which must be measured, must be removed from the machine and installed on the table of the device, that is, the method does not allow measurement directly on the machine, and especially during grinding, and this increases the time settings and measurements, reduces the performance of the control and makes it impossible to actively influence the measurement results on the processing process.
Задача изобретения - расширение области применения и повышение достоверности измерения шероховатости поверхности при любой абразивной обработке, а также снижение трудоемкости в подготовке к измерению, при этом активно воздействовать на процесс обработки, заканчивая или продолжая обработку в зависимости от результатов измерения. The objective of the invention is to expand the scope and increase the reliability of measuring surface roughness during any abrasive treatment, as well as reducing the complexity in preparation for the measurement, while actively influencing the processing process, ending or continuing processing, depending on the measurement results.
Поставленная задача достигается предлагаемым активным бесконтактным способом измерения шероховатости шлифованной поверхности, при котором сканирующее устройство лазерного излучения направлено на участок зоны резания, при этом сканирующее устройство лазерного излучения, входящее в контрольно-передающий элемент, содержит генератор импульсов, диод лазерного излучения, линзовую фокусирующую систему излучения и приема луча, отраженного от измеряемой поверхности, фотоприемник, источник питания, усилитель сигналов, модулятор с передающей антенной, логическое устройство перемещения вдоль зоны контакта инструмента с заготовкой и микродвигатель с редуктором, кроме того, высокочастотный сигнал, излучаемый передающей антенной, воспринимается, усиливается и регистрируется приемным элементом, состоящим из приемной антенны, приемника, демодулятора, фильтра, выделяющего полезную составляющую, усилителя сигналов, аналого-цифрового преобразователя и прибора регистрации. The problem is achieved by the proposed active non-contact method for measuring the roughness of a polished surface, in which the laser scanning device is directed to the section of the cutting zone, while the laser scanning device included in the control-transmitting element contains a pulse generator, a laser radiation diode, a lens focusing radiation system and receiving a beam reflected from the measured surface, a photodetector, a power source, a signal amplifier, a modulator with transmitting it with an antenna, a logical device for moving along the contact zone of the tool with the workpiece and a micromotor with a gearbox, in addition, the high-frequency signal emitted by the transmitting antenna is sensed, amplified and recorded by the receiving element, consisting of a receiving antenna, receiver, demodulator, filter emitting a useful component signal amplifier, analog-to-digital converter and registration device.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами применительно к плоскому шлифованию периферией круга с аксиально-смещенным режущим слоем. The essence of the proposed method is illustrated by drawings in relation to flat grinding by the periphery of a circle with an axially offset cutting layer.
На фиг.1 показана схема измерения шероховатости шлифованной поверхности предлагаемым активным бесконтактным способом и крепление сканирующего устройства для реализации способа на кожухе шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем, вид сбоку; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.2; на фиг.4 - блок-схема сканирующего устройства, выполняющего функции контрольно-передающего элемента; на фиг.5 - блок-схема приемно-регистрирующего элемента; на фиг. 6 - развертка следа шлифовального круга с аксиально-смещенным режущим слоем на обрабатываемой поверхности на фиг. 1 и 2. Figure 1 shows a diagram of the measurement of the roughness of the polished surface of the proposed active non-contact method and the mounting of the scanning device for implementing the method on the casing of the grinding wheel with an axially offset cutting layer, side view; figure 2 - a view of figure 1; figure 3 is a view of B in figure 2; figure 4 is a block diagram of a scanning device that performs the functions of a control-transmitting element; figure 5 is a block diagram of a receiving and recording element; in FIG. 6 is a scan of the trace of the grinding wheel with an axially offset cutting layer on the work surface in FIG. 1 and 2.
Активный бесконтактный способ измерения шероховатости шлифованной поверхности осуществляется с помощью устройства, состоящего из двух элементов. An active non-contact method for measuring the roughness of a polished surface is carried out using a device consisting of two elements.
Смонтированный на кожухе 1К шлифовального круга 2Ш первый контрольно-передающий элемент, выполненный в виде сканирующего устройства, в своем составе имеет генератор импульсов 11 (фиг.4), диод лазерного излучения 12, линзовую фокусирующую систему 13 излучения и приема луча, отраженного от измеряемой поверхности ЗИП (фиг. 1), высокочувствительный фотоприемник 14 (фиг. 4), который питается от источника питания 15, усилитель сигналов 16, модулятор 17 с передающей антенной, логическое устройство 18 перемещения каретки 6ПК (фиг. 1), (в которую входят вышеперечисленные диод 12 (фиг.4), линзовая система 13 и фотоприемник 14) и микродвигатель 19, который перемещает каретку 6ПК (фиг.1) по направляющим 5Н. Mounted on the casing 1K of the grinding wheel 2Sh, the first control-transmitting element, made in the form of a scanning device, includes a pulse generator 11 (Fig. 4), a
Второй элемент устройства - приемно-регистрирующий (фиг.5) в своем составе имеет приемную антенну 21, приемник 22, принимающий высокочастотный модулированный сигнал, демодулятор 23, который детектирует сигнал, выделяя низкочастотную составляющую, фильтр 24, выделяющий полезный сигнал, усилитель сигналов 25, аналого-цифровой преобразователь 26; модуль 27 для связи с регистрирующим прибором (это может быть персональный компьютер (ПК) с соответствующим программным обеспечением). The second element of the device - receiving and recording (Fig. 5) includes a receiving
Активный бесконтактный способ измерения шероховатости шлифованной поверхности осуществляется следующим образом. An active non-contact method for measuring the roughness of a polished surface is as follows.
Перед началом работы по измерению шероховатости контрольно - передающий элемент (фиг. 1, 2) в виде сканирующего устройства 4С и каретки 6ПК, установленной на направляющих 5Н с возможностью перемещения вдоль высоты круга, монтируют на кожухе 1К. Для включения в работу сканирующего устройства служит путевой выключатель 7ПВ, выполненный в виде Г-образного рычага. Пока рычаг 7ПВ контактирует с обрабатываемой поверхностью устройство включено и производится измерение, при выходе шлифовального круга из зоны контакта с заготовкой при перебеге устройство выключается. Before starting work on measuring roughness, a control - transmitting element (Fig. 1, 2) in the form of a
После установки контрольно-передающего элемента абразивный круг правят и балансируют известными способами (не показано). After installing the control-transmitting element, the abrasive wheel is corrected and balanced by known methods (not shown).
В процессе обработки при вращении абразивного круга и продольного перемещения стола с заготовкой каретка 6ПК перемещается по направляющим 5Н из положения "а" в положение "б", охватывая всю зону шлифования Во (см. фиг.3).During processing, when the abrasive wheel is rotated and the table with the workpiece is moved longitudinally, the carriage 6PC moves along the guides 5H from position “a” to position “b”, covering the entire grinding zone B about (see FIG. 3).
При следующем ходе стола с заготовкой каретка 6ПК из положения "б" возвращается в положение "а" и т. д. На высокочувствительные слои фотоэлемента 14 воздействует лазерный луч, выработанный генератором импульсов 11 и диодом лазерного излучения 12 и прошедший через линзовую фокусирующую систему 13 излучения и приема луча, отраженного от измеряемой поверхности ЗИП. In the next step of the table with the workpiece, the 6PC carriage from position “b” returns to position “a”, etc. The highly sensitive layers of
Преобразованный фотоэлементами лазерного излучения в электрический аналоговый сигнал поступает с фотоприемника 14 на вход усилителя-согласователя 16. Converted by photocells of laser radiation into an electrical analog signal is supplied from the
Усиленный сигнал преобразуется модулятором 17 в высокочастотный спектр и пересылается передающей антенной 20 на приемную антенну 21 приемно-регистрирующего элемента (фиг.5). The amplified signal is converted by the
Питание контрольно-передающего элемента (фиг.4) осуществляется при помощи автономного источника питания 15, вмонтированного в сканирующее устройство 4С, закрепленное на кожухе 1К. The power of the control-transmitting element (Fig. 4) is carried out using an
Приемная антенна 21 (фиг.5) и приемник 22 принимают высокочастотный сигнал величины шероховатости и передают его на демодулятор 23, который детектирует, выделяя при этом низкочастотную часть спектра, фильтр 24 исключает паразитные и выделяет полезную составляющие сигнала, которая подается на вход усилителя 25, где усиливаетcя по напряжению. The receiving antenna 21 (Fig. 5) and the receiver 22 receive a high-frequency signal of the roughness value and transmit it to a
Усиленный сигнал величины шероховатости преобразовывается в цифровой вид в аналого-цифровом преобразователе 26. Цифровой эквивалент шероховатости фиксируется и обрабатывается прибором регистрации и контроля 27, который при снижении и ухудшении шероховатости поверхности по причине затупления или засаливания шлифовального круга, или по другим причинам выдает предупреждающий сигнал оператору или может подать управляющий сигнал системе управления станком с целью правки шлифовального круга или изменения режимов абразивной обработки при переходе, например, к выхаживанию и т.п. The amplified roughness value signal is converted to digital form in an analog-to-
Для окончательной обработки сигнала может использоваться персональный компьютер ПК с соответствующим программным обеспечением. For final signal processing, a personal computer PC with appropriate software can be used.
При применении абразивных кругов с аксиально-смещенным режущим слоем, которые имеют зоны сплошного и прерывистого шлифования (фиг.6) важно знать шероховатость в этих зонах. When using abrasive wheels with an axially offset cutting layer, which have zones of continuous and intermittent grinding (Fig.6) it is important to know the roughness in these areas.
В результате при обработке таким инструментом, когда не известны протяженность и положение активного участка осциллирующей зоны резания, зависящее от угла наклона аксиально-смещенного режущего слоя, предлагаемый способ осуществляет измерение шероховатости в любой точке осциллирующей зоны резания и позволяет выявить оптимальный угол наклона аксиально-смещенного режущего слоя. As a result, when processing with such a tool, when the length and position of the active section of the oscillating cutting zone, which depends on the angle of inclination of the axially displaced cutting layer, is not known, the proposed method measures the roughness at any point of the oscillating cutting zone and allows to determine the optimal angle of inclination of the axially displaced cutting layer.
Пример. На плоскошлифовальном станке мод. 3Б722 шлифуется плоская поверхность детали - рейка. Материал детали - сталь 45, закаленная, твердость HRC 45. Характеристика круга ПП 24А 16П СМ2 7 К 1 А 35 м/с, диаметр нового круга DК= 450 мм, высота ВК=63 мм, круг установлен под углом α = 4o к плоскости, перпендикулярной продольной оси шпинделя.Example. On a surface grinding machine mod. 3B722 polished flat surface of the part - rail. The material of the part is steel 45, hardened, hardness HRC 45. Characteristic of the circle PP 24A 16P SM2 7 K 1 A 35 m / s, the diameter of the new circle D K = 450 mm, height B K = 63 mm, the circle is set at an angle α = 4 o to a plane perpendicular to the longitudinal axis of the spindle.
Режимы резания: VК=34,3 м/с; nk=1450 об/мин; Vд=20 м/мин (0,33 м/с); t= 0,02 мм/ход на реверс шлифовальной бабки и поперечной подачей круга S=Sд•Во= 0,25•94,5=23,6 мм/ход.Cutting modes: V K = 34.3 m / s; n k = 1450 rpm; V d = 20 m / min (0.33 m / s); t = 0.02 mm / stroke on the reverse of the grinding headstock and lateral feed of the wheel S = S d • В о = 0.25 • 94.5 = 23.6 mm / stroke.
Контрольно-передающий элемент состоит из подвижной каретки, в которой вмонтированы диод лазерного излучения, линзовая фокусирующая система излучения и приема луча и фотоприемник, причем каретка имеет возможность осевого перемещения по направляющим, которые прикреплены к кожуху шлифовального круга. Остальные части контрольно-передающего элемента сканирующего устройства (генератор импульсов, источник питания, усилитель сигналов, модулятор с передающей антенной, логическое устройство перемещения каретки и микродвигатель) установлены неподвижно на кожухе. The control and transmission element consists of a movable carriage, in which a laser radiation diode, a lens focusing system for emitting and receiving a beam and a photodetector are mounted, the carriage being able to axially move along the guides that are attached to the grinding wheel casing. The remaining parts of the control and transmitting element of the scanning device (pulse generator, power supply, signal amplifier, modulator with transmitting antenna, logical carriage moving device and micromotor) are mounted motionless on the casing.
Приемно-регистрирующей элемент в своем составе имеет приемник, демодулятор, фильтр, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и персональный компьютер (ПК) с соответствующим программным обеспечением. The receiving and recording element includes a receiver, a demodulator, a filter, an amplifier, an analog-to-digital converter, and a personal computer (PC) with the corresponding software.
Максимальная шероховатость в зоне резания была зарегистрирована Rа Д=0,63 мкм в точке Д (в центре зоны сплошного шлифования, см. фиг.2, 6); в точке Е (в центре зоны прерывистого шлифования) Rа Е=1...1,25 мкм; в точке Ж (в центре зоны прерывистого шлифования) Rа Ж=0,63...0,57 мкм.The maximum roughness in the cutting zone was recorded R a D = 0.63 μm at point D (in the center of the zone of continuous grinding, see figure 2, 6); at point E (in the center of the intermittent grinding zone) R a E = 1 ... 1.25 microns; at the point Ж (in the center of the intermittent grinding zone) R and Ж = 0.63 ... 0.57 microns.
Предлагаемый активный бесконтактный способ измерения шероховатости шлифованной поверхности позволяет объективно оценить высоту микронеровностей поверхностного слоя обрабатываемой детали, предупредить брак, установить оптимальные режимы при максимальной производительности абразивной обработки, расширить область применения и повысить достоверность измерения шероховатости при любой абразивной и лезвийной обработке, а также снизить трудоемкость в подготовке к измерению. The proposed active non-contact method for measuring the roughness of a polished surface allows you to objectively assess the height of the microroughness of the surface layer of the workpiece, prevent defects, establish optimal conditions at the maximum productivity of abrasive processing, expand the scope and increase the reliability of measuring roughness in any abrasive and blade processing, and also reduce the complexity of preparation for measurement.
Источники информации
1. Данилевский В. В. Технология машиностроения. Изд. 3-е, перераб. и доп. Учебник для техникумов. М.: Высшая школа. 1972. С. 52-60.Sources of information
1. Danilevsky VV Technology of mechanical engineering. Ed. 3rd, rev. and add. Textbook for technical schools. M .: Higher school. 1972.P. 52-60.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000119841A RU2183313C2 (en) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | Active contactless method of measurement of polished surface roughness |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000119841A RU2183313C2 (en) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | Active contactless method of measurement of polished surface roughness |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2183313C2 true RU2183313C2 (en) | 2002-06-10 |
RU2000119841A RU2000119841A (en) | 2002-07-10 |
Family
ID=20238333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000119841A RU2183313C2 (en) | 2000-07-24 | 2000-07-24 | Active contactless method of measurement of polished surface roughness |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2183313C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108088388A (en) * | 2018-01-15 | 2018-05-29 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | A kind of workpiece polishes detection device |
CN116921882A (en) * | 2023-08-01 | 2023-10-24 | 广州市博泰光学科技有限公司 | High-definition lens cutting preprocessing system and processing mode thereof |
-
2000
- 2000-07-24 RU RU2000119841A patent/RU2183313C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ДАНИЛЕВСКИЙ В.В. Технология машиностроения, 3-е изд. - М: Высшая школа, 1972, с.52-60. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108088388A (en) * | 2018-01-15 | 2018-05-29 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | A kind of workpiece polishes detection device |
CN116921882A (en) * | 2023-08-01 | 2023-10-24 | 广州市博泰光学科技有限公司 | High-definition lens cutting preprocessing system and processing mode thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5150529A (en) | Signal transmission system for machine tools, inspection machines, and the like | |
DE102010011470B4 (en) | Method and device for measuring-assisted fine machining of workpiece surfaces and measuring system | |
CN1754658B (en) | Machining apparatus using a rotary machine tool to machine a workpiece | |
JP6285784B2 (en) | Height position detector | |
US8152597B2 (en) | Wafer grinding method and wafer grinding machine | |
JP3465021B2 (en) | Work machine and communication method thereof | |
JP4614337B2 (en) | Tool tip position detection method, workpiece machining method, and wear state detection method | |
US20190375066A1 (en) | Three-dimensional measurement device | |
JP2020093383A (en) | Method for measuring condition of tool device and machining tool | |
RU2183313C2 (en) | Active contactless method of measurement of polished surface roughness | |
JP2010054399A (en) | Noncontact measuring device and on-machine measuring system | |
CN112771348A (en) | Machine tool and electric discharge machining device | |
US20040090635A1 (en) | Measuring device for detecting the dimensions of test samples | |
US2866301A (en) | Warning device comprising a microphone preferably for a grinding machine | |
JP4665018B2 (en) | Processing method | |
CN217045901U (en) | Glass substrate grinding system | |
JP3515023B2 (en) | Measuring method and measuring device | |
JP2011101933A (en) | Grinding method for cylindrical workpiece | |
WO2024079856A1 (en) | Communication device | |
JP2010058238A (en) | Machining method | |
US7357031B2 (en) | Precision sensor assembly for rotating members in a machine tool | |
JPH08267343A (en) | Recognizing method of tool form | |
RU2009764C1 (en) | Method of automatic orientation of actuating member of numerically controlled machine | |
JPS6219979B2 (en) | ||
JPS63216651A (en) | Machining method |