UA62421A - Method and device for definition of precision gradient of metal-working machines with numeric control - Google Patents
Method and device for definition of precision gradient of metal-working machines with numeric control Download PDFInfo
- Publication number
- UA62421A UA62421A UA2003032421A UA2003032421A UA62421A UA 62421 A UA62421 A UA 62421A UA 2003032421 A UA2003032421 A UA 2003032421A UA 2003032421 A UA2003032421 A UA 2003032421A UA 62421 A UA62421 A UA 62421A
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- coordinates
- parameters
- accuracy
- electromagnetic field
- determining
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000004429 Calibre Substances 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід, що пропонується, відноситься до контролю параметрів точності технологічного процесу 2 металообробки на верстатах з системою числового програмного керування (ЧПК). Призначено для визначення координат позиціювання робочих органів металообробних верстатів.The proposed invention relates to the control of precision parameters of technological process 2 of metalworking on machines with numerical control system (NPC). It is intended for determining the positioning coordinates of the working bodies of metalworking machines.
Відомий спосіб визначення точності металообробних верстатів з ЧПК (див. заявку 39333268, ФРН, МКІ о 01 В 11/00,11/24, В 23 0 17/22, он. 12.04.90), згідно з яким вимірювальний інструмент з чутливими елементами, вихідні сигнали якого приймає оптоелектронний чутник, вводять у торкання з вимірюваною поверхнею верстата, 70 при цьому чутником здійснюють функцію випромінювання та прийому оптичного випромінювання, відбитого від реальної та еталонної поверхні, для формування сигналу відхилення розміру.There is a known method of determining the accuracy of metalworking machines with CNC (see application 39333268, FRG, MKI at 01 В 11/00, 11/24, В 23 0 17/22, dated 12.04.90), according to which a measuring instrument with sensitive elements , the output signals of which are received by the optoelectronic sensor, are brought into contact with the measured surface of the machine 70, while the sensor performs the function of emitting and receiving optical radiation reflected from the real and reference surface to form a size deviation signal.
Однак цей спосіб не має достатньої вірогідності вимірів, позаяк потребує повністю чистої поверхні деталей для вимірювання, тобто не забезпечує високої точності позиціювання деталей, що знижує точність виконання роботи. 12 Найбільш близький до пропонуємого способу за сукупністю ознак є відомий спосіб визначення точності металообробних верстатів з ЧПК (див. заявка 2737163 ФРН, МКІ з 05 О 3/00, В 23 О 7/18, оп.22.02.79), згідно з яким деформації сенсорної плити від встановлених деталей вимірюють за зміною електричних параметрів струмопровідного шару пластмаси базового вимірювального елемента сенсорної плити та формують вихідний інформаційний сигнал по локалізації навантаження.However, this method does not have sufficient reliability of measurements, since it requires a completely clean surface of the parts for measurement, that is, it does not provide high accuracy of positioning of parts, which reduces the accuracy of work performance. 12 The closest to the proposed method in terms of a set of features is the well-known method of determining the accuracy of metalworking machines with CNC (see application 2737163 FRG, MKI dated 05 О 3/00, В 23 О 7/18, op. 22.02.79), according to which the deformations of the sensor plate from the installed parts are measured by the change of the electrical parameters of the conductive plastic layer of the basic measuring element of the sensor plate and form the output information signal on the localization of the load.
Однак цей спосіб має недоліки: низьку чутливість та захищеність від перешкод, позаяк принципи, що покладені у спосіб визначення точності не забезпечують захисту корисного сигналу від завад. Недоліком цього способу є деформації сенсорної плити, встановленої на поверхні верстату, під тиском утримання деталі, що призводить до значного спотворення визначення координат розташування деталі у просторі. До того ж, кожна наступна деталь завдяки різному тиску утримання буде мати розбіжності розташування відносно попередньої 29 деталі, що знімає ефект сталої похибки базування, і призводить до значних розбіжностей координат. «However, this method has disadvantages: low sensitivity and protection against interference, since the principles laid down in the method of determining accuracy do not provide protection of the useful signal from interference. The disadvantage of this method is the deformation of the sensor plate installed on the surface of the machine under the pressure of holding the part, which leads to a significant distortion of determining the coordinates of the location of the part in space. In addition, each subsequent part, due to the different holding pressure, will have differences in location relative to the previous part, which removes the effect of a constant error of basing, and leads to significant differences in coordinates. "
В основу винаходу поставлено задачу створити такий спосіб визначення точності металообробних верстатів з ЧПК, в якому шляхом порівняння розмірів зразка довжини, встановленого по одній з координат верстата з розмірами, котрі реєструє система координат верстата за допомогою вимірювального інструмента, встановленого в шпинделі верстата, і за різницею між зразковою довжиною та довжиною, визначеною системою (7 30 ЧПК, оцінюється очікуєма похибка виконання заданого зразкового розміру, чим досягалося б підвищення с точності вимірювання відхилень від заданих розмірів, що призводить до підвищення ефективності визначення градієнту точності металообробних верстатів у робочому просторі по трьох координатах. МThe invention is based on the task of creating such a method of determining the accuracy of metalworking machines with CNC, in which by comparing the dimensions of a length sample set according to one of the coordinates of the machine with the dimensions registered by the coordinate system of the machine using a measuring tool installed in the spindle of the machine, and by the difference between the standard length and the length determined by the system (7 30 CPC), the expected error of execution of the specified sample size is estimated, which would achieve an increase in the accuracy of measuring deviations from the specified sizes, which leads to an increase in the efficiency of determining the gradient of accuracy of metalworking machines in the working space along three coordinates. M
Поставлена задача виконується тим, що в способі визначення точності металообробних верстатів з ЧПК, що Га заснований на реєстрації електричного інформаційного сигналу, параметри якого залежать від геометричних 35 параметрів вимірюваного об'єкту, визначенні координати вимірювання, згідно з винаходу, додатково утворюють о захисне електромагнітне поле навколо об'єкту вимірювання, за параметрами якого визначають місце розташування та відстань до об'єкту, реєструють зміну параметрів поля внаслідок взаємодії з вимірюваним об'єктом і формують корисний сигнал за фактом торкання зразкової поверхні еталона-калібра, за яким « визначають розмір еталон-калібру у системі координат верстата, порівнянням визначеного розміру з розміром З 70 еталону-калібру, формують інформаційний сигнал для визначення просторового повного градієнту похибки с вимірювання у трьох координатах простору.The task is accomplished by the fact that in the method of determining the accuracy of metalworking machines with CNC, which is based on the registration of an electric information signal, the parameters of which depend on the geometric 35 parameters of the measured object, the determination of the measurement coordinates, according to the invention, additionally forms a protective electromagnetic field around the object of measurement, according to the parameters of which the location and distance to the object are determined, the change in field parameters due to interaction with the measured object is registered and a useful signal is formed by the fact of touching the sample surface of the standard-calibre, according to which the size of the standard-calibre is determined caliber in the coordinate system of the machine, by comparing the determined size with the size C 70 of the standard-calibre, form an information signal for determining the spatial full gradient of the measurement error in three space coordinates.
Із» Підвищення точності металообробних верстатів з ЧПК досягається тим, що на підставі реєстрації зміни параметрів захисного примусового електромагнітного поля в процесі взаємодії його з вимірюваним об'єктом визначають реальний розмір та порівнянням з еталонним розміром, занесеним у пам'ять ЧПК, внаслідок обробки 49 сигналів присутності | а торкання визначають трикоординатний повний градієнт вимірів нозиціювання робочих б органів верстата, деталей, тощо. ка Відомий пристрій для визначення точності металообробних верстатів з ЧПК (див. заявку 39333268, ФРН, МКІ с 01 В 11/00, 11/24, В 23 О 17/22, оп. 12.04.90), згідно з яким вимірювальний інструмент містить чутливий е елемент з регулятором потужності випромінювання та оптоелектронний чутник сигналів, який містить ка 20 випромінювач та фотоприймач, з'єднаний з вимірювальним інструментом, а також направлений на нього рефлектор. та Недоліком цього пристрою є невисока завадозахищеність інформаційного сигналу від зовнішніх перешкод, себто використання оптичного випромінювання потребує виключно надчистих поверхонь та обмежено в умовах реального промислового виробництва.From" Increasing the accuracy of metalworking machines with CNC is achieved by the fact that, based on the registration of changes in the parameters of the protective forced electromagnetic field in the process of its interaction with the measured object, the real size is determined and compared with the reference size entered in the CNC's memory, as a result of processing 49 signals presence | and touching determine the three-coordinate full gradient of measurements of nosing of the working organs of the machine, parts, etc. ka A well-known device for determining the accuracy of metalworking machines from CNC (see application 39333268, FRG, MKI with 01 В 11/00, 11/24, В 23 О 17/22, op. 12.04.90), according to which the measuring instrument contains a sensitive element with a radiation power regulator and an optoelectronic signal sensor, which contains a ka 20 emitter and a photoreceiver connected to the measuring instrument, as well as a reflector directed at it. and The disadvantage of this device is the low immunity of the information signal from external interference, that is, the use of optical radiation requires only ultra-clean surfaces and is limited in the conditions of real industrial production.
Найбільш близький до запропонованого пристрою за сукупністю ознак є відомий пристрій для визначення в. точності металообробних верстатів з ЧПК (див. заявка 2737163 ФРН, МКІ б 05 ОО 3/00, В 23 О 7/18, оп.22.02.79), згідно якому сенсорна плита-платформа, чутливий елемент з струмопровідної пластмаси з змінними електричними характеристиками від навантаження, електроїзолюючий елемент, підключено до пристрою обробки інформативного сигналу та вводу його до системи ЧПК для формування інформаційного сигналу. бо Недоліками цього пристрою є недостатня точність вимірів позиціювання деталей внаслідок недосконалої конструкції чутливого елемента, котра призводить до зниження чутливості системи реєстрації та обробки інформаційних сигналів від об'єктів вимірювання.The closest to the proposed device in terms of a set of features is the well-known device for determining accuracy of metalworking machines with CNC (see application 2737163 Federal Republic of Germany, MKI b 05 ОО 3/00, В 23 О 7/18, op. 22.02.79), according to which a sensor plate-platform, a sensitive element made of conductive plastic with variable electrical characteristics from the load, an electrically insulating element, connected to the information signal processing device and its input to the CHPK system to generate an information signal. because the disadvantages of this device are the insufficient accuracy of measurements of the positioning of parts due to the imperfect design of the sensitive element, which leads to a decrease in the sensitivity of the system of registration and processing of information signals from the measurement objects.
В основу винаходу поставлено задачу створити такий пристрій для визначення точності металообробних верстатів з ЧПК, в якому шляхом формування електромагнітних полів з наступною реєстрацією та обробкою бо вимірюваних параметрів електромагнітного поля внаслідок взаємодії з полями присутності об'єктів верстата підвищити чутливість вимірювального елемента для здійснення надточних вимірювань за фактом торкання.The invention is based on the task of creating such a device for determining the accuracy of metalworking machines from CNC, in which, by forming electromagnetic fields with the subsequent registration and processing of the measured parameters of the electromagnetic field as a result of interaction with the fields of the presence of objects of the machine, to increase the sensitivity of the measuring element for the implementation of ultra-precise measurements by the fact of touching
Поставлена задача виконується тим, що в пристрої для визначення точності металообробних верстатів зThe task is accomplished by the device for determining the accuracy of metalworking machines
ЧПК, що містить електроїзольовану плиту-платформу, чутливий елемент, згідно винаходу, илита-платформаCHPC, containing an electrically insulated plate-platform, a sensitive element, according to the invention, an ilita-platform
Виконана змінною разом з вузлом еталонів-калібрів вимірювання по координатах Х, У, 7, та розташована на корпусі-фундаменті з електрично ізольованим силовим столиком, при цьому в корпусі-фундаменті розташовано електронний блок формування електромагнітного поля, а чутливий елемент виконаний у вигляді індукційного відчутника електромагнітного поля.It is made variable together with a node of measuring standards-calibres along the X, Y, 7 coordinates, and is located on the foundation body with an electrically isolated force table, while the foundation body houses the electronic unit for the formation of the electromagnetic field, and the sensitive element is made in the form of an induction sensor electromagnetic field.
Підвищення ефективності способу та пристрою для визначення градієнту точності металообробних верстатів 7/0 З ЧПК досягається тим, що пропонуємий спосіб та пристрій здійснює на підставі утворення електромагнітного поля з наступною реєстрацією та аналізом зміни параметрів цього поля в системі координат верстата, порівняння результатів вимірювання з розміром еталон-калібру і за результатами визначення відхилень від його еталонних розмірів, оцінку точності металообробного обладнання.Increasing the efficiency of the method and device for determining the accuracy gradient of metalworking machines 7/0 Z ChPK is achieved by the fact that the proposed method and device performs on the basis of the formation of an electromagnetic field with subsequent registration and analysis of changes in the parameters of this field in the machine coordinate system, comparison of the measurement results with the standard size - caliber and based on the results of determining deviations from its reference dimensions, the accuracy assessment of metalworking equipment.
Сутність способу та пристрою для визначення градієнту точності металообробних верстатів з ЧПК пояснено /5 кресленнями, де: на фіг.1, 2 - зовнішній вигляд та конструкція пристрою для визначення градієнту точності металообробних верстатів з ЧПК; фіг.3 - блок-схема генератора електромагнітного поля; фіг4, 5 - епюри траєкторій руху вимірювального інструмента по координатах Х та У для визначення градієнту і для визначення різниці у люфтах при протилежному русі відповідно; фіг.б, 7 - епюри траєкторій руху вимірювального інструмента по координаті 2 для визначення градієнту і для визначення різниці у люфтах при протилежному русі відповідно.The essence of the method and device for determining the gradient of accuracy of metalworking machines with CNC is explained /5 drawings, where: in Fig. 1, 2 - the appearance and design of the device for determining the gradient of accuracy of metalworking machines with CNC; Fig. 3 - a block diagram of an electromagnetic field generator; Fig. 4, 5 - graphs of the trajectories of the measuring instrument's movement along the X and Y coordinates to determine the gradient and to determine the difference in backlash during the opposite movement, respectively; fig. b, 7 - graphs of the trajectories of the measuring instrument's movement along coordinate 2 for determining the gradient and for determining the difference in backlash during the opposite movement, respectively.
Сутність пропонуємого способу визначення градієнту точності металообробних верстатів з ЧПК полягає у наступному.The essence of the proposed method of determining the accuracy gradient of metalworking machines with CNC is as follows.
Зношення рушійної координатної системи металообробних верстатів з ЧПК під час експлуатації призводить до виникнення розходжень між заданими у програмі та реальними відстанями руху робочих органів верстату. в Окрім того, існуюча система координатних рушіїв має кінцеву точність виготовлення, що створює специфічну похибку у позиціювашії робочого столу верстата. «Wear of the driving coordinate system of metalworking machines with CNC during operation leads to discrepancies between the distances specified in the program and the actual movement distances of the working parts of the machine. In addition, the existing system of coordinate motors has a finite manufacturing accuracy, which creates a specific error in the position of your working table of the machine. "
Похибка, яка створюється за рахунок зношення рушійних систем робочого столу верстата, має неоднакові розміри по його площині і характеризується як розходженнями по координатах, так і за напрямком руху по координаті. Періодичні атестації верстата за допомогою прецизійних оптичних систем контролю координат є -" де зо надто складними у застосуванні та мають високу собівартість, вимагають участі висококваліфікованих фахівців з метрології, вміння швидко та якісно заносити вручну значення похибок у ЧПК верстата. Тому існує проблема с швидкого контролю точності роботи верстата, яка не вимагала б складного апаратурного забезпечення та «Е високої кваліфікації робітника.The error, which is created due to wear and tear of the drive systems of the work table of the machine, has unequal dimensions along its plane and is characterized both by differences in coordinates and by the direction of movement along the coordinate. Periodic attestations of the machine using precision optical coordinate control systems are too complicated to use and have a high cost, requiring the participation of highly qualified metrology specialists, the ability to quickly and qualitatively manually enter the values of errors in the CNC of the machine. Therefore, there is a problem of rapid control of accuracy the operation of the machine, which would not require complex hardware support and high qualification of the worker.
Зношення робочих частин верстата не є однаковим за координатами стола та простору над ним, тобто с існують ділянки, де точність руху є задовільною для виконання того чи іншого розміру на деталі. Тому існує «о можливість при визначенні такої площини експлуатувати робочий простір верстата більш рівномірно, що може значно підвищити ресурс використання верстата, але для цього необхідно визначитись з координатами розташування ділянки з задовільною точністю та її зв'язку з розмірами та точністю, необхідною для виготовлення деталі. «The wear of the working parts of the machine is not the same according to the coordinates of the table and the space above it, that is, there are areas where the accuracy of the movement is satisfactory for the execution of a particular size on the part. Therefore, there is an opportunity when determining such a plane to use the working space of the machine more evenly, which can significantly increase the resource of using the machine, but for this it is necessary to determine the coordinates of the location of the site with satisfactory accuracy and its relationship with the dimensions and accuracy necessary for the manufacture of the part . "
Для того, щоб здійснити що умову, необхідно мати або прецизійну майстер-модель деталі або еталон-калібр, пт») с котрий виконує імітацію зразкової міри довжини. . У першому випадку виконання способу є досить складним, малостабільним (різні матеріали - низька и?» термостабільність).In order to fulfill this condition, it is necessary to have either a precise master model of the part or a reference caliber, pt"), which simulates an exemplary measure of length. . In the first case, the implementation of the method is rather complicated and unstable (different materials have low thermal stability).
У другому випадку є можливість створити високостабільний калібр стандартної довжини (або кілька таких калібрів різної довжини), використовуючи який у комплексі з системами торкання інструменту до деталі можна б здійснювати експрес-діагностику верстатів у різних частинах робочого простору верстата з високою швидкодією та зручністю, тобто створити градієнтомір точності позиціювання органів верстату. о Згідно пропонуємого способу на робочому столі верстата встановлюють прилад, реалізуючий спосіб, з ї5» еталонами-калібрами довжини таким чином, щоб вони співпадали з напрямком осей координат верстата. Далі 5р Генерують захисне електромагнітне поле, котре виконує також і функцію орієнтування вимірювальним ю інструментом на присутність об'єкту, розміри якого необхідно вимірювати. Параметри електромагнітного поля, як які відповідають входженню у вимірювальну зону, реєструють індукційним відчутником, який є у вимірювальному інструменті. При цьому реєструють торкання еталона-калібра при підході вимірювального інструмента з протилежних боків для визначення координат точки торкання, за якими визначають довжину еталону в системі дв Координат верстата. Градієнт точності вимірів координат визначають за зміною параметрів електромагнітного поля, котре впливає на об'єкти вимірювання. При цьому обчислюють різницю вимірів відносно заданого крокуIn the second case, it is possible to create a highly stable gauge of a standard length (or several such gauges of different lengths), using which, in combination with systems for touching the tool to the part, it would be possible to carry out express diagnostics of machine tools in different parts of the working space of the machine tool with high speed and convenience, that is, to create gradiometer for positioning accuracy of machine tools. o According to the proposed method, a device implementing the method is installed on the working table of the machine, with Я5" standards-gauges of length in such a way that they coincide with the direction of the coordinate axes of the machine. Next, 5p Generate a protective electromagnetic field, which also performs the function of orienting the measuring tool to the presence of the object whose dimensions need to be measured. The parameters of the electromagnetic field, which correspond to entering the measuring zone, are registered by the induction sensor, which is in the measuring instrument. At the same time, the touch of the standard-gauge is registered when the measuring tool approaches from opposite sides to determine the coordinates of the point of contact, by which the length of the standard is determined in the machine coordinate system. The gradient of coordinate measurement accuracy is determined by changing the parameters of the electromagnetic field affecting the measurement objects. At the same time, the difference in measurements relative to the given step is calculated
Р» позиціювання градієнтоміра на столі верстата по відповідної координаті, тобто, наприклад, для координати Х: дао, - ле 60 де Ц(х) - результат вимірювання еталон-калібру довжиною І Кк по координаті Х системою ЧПК верстата.P» positioning of the gradient meter on the table of the machine according to the corresponding coordinate, i.e., for example, for the X coordinate: dao, - le 60 where Ts(x) is the result of measuring the standard gauge length I Kk along the X coordinate by the machine tool's CNC system.
Оскільки верстати мають неточності у позиціюванні робочих органів руху по координатах, то отриманий результат вимірювання - | «х) завжди буде відрізнятися від зразкової довжини - | Кк, до того ж, у більшу сторону.Since the machines have inaccuracies in the positioning of the working bodies of the movement according to the coordinates, the obtained measurement result is | "x) will always differ from the standard length - | Kk, besides, in a bigger direction.
Згідно пропонуємого способу похибка руху буде мати лінійний характер в залежності від координати в межах довжини І! « еталон-калібру. 65 Таким чином, для виконання точного руху необхідно враховувати дгаді наступним чином.According to the proposed method, the movement error will have a linear character depending on the coordinate within the length of I! « caliber standard. 65 Thus, in order to perform a precise movement, the dhadi must be taken into account as follows.
ШУSHU
1--агкавд., де | (х) - шлях, який повинен зробити координатний рушій верстату власній системі обчислення для того, щоб реальний шлях руху вимірювальною інструменту становив І.1--agkavd., where | (x) - the path that the machine tool's coordinate drive must make by its own calculation system in order for the real path of movement of the measuring tool to be I.
За пропонуємим способом градієнт точності визначають по б-ти векторах трикоординатного простору у протилежних напрямках, себто позитивні та негативні напрямки руху.According to the proposed method, the accuracy gradient is determined by b-th vectors of the three-coordinate space in opposite directions, that is, positive and negative directions of movement.
Таким чином можна вимірювати координати робочих органів верстата, позиціювання об'єктів, точність робочого столу верстата на відхилення від заданих параметрів площинності, прямолінійності напрямних 70 верстата, тощо, та автоматизувати процес вимірювання в просторових координатах.In this way, it is possible to measure the coordinates of the working bodies of the machine, the positioning of objects, the accuracy of the machine table for deviations from the specified flatness parameters, the straightness of the guides 70 of the machine, etc., and to automate the measurement process in spatial coordinates.
Позитивний ефект від способу визначення градієнту точності металообробних верстатів з ЧПК полягає в тому, що підвищують продуктивність роботи обладнання з ЧПК шляхом визначення точності вимірів на підставі аналізу параметрів генеруємого в системі електромагнітного поля та автоматизації визначення розмірів.The positive effect of the method of determining the accuracy gradient of metalworking machines with CNC machines is that they increase the productivity of the equipment with CNC machines by determining the accuracy of measurements based on the analysis of the parameters of the electromagnetic field generated in the system and automating the determination of dimensions.
Пристрій, що реалізує пропонуємий спосіб визначення градієнту точності металообробних верстатів з ЧПК, 75 містить корпус-фундамент 1, котрий у своєму складі має механізм 2 кріплення та базування з базуючими затискувачами 3. У верхній частині корпусу 1 розташовано електрично ізольовану плиту-платформу 4, до якої закріплено еталони-калібри довжини 5 для вимірювання по координатах Х та У. У центрі платформи 4 утворено конусний отвір 6 (фіг.2), у який встановлено калібр 7 змінної довжини по координаті 7 з калібрувальними дисками 8 з елементами 9 кріплення їх до загального вузла калібрів.The device that implements the proposed method of determining the accuracy gradient of metalworking machines with CNC, 75 contains a foundation case 1, which includes a fastening and basing mechanism 2 with basing clamps 3. In the upper part of the case 1, there is an electrically isolated plate-platform 4, to which is fixed with etalons-gauges of length 5 for measurement along the X and Y coordinates. In the center of the platform 4, a conical hole 6 (Fig. 2) is formed, into which a gauge 7 of variable length along the coordinate 7 with calibration disks 8 with elements 9 for attaching them to the general node gauges.
Платформу 4 з калібрами 5, 7, 8 встановлено на силовому столику 10 з діелектричною термокомпенсуючою прокладкою 11 та діелектричною прокладкою 12, яку закріплено пружинами 13 до перегородки 14.Platform 4 with gauges 5, 7, 8 is installed on the power table 10 with a dielectric thermocompensating gasket 11 and a dielectric gasket 12, which is fixed by springs 13 to the partition 14.
Діелектричну термокомпенсуючу прокладку 11 механічно притиснуто до кришки 15 корпусу | пристрою.The dielectric thermocompensating gasket 11 is mechanically pressed to the housing cover 15 | device.
Всередині пристрою встановлено електронний блок 16 формування електромагнітного поля, з'єднуючий електричний кабель 17 якого механічно закріплено до силового столика 10.Inside the device, an electronic unit 16 for generating an electromagnetic field is installed, the connecting electric cable 17 of which is mechanically fixed to the power table 10.
Електронний блок 16 містить генератор 18 (Фіг.3) змінної високої частоти з джерелом 19 живлення. Між « генератором 18 та силовим столиком 10 встановлено трансформатор 20 з баластним опором 21.The electronic unit 16 contains a variable high frequency generator 18 (Fig. 3) with a power source 19. A transformer 20 with a ballast resistance 21 is installed between the generator 18 and the power table 10.
Вимірювальний інструмент 22, який здійснює переміщення по заданій траєкторії (Фіг.4), містить чутливий елемент (сенсор) індукційної котушки обмотки з кільцевим феритовим осердям, яке охоплює різальний інструмент металообробного верстата (див., наприклад, патент 30120 А Україна МКІ В23О 17/09, В 230 11/04,0п. же 12.11.2000).The measuring tool 22, which moves along a given trajectory (Fig. 4), contains a sensitive element (sensor) of an induction coil winding with an annular ferrite core, which covers the cutting tool of a metalworking machine (see, for example, patent 30120 A Ukraine MKI В23О 17/ 09, B 230 11/04, 0p. 11/12/2000).
Пристрій для визначення градієнту точності металообробних верстатів з ЧПК, працює наступним чином. смThe device for determining the accuracy gradient of metalworking machines with CNC, works as follows. see
В корпус-фундамент 1 пристрою встановлюють механізм 2 кріплення та базування з базуючими Й затискувачами 3, які призначені для закріплення та орієнтації пристрою на робочому столі верстата. У верхній частині корпусу | встановлюють електрично ізольовану плиту-платформу 4, до якої закріплюють еталони-калібри см довжини 5 таким чином, що утворено форму "сварги", зорієнтована для вимірювання по координатах Х та У. (Се)In the body-foundation 1 of the device, a mechanism 2 of fixing and basing with basing and clamps 3, which are designed for fixing and orienting the device on the working table of the machine, is installed. In the upper part of the case | install an electrically isolated plate-platform 4, to which standards-calibres of cm length 5 are fixed in such a way that the shape of a "swarga" is formed, oriented for measurement along X and Y coordinates. (Se)
Платформа 4 разом з калібрами 5, 7, 8 утворює єдиний вимірювальний блок, що є змінним. Його встановлено на силовому столику 10, який електрично ізольований завдяки діелектричній термокомпенсуючій прокладці 11 та діелектричній прокладці 12, яку закріплено пружинами 13, які, в свою чергу, спираються на перегородку 14. «Platform 4 together with gauges 5, 7, 8 form a single variable measuring unit. It is installed on the power table 10, which is electrically isolated thanks to the dielectric thermocompensating gasket 11 and the dielectric gasket 12, which is fixed by springs 13, which, in turn, rest on the partition 14.
Діелектричну термокомпенсуючу прокладку 11 притиснуто до кришки 15. Дігелектричну термокомпенсуючу прокладку 11 обирають за товщиною та коефіцієнтами лінійного терморозширення матеріалів таким чином, щоб - с максимально компенсувати вертикальний температурний дрейф корпусу 1 або звести його нанівець. а Для того, щоб захистити пристрій від можливих аварійних ситуацій (наїздів), а також для його швидкого "» пошуку на столі верстата, встановлено генератор 18 змінної високої частоти з джерелом 19 живлення.The dielectric heat compensating gasket 11 is pressed against the cover 15. The dielectric heat compensating gasket 11 is chosen according to the thickness and coefficients of linear thermal expansion of the materials in such a way as to - c maximally compensate for the vertical temperature drift of the housing 1 or reduce it to nothing. and In order to protect the device from possible emergency situations (collisions), as well as for its quick "" search on the machine table, a variable high frequency generator 18 with a power source 19 is installed.
Генератор 18 призначений для створення навкруги вимірювальної частини пристрою (калібри 5, 7, 8) захисного електромагнітного поля, котре с сигналом попередження для системи торкання про наближення інструменту 22 (о) до поверхні вимірювання, для формування команди гальмування руху виконавчих органів верстата. Це юю стосується систем за електромагнітним принципом роботи, як, наприклад, у системі торкання (див., наприклад, патент 30120 А Україна МКІ В 230 17/09, В 230 11/04, он. 12.11.2000). Трансформатор 20 з баластним опором ї 21 призначений для налагодження потужності електромагнітного поля. т 50 Рух інструмента 22 по координатах Х та У відбувається наступним чином (Фіг.4). Для координат Х та У базовими площинами вимірювання є Аз, А», Ва, В», Сі, Со, Ю4, Ю»о, та відстані між ними --ї., які є зразковими, - виконаними з великою точністю.The generator 18 is designed to create a protective electromagnetic field around the measuring part of the device (calibers 5, 7, 8), which with a warning signal for the touch system about the approach of the tool 22 (o) to the measuring surface, to form a command to brake the movement of the executive bodies of the machine. This yuyu applies to systems based on the electromagnetic principle of operation, as, for example, in the touch system (see, for example, patent 30120 A Ukraine MKI V 230 17/09, V 230 11/04, dated 11.12.2000). The transformer 20 with ballast resistance and 21 is designed to adjust the strength of the electromagnetic field. t 50 The movement of the tool 22 along the X and Y coordinates occurs as follows (Fig. 4). For the X and Y coordinates, the basic measurement planes are Az, A", Ba, B", Si, So, Yu4, Yu»o, and the distances between them - i., which are exemplary - performed with great accuracy.
Вимірювальний інструмент 22 входить у торкання з вимірювальною площиною (наприклад, А. - координатаThe measuring tool 22 comes into contact with the measuring plane (for example, A. - coordinate
У-позитивний напрямок руху) і фіксує її координату у пам'яті ЧПК верстата. Надалі інструмент 22 реверсує свій рух і відходить від площини А;, поки не зникає сигнал "Торкання". В момент зникнення сигналу "Торкання" знов з» фіксують координату. Різниця між отриманою координатою та попередньою буде становити похибку в оцінці координати позиціювання, тобто люфт рушійної системи верстата:Y-positive direction of movement) and fixes its coordinate in the memory of the CNC of the machine. Further, the tool 22 reverses its movement and moves away from the plane A;, until the signal "Touch" disappears. At the moment of disappearance of the "Touch" signal, the coordinate is fixed again. The difference between the received coordinate and the previous one will be an error in the estimation of the positioning coordinate, that is, the backlash of the machine’s propulsion system:
А(У2)-А (М) АдіA(U2)-A (M) Adi
Після цього вимірювальний інструмент 22 здійснює рух до площини А», де відпрацьовує аналогічні рухи для 60 цієї площини:After that, the measuring tool 22 moves to plane A", where it works out similar movements for 60 of this plane:
А2(У22)-А2(у11)-:АдоA2(U22)-A2(u11)-:Ado
Далі, позаяк відомі координати за двома площинами А). та А» за відомих координат вхід вихід з торкання та відомої зразкової бази І 3. між якими с можливість шляхом обчислень отримати похибку у відтворені координати позиціювания, а саме: бо А2(У22)-А1(У2)-С АС ю)Next, since the coordinates on two planes A) are known. and A" for the known coordinates of the input and output from the touch and the known sample base I 3. between which it is possible to obtain the error in the reproduced positioning coordinates through calculations, namely: А2(У22)-А1(У2)-С АС ю)
Аг(у1)-А1(И4)- АЮ)Ag(y1)-A1(Y4)- AYU)
За таким способом відпрацьовують виміри за іншими площинами, тобто В.4-Во, С4-Со, 04-Юю. При цьому, якщо рух вздовж вимірювального зразкового розміру ГІ. 3, здійснюють за напрямком від А. до А». що відповідає позитивному напрямку руху, то рух від Су до Со відповідає негативному напрямку по координаті У. Аналогічно від Ві до Во є позитивний напрямок руху, а від 0/4 до ЮО» є позитивний напрямок по координаті Х. Такий спосіб руху дає можливість оцінювати похибки позиціювання пов'язані з напрямком руху робочої поверхні столу верстата, позаяк існує різниця у похибках руху за різними напрямками.According to this method, measurements are practiced on other planes, i.e. B.4-B0, C4-Со, 04-Юю. At the same time, if the movement along the measuring sample size GI. 3, carried out in the direction from A. to A". which corresponds to the positive direction of movement, then the movement from Su to So corresponds to the negative direction along the Y coordinate. Similarly, from Vi to Vo there is a positive direction of movement, and from 0/4 to ХО" is a positive direction along the X coordinate. This way of movement makes it possible to evaluate positioning errors are related to the direction of movement of the working surface of the machine table, since there is a difference in movement errors in different directions.
Пропонуємий пристрій забезпечує високу швидкодію вимірювань та наявність люфту у двох напрямках. Для 7/0 цього є можливість використовувати технологічні мірні виступи "скарги" (Фіг.5). При цьому визначають координати входу та виходу інструмента 22 з "Торкання", як у попередньому випадку. Товщина виступу не є критичною та високоточною при вимірюванні люфта, бо це не впливає на точність отримання його розміру.The proposed device ensures high speed of measurements and presence of backlash in two directions. For 7/0, it is possible to use technological measuring protrusions of "complaint" (Fig. 5). At the same time, the coordinates of the entry and exit of the tool 22 from "Touching" are determined, as in the previous case. The thickness of the protrusion is not critical and highly accurate when measuring backlash, because it does not affect the accuracy of obtaining its size.
Товщина виступу буде впливати лише на точність визначення розміру у цій частині робочого простору.The thickness of the ledge will only affect the accuracy of sizing in that part of the workspace.
По координаті 7 вимірювання здійснюють за схожим принципом (фіг.б, 7). Особливістю цих вимірювань є те, 7/5 що хоча б одна з координат Х або У непорушна. Вимірювання може бути здійснено двома основними шляхами.At coordinate 7, measurements are carried out according to a similar principle (fig. b, 7). The peculiarity of these measurements is that at least one of the X or Y coordinates is intact. Measurement can be done in two main ways.
Позаяк у вимірювальному калібрі 7 по координаті 7 каліброваними є диски 8 та циліндричний калібр 7, то і розміри (товщина, довжина), які утворені при збиранні фігури, похідної форми, є відповідно зразковими, себто І 5 та Із.Since in the measuring gauge 7, the disks 8 and the cylindrical gauge 7 are calibrated according to the coordinate 7, then the dimensions (thickness, length) that are formed during the assembly of the figure, the derived form, are respectively exemplary, i.e. I 5 and Iz.
У першому - вимірювання здійснюють за тим же принципом, що і по координатах Х та У (Фіг.5), тобтоIn the first - measurements are carried out according to the same principle as for X and Y coordinates (Fig. 5), i.e
Вимірювання здійснюють від базової площини Е. до Ро та від Е- до Е» з врахуванням товщини дисків 8 та відстані / 2 (фіг.б). Другий - с комбінація вимірювань внутрішнього розміру І» та зовнішньою І з (Фіг.7). Першим шляхом отримують люфт та точність виконання розміру, а за другим - швидкісне визначення люфта і, при бажанні, похибки розміру, як у попередніх випадках (Х, М).Measurements are made from the base plane E. to Po and from E- to E" taking into account the thickness of the disks 8 and the distance / 2 (fig. b). The second is a combination of measurements of the internal size of I" and external I of (Fig. 7). By the first method, the backlash and the accuracy of the size are obtained, and by the second - the quick determination of the backlash and, if desired, the size errors, as in the previous cases (X, M).
Пропонуємий спосіб та пристрій для визначення градієнту точності металообробних верстатів з ЧПК у Ппорівнянні з прототипом дає можливість за досить простих апаратурних рішень значно підвищити швидкодію системи і, як наслідок, підвищити межу точності, яку отримують у такий спосіб. Як довели експериментальні « дослідження, точність роботи таких систем у 2.5-4 рази вища за наведені аналоги.The proposed method and device for determining the accuracy gradient of metalworking machines with CNC in comparison with the prototype makes it possible to significantly increase the speed of the system and, as a result, to increase the accuracy limit obtained in this way with fairly simple hardware solutions. As experimental studies have shown, the accuracy of such systems is 2.5-4 times higher than the given analogues.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2003032421A UA62421A (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Method and device for definition of precision gradient of metal-working machines with numeric control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2003032421A UA62421A (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Method and device for definition of precision gradient of metal-working machines with numeric control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA62421A true UA62421A (en) | 2003-12-15 |
Family
ID=34392045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2003032421A UA62421A (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Method and device for definition of precision gradient of metal-working machines with numeric control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA62421A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104669062A (en) * | 2013-12-02 | 2015-06-03 | 昌河飞机工业（集团）有限责任公司 | Automatic detecting and mistake-proofing method and device thereof based on Renishaw probe |
-
2003
- 2003-03-20 UA UA2003032421A patent/UA62421A/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104669062A (en) * | 2013-12-02 | 2015-06-03 | 昌河飞机工业（集团）有限责任公司 | Automatic detecting and mistake-proofing method and device thereof based on Renishaw probe |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Maisano et al. | Indoor GPS: system functionality and initial performance evaluation | |
| Lashmanov et al. | High-precision absolute linear encoder based on a standard calibrated scale | |
| CN110530296A (en) | A kind of line laser fix error angle determines method | |
| CN107687809B (en) | Method and device for checking positioning machine based on tracking laser interferometer | |
| Murugarajan et al. | Measurement, modeling and evaluation of surface parameter using capacitive-sensor-based measurement system | |
| CA1336532C (en) | Probe motion guiding device, position sensing apparatus and position sensing method | |
| Saadat et al. | Measurement systems for large aerospace components | |
| Potdar et al. | Performance characterisation of a new photo-microsensor based sensing head for displacement measurement | |
| Lee et al. | Development of a six-degree-of-freedom geometric error measurement system for a meso-scale machine tool | |
| Liu et al. | Measurement of three-dimensional information by single eddy current displacement sensor | |
| JP6203502B2 (en) | Structure and method for positioning a machining tool relative to a workpiece | |
| UA62421A (en) | Method and device for definition of precision gradient of metal-working machines with numeric control | |
| Leão et al. | Magnet alignment on a common girder: development of a length artefact for measurement accuracy improvement | |
| Diakov et al. | Large-scaled details flatness measurement method | |
| Ekinovic et al. | Calibration of machine tools by means of laser measuring systems | |
| Maruyama et al. | Measurement of machine tool two-dimensional error motions using direction-regulated laser interferometers | |
| CN113494890B (en) | Fiber bragg grating strain sensor precision measuring device and method based on FPI interferometer | |
| Zhou et al. | Sensors for intelligent machining-a research and application survey | |
| CN104880147A (en) | Magnetic micrometric displacement platform type corner reflecting mirror laser interferometer and calibration method and measuring method | |
| Ouyang et al. | Ball array calibration on a coordinate measuring machine using a gage block | |
| Chapman | Environmental compensation of linear laser interferometer readings | |
| Tan et al. | Improved accuracy of capacitive sensor-based micro-angle measurement with angular-to-linear displacement conversion | |
| Jywe | The development and application of a planar encoder measuring system for performance tests of CNC machine tools | |
| Böhl | Error Identification and Error Correction for Spindle Test Setups | |
| Liu et al. | The application of the double-readheads planar encoder system for error calibration of computer numerical control machine tools |