Устройство для активного контроля кривизны вогнутых сферических поверхностей

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ КРИВИЗНЫ ВОГНУТЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ(71) Заявитель Белорусская государственная политехническая академия(73) Патентообладатель Белорусская государственная политехническая академия(57) Устройство для активного контроля кривизны вогнутой сферической поверхности формообразующего инструмента, содержащее механизм контроля, устанавливаемый в рабочей зоне станка и содержащий подпружиненный и подвижный в осевом направлении контактный щуп, связанный с измерительным прибором для регистрации контролируемого сигнала, отличающееся тем, что контактный щуп выполнен с выпуклым сферическим торцем и установлен с возможностью концентричного перемещения относительно контролируемой поверхности формообразующего инструмента, исходная кривизна которой равна кривизне сферического торца контактного щупа и противоположна ей по знаку, при этом контактный щуп связан с одной из клемм измерительного прибора, вторая клемма которого связана с формообразующим инструментом, причем для удержания контактного щупа от вращения механизм контроля содержит жестко закрепляемый на неподвижном основании станка кронштейн со сферическим наконечником. Изобретение относится к области контроля кривизны поверхностей деталей в процессе их доводки свободным абразивом и может быть использовано в машино- и приборостроении при изготовлении деталей с прецизионными сферическими поверхностями. Известно устройство, в котором контроль кривизны обрабатываемой поверхности осуществляется ощупывающим датчиком, останавливающим обработку при достижении сферой заданного радиуса 1. Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемого устройства является устройство для контроля кривизны сферической поверхности, включающее в себя формообразующий инструмент и механизм контроля, установленный в рабочей зоне станка и содержащий подпружиненный и подвижный в осевом направлении контактный щуп и две клеммы, связанные с измерительным прибором, предназначенным для регистрации контролируемого сигнала и находящимся вне станка 2. Недостатками как аналога, так и прототипа является то, что в процессе всей обработки получаемую поверхность изделия постоянно ощупывает датчик, в результате повышается износ измерительного щупа и, как следствие, снижается точность контроля. Кроме того, существует большая степень вероятности механического повреждения поверхности самой детали, материалом которой часто является стекло или полимеры. Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, - расширение технологических возможностей устройства. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для активного контроля кривизны вогнутой сферической поверхности формообразующего инструмента, содержащем механизм контроля, устанавливаемый в рабочей зоне станка и содержащий подпружиненный и подвижный в осевом направлении контактный щуп,связанный с измерительным прибором для регистрации контролируемого сигнала, контактный щуп выполнен с выпуклым сферическим торцем и установлен с возможностью концентричного перемещения относительно контролируемой поверхности формообразующего инструмента, исходная кривизна которой равна кривизне контактного щупа и противоположна ей по знаку, при этом контактный щуп связан с одной из клемм измерительного прибора, вторая клемма которого связана с формообразующим инструментом, причем для удержания контактного щупа от вращения механизм контроля содержит жестко закрепленный на неподвижном основании станка кронштейн со сферическим наконечником. На чертеже показано устройство для контроля кривизны вогнутой сферической поверхности формообразующего инструмента. Устройство состоит из стакана 1, на котором через кронштейн 2 с регулирующим элементом 3 установлен подпружиненный в осевом направлении, твердосплавный контактный щуп 4 с выпуклой сферической поверхностью, жестко связанный с клеммой измерительного прибора. При этом стакан 1 через подвижную втулку 5 смонтирован на диэлектрическом патроне 6 шпинделя станка (например, модели 3 ШП-350 М) и шарнирно связан с его основанием посредством кронштейна 7 со сферическим наконечником 8. Контактный щуп 4 установлен концентрично контролируемой сферической поверхности инструмента 9, к которому подключена вторая клемма измерительного прибора. При этом инструмент 9 имеет возможность совершать возвратно-вращательные перемещения с помощью поводка 10 (изолированного от станка) по обрабатываемой поверхности детали 11, закрепленной на наклеечном приспособлении 12. Последнее, в свою очередь, установлено на шпинделе 6 станка. Перед началом работы устройства производятся следующие настроечные действия. Подвижной втулкой 5 достигается точная взаимная ориентация сферических поверхностей контактного щупа 4 и инструмента 9. Регулирующим элементом 3 обеспечивается совпадение их центров кривизны в точке ОВ. В исходном состоянии радиус кривизны сферической поверхности инструмента 9 максимально соответствует кривизне контактного щупа 4 и противоположен ей по знаку, регистрируемая при этом величина отклонения радиусов кривизны относительно друг друга для измерительного прибора является эталонной. Устройство работает следующим образом. При включении привода станка (на чертеже не показан) шпиндель 6 с наклеечным приспособлением 12 и деталью 11 начинает совершать вращение относительно неподвижного стакана 1 и сферического контактного щупа 4. Тот же привод вызывает возвратно-качательные перемещения верхнего инструмента 9 через поводок 10. Кроме того, верхний инструмент 9 получает вращение за счет сил трения с поверхностью детали 11. При доводке верхний инструмент 9 периодически выходит за край обрабатываемой детали 11, в момент 4584 1 свободного соприкосновения контролируемой поверхности инструмента 9 и контактного щупа 4 производится измерение величины омического сопротивления. В процессе обработки детали 11 происходит изменение кривизны контролируемой поверхности инструмента 9, что приводит к изменению упомянутой величины омического сопротивления, эти изменения постоянно регистрируются измерительным прибором и сравниваются с эталонным значением. Для предотвращения движения контактного щупа 4 вокруг оси симметрии наклеечного приспособления 12, вызванного вращением шпинделя 6 станка, предусматривается использование кронштейна 7 и сферического наконечника 8. Дополнительными преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с аналогом являются следующие моменты 1) периодическое соприкосновение сферической части щупа с рабочей поверхностью инструмента (притира) позволяет уменьшить износ одновременно как одного, так и другого элементов контактной пары и повышает точность контроля 2) использование данного устройства делает возможным управление процессом обработки и может послужить основой для создания оборудования с системой активного контроля радиуса обрабатываемой сферической поверхности. Источники информации 1.2639277, 1990. 2.264185 1, 1989. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.