Положение вершины инструмента определяют на специальных приборах. Набор из вспомогательного и режущего инструмента устанавливают и закрепляют на приборе (рис. 4.5) в подставке, имитирующей присоединительные (под инструмент) поверхности шпинделя или суппорта станка. Приборы имеют подвижную каретку, которая может перемещаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях: одновременно по линейкам можно отсчитывать численные значения перемещений каретки. Начало отсчета каждой из линеек совмещено с положением отсчетной точки. На верхней каретке находится устройство (микроскоп, проектор, индикатор, шаблон или другое измерительное средство), с помощью которого фиксируется момент совмещения заданного и фактического положений вершины режущего инструмента.
При проверке мерных инструментов перекрестие проектора устанавливают в точку с требуемыми координатами, инструмент досылают до базовых поверхностей инструментальной державки и закрепляют. При работе промежуточными инструментами приборы используют не для наладки инструмента, а для определения фактических значений его координат (Wx, и Wz).
С помощью оптических приборов можно проверять правильность и точность исполнения режущей части инструмента. На экране проектора (рис. 4.6) изображаются режущие части резцов и сверла. Используя поворот перекрестия подвижного экрана, можно проверить значения главного (j) и вспомогательного (j1) углов в плане, а с помощью кольцевых линий – значение радиуса при вершине. Правильность угла заточки сверла и отклонение от симметричности кромок можно наблюдать визуально.
Ценным качеством прибора является возможность контроля размеров и расположения зачистной режущей кромки, которой снабжаются многие финишные инструменты (резцы, развертки). Эта кромка имеет небольшую длину, а вспомогательный угол в плане (j1) составляет всего 0 – 2°, причем в большинстве случаев допуск на угол задается односторонним, и не превышает нескольких минут.
Оптическая система прибора АНИС-75 для наладки инструмента вне станка (рис. 4.7) имеет 10-кратное увеличение. Информация о направлении и перемещении оптической системы фиксируется на пятиразрядных табло цифровой индикации. Оптическая система представляет собой эпидиаскоп, работающий в проходящем свете. Теневое изображение инструмента, отразившись в системе зеркал, проецируется на матовый стеклянный экран с нанесенным на нем перекрестием. Оптическая система настраивается по эталону. Время наладки одного инструментального блока на приборе АНИС-75 не превышает 2 мин.
Автоматизированное микропроцессорное устройство для наладки и контроля режущего инструмента к станкам с ЧПУ имеет следующую схему (рис. 4.8): на тумбе 8 помещен поворотный стол 7. На столе закреплены стойки, базовые отверстия (поверхности) которых соответствуют базовым отверстиям (поверхностям) под режущий инструмент у тех или иных моделей станков с ЧПУ. На тумбе смонтированы также оптическое контрольное устройство 5 с экраном и система кодирования информации 4, включающая мини-ЭВМ. На стеллаже 1, прикрепленном к тумбе, установлены устройство печати 3 и перфоратор 2.
Режущий инструмент, закрепленный в оправках, подводится к устройству на специальной тележке 11, имеющей стеллаж 10 под инструмент. На столиках 9 тележки размещают необходимую для наладки и контроля инструмента техническую документацию, универсальные средства контроля и т.д.
Для наладки (контроля) инструмент с оправкой крепят в гнезде стойки 6, размещенной в рабочей позиции стола 7. В этой стойке закрепленный режущий инструмент находится в положении, аналогичном положению, которое он будет занимать в шпинделе станка перед началом работы. Оптическое контрольное устройство 5 позволяет определить (по экрану) положение рабочей точки (вылет) инструмента по соответствующим осям, т.е. значения коррекции по диаметру и длине. Эти значения вместе с кодом оправки и инструмента вводятся через клавиатуру в память мини-ЭВМ системы кодирования.
После проверки всех заданных инструментов и введения коррекции на каждый инструмент по команде с пульта системы 4 печатающее устройство выдает бланк наладки инструмента для данного станка. Одновременно всю информацию по коррекции можно получить на перфоленте от перфоратора 2. С этой перфоленты данные по коррекции инструмента вводят в УЧПУ станка при подготовке его к работе.
В условиях автоматизированного производства контроль инструмента полностью автоматизирован. Обычно контроль сочетают с предварительной наладкой инструментальных блоков, с комплектацией инструментальных магазинов и обязательно с кодированием инструмента.
В оптико-электронной измерительной машине (рис. 4.9) инструмент в зажимной патрон измерительного устройства подается из палеты специальным роботом. Специальное устройство служит для опознавания инструмента по его коду. Управляющая процессом измерения ЭВМ вызывает из библиотеки все данные об инструменте: число режущих пластин, заданные углы пластин, их форму, размеры и т.п.
Оптическое устройство машины работает по принципу проходящего света. При этом замеряются не только длина и диаметр инструмента, но и угол поворота – по позициям, заданным в измерительной программе.
Из отдельных шагов замера ЭВМ создает кажущееся изображение инструмента и сравнивает его с заданным. По отклонениям (например, вследствие изнашивания инструмента) ЭВМ определяет пригодность инструмента для дальнейшего использования. После контроля необходимые параметры инструмента, в частности координаты центра режущей части и др., передаются в память основной ЭВМ, а также в УЧПУ, фиксируются на периферийном устройстве или специальным кодом записываются на кодоносителе самого инструмента.
Если параметры записываются на кодоносителе самого инструмента, уже сам инструмент будет являться своеобразным программоносителем информации о себе са
мом. Такой вариант считается в настоящее время наиболее удобным, что резко упрощает систему обмена информацией между элементами производственного комплекса, сокращает и упрощает информационные потоки между инструментальными складами, участками контроля и наладки инструмента, системами ЧПУ и др. Кроме того, этим обеспечивается активный диалог между УЧПУ станков и системами инструментообеспечения без какой-либо компьютерной сети между объектами ГПС.
Каждый инструментальный блок (рис. 4.10) имеет носитель информации полупроводникового типа с электрически стираемой программируемой памятью. Он оформлен в виде миниатюрной вставки и крепится сверху в гнездо инструментального блока. Информация на микросхему вставки передается через пять контактных входов, имеющихся на верхней плоскости вставки. В эти входы при записи или считывании информации входят пять штырей специальной считывающей головки. Такими головками должны быть оснащены приборы и устройства контроля и кодирования инструмента на инструментальном складе, на участке подготовки и наладки инструмента и магазины инструмента у каждого станка с ЧПУ.
Информационная емкость вставки инструментальных блоков достаточно велика. В двоично-десятичном коде во вставке можно хранить 256 кодовых цифр со знаками «плюс» – «минус». Это позволяет в каждом инструментальном блоке записать:
· его кодовый номер;
· номер инструмента в управляющей программе и номер самой программы;
· позицию инструмента в магазине;
· размеры инструмента;
· расчетные данные о стойкости и т.д.
Одновременно на период эксплуатации инструмента на вставку можно записывать различную статистическую информацию (общее время работы, уровень сил резания, причину поломки и т.д.), что обеспечит через инструмент своеобразную обратную связь в линии «станок – инструментальный склад – участок подготовки – инструмент».
Это способствует децентрализации информационных потоков по инструменту, поскольку каждый станок связывается с инструментальным складом индивидуально и снабжается инструментом (в зависимости от режимов и характера работы) напрямую, минуя центральную ЭВМ.
Естественно, что рассмотренная система кодирования инструмента требует определенной организации в инструментообеспечении оборудования.