Научная статья на тему 'Интеллектуальный токарный резец с приборами активного контроля температуры зоны резания, размеров изделия и параметров формы его поверхности'

Интеллектуальный токарный резец с приборами активного контроля температуры зоны резания, размеров изделия и параметров формы его поверхности Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
198
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
ТОКАРНЫЙ РЕЗЕЦ / СТРУЯ ЖИДКОСТИ / АКТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ / КАПЛЯ / ЛОМКА СТРУЖКИ / LATHE CUTTER / LIQUID JET / ACTIVE CONTROL / DROP / THE BREAKING OF THE CHIPS

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Леун Евгений Владимирович

В статье представлен интеллектуальный токарный резец с тремя приборами активного контроля (ПАК). В первом ПАК температуры зоны резания fрез в нее направляется струя смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), используемая также и для передачи ИК-излучения λ1(fрез) как по «жидкому» световоду из зоны резания к пирометру для измерения температуры. Также в струе формируются с периодом Λстр бегущие утолщения, вырастающие к концу струи до капли диаметром до 2-х диаметров струи, которые бьют «дробью» по образующейся стружке для ее ломки с увеличением силы давления струи до ≈ 2,7 крат. Во втором ПАК измеряется размер изделия за счет совместной работы низкои высококогерентного измерителей перемещения соответственно в малом Δl1 и большом Δl2 диапазонах измерений. В третьем ПАК представлен пример применения метода теневого сечения для измерения параметров формы его поверхности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Леун Евгений Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

A lathe cutter with integrated active control devices the temperature of the cutting zone, dimensions of the detail and the shape of its surface

The article presents a lathe cutter with three active control devices (ACD). In the first ACD the temperature of the cutting zone tcut it is directed jet of cutting fluid (coolant) optionally used also for the transmission of IR radiation Xl(tcut) how «liquid fiber» from the cutting zone to the pyrometer for temperature measurement. Also in the jet are formed with a period Λjet running thickening, growing by the end of the jet to drop with a diameter of up to 2 diameters of the jet that hit the «shot» produced chips for her break-up with increasing pressure power jet to ≈ 2,7 times. The second ACD is measured by the dimension of detail by working together with lowand high-coherence a measure of the displacement, respectively, for small Δl1 and large Δl2 ranges. In the third ACD method is implemented shadow section for measuring the shape of its surface.

Текст научной работы на тему «Интеллектуальный токарный резец с приборами активного контроля температуры зоны резания, размеров изделия и параметров формы его поверхности»

УДК 621.9.025:681.786.23:681.786.5

Е. В. ЛЕУН

АО «НПО Лавочкина», Московская область, г. Химки

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ТОКАРНЫЙ РЕЗЕЦ С ПРИБОРАМИ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗОНЫ РЕЗАНИЯ, РАЗМЕРОВ ИЗДЕЛИЯ И ПАРАМЕТРОВ ФОРМЫ ЕГО ПОВЕРХНОСТИ

В статье представлен интеллектуальный токарный резец с тремя приборами активного контроля (ПАК). В первом ПАК температуры зоны резания /рез в нее направляется струя смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), используемая также и для передачи ИК-излучения ) как по «жидкому» световоду из зоны резания к пирометру для измерения температуры. Также в струе формируются с периодом Лстр бегущие утолщения, вырастающие к концу струи до капли диаметром до 2-х диаметров струи, которые бьют «дробью» по образующейся стружке для ее ломки с увеличением силы давления струи до « 2,7 крат.

Во втором ПАК измеряется размер изделия за счет совместной работы низко- и высококогерентного измерителей перемещения соответственно в малом А/1 и большом Д/2 диапазонах измерений. В третьем ПАК представлен пример применения метода теневого сечения для измерения параметров формы его поверхности.

Ключевые слова: токарный резец, струя жидкости, активный контроль, капля, ломка стружки.

Введение. В ракетно-космической отрасли, приборо-, станко- и машиностроении повышение производительности труда невозможно без использования средств автоматизация, одним из представителей которых являются приборы активного контроля (ПАК). За последнее время для металлообрабатывающих станков было разработано семейство контактных ПАК размеров изделий на основе лазерных измерителей перемещений и измерительных наконечников (в дальнейшем — наконечники) из высокопрочных и оптически прозрачных материалов [1—4], лучшими из которых по разным критериям являются сапфир и родственный ему рубин.

Также был создан универсальный ПАК для контактных и бесконтактных измерений [4]. Кроме того, было разработано семейство гидроструйных ПАК [5, 6], использующих струю жидкости, например, смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в качестве т.н. «гидравлического» наконечника. С учетом этого стало возможно встраивать ПАК как датчики обратной связи в инструмент: резцы, сверла, фрезы и др. Данная статья представляет токарный резец с тремя ПАК: температуры зоны резания 1-рез, размеров изделия и параметров формы его поверхности.

1. Конструкция токарного резца. Разработанный токарный резец (рис. 1) имеет два сквозных продольных канала: верхний и нижний соответственно над главной режущей кромкой и под ней. ПАК температуры зоны резания tpeз реализован

с помощью верхнего канала, в котором струйной головкойс возбуждением бегущих вибрационных колебаний формируется поток СОЖ, направля-еямый форсункой в виде модулируемой струи на главную режущую кромку резца. Верхний канал также оптически соединен с входом пирометра, измеряющим температуру зоны резания tpeз за счет приема от нее идущего по струе в обратном направлении ИК-излучения А,^ ).

Отверстие нижнего канала выходит на главную заднюю поверхность резца, заканчиваясь герметично установленным сапфировым окном параллельно касательной поверхности изделия, образуя с ним зазор до 2 — 5 мм.

ПАК размеров изделия состоит из низко- и высококогерентного измерителей перемещения, второй из которых вынесен за пределы резца, а первый установлен с тыльной стороны сапфирового окна. Рядом с ним также установлен отражатель для высококогерентного измерителей перемещения.

Кроме того, в нижнем канале размещен и ПАК параметров формы поверхности изделия, состоящий из излучателя и регистратора, установленных с тыльной стороны сапфирового окна.

Подробное описание принципов действия трех упомянутых ПАК представлено далее.

2. Активный контроль температуры зоны резания и ломка стружки. Активный контроль температуры зоны резания tpeз реализуется за счет создания направленной в зону резания струи СОЖ,

Рис. 2. Схема измерения температуры зоны резания 1рез

и ударного воздействия модулируемой струи СОЖ на стружку для ее ломки и (1ут1, 1п1. — первые, вторые и третьи утолщения и перешейки)

Рис. 1. Схема интеллектуального токарного резца в процессе обработки изделия и контроля параметров обработки и изделия

использующеися помимо смазки и охлаждения также в качестве т.н. «жидкого световода» для передачи теплового ИК-излучения ^(f ) в обратном направлении: от зоны резания через струю СОЖ к пирометру для измерения.

Кроме того, в струе СОЖ возбуждаются бегущие продольные вибрационные колебания для усиления её ударного воздействия при ломке стружки. В процессе обработки изделия струя СОЖ подаваемая струйной головкой с давлением P0, излучается к зоне резания форсункой, размещенной в верхнем канале резца, с нарастающими по диаметру каплевидными утолщениями (рис. 2).

Эти возможности реализуются струйной головкой (рис. 2, 3) за счет создания вибрационных колебаний частотой f , как правило, звукового диапазона, т.е. до 20 кГц, с приближением к режиму вынужденного капиллярного распада струи (ВКРС) СОЖ.

Режим ВКРС жидкостей применяется для формирования направленных монодисперсных капельных потоков в космических капельных холодильниках-излучателях (КХИ) высокоэнергетических космических аппаратов. Его особенности исследованы теоретически [7 — 9] и экспериментально в космосе: модели КХИ на орбитальной станции «Мир» в 2000 году, «Капля-2» на международной космической станции с участием космонавта РФ Артемьева О. Г. [10]. Отработкой конструкций КХИ активно занимаются ракетно-космические организации: ОАО «РКК «Энергия» (Королев), ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» (Москва), ФГУП «ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» (Самара), Центр космических технологий Московского авиационного института [11, 12].

Однако для работы в данном токарном резце используется цельная нераспавшаяся часть струи СОЖ общей длиной ¡стр с периодической последовательностью бегущих с длиной волны Лстр и изменяющихся по диаметрам: возрастающих утолщений и уменьшающихся перешейков соответственно. И к концу струи они имеют следующие предельные формы:

1) отрывающейся капли диаметром d , выполняющей функцию движущегося ударного тела для ломки стружки;

2) перешейка между отрывающейся каплей и струей СОЖ для передачи ИК-излучения из зоны

Рис. 3. Образование каплевидных утолщений в струе СОЖ (пирометр не показан)

резания по струе в обратном направлении для измерения í .

^ рез

Капиллярный распад струй зависит от многих факторов, в частности, скорости истечения астр, частоты генератора —ен (с возможным наличием резонансных частот), амплитудой колебаний, вязкости П. В соответствии теорией Рэлея выведены основные характеристики струи [7 — 9]:

— диаметр формируемых капель d

d = 1,145d (2 V k f33 - 2d

кап ' anp\ Im/ с

(1)

— длина нераспавшейся части струи ¡стр, определяемая моментом достижения амплитудой возмущения значения, равного радиусу струи г :

l = -"■ln

стр

С

I m

1,03Го05 ln

(2)

— длина в иё>рац ион ных волн Лстр, бегущих по с тру е:

%d

А = - с"1!

2ko.

1—

р -r v

I стр стр

ск=роСТЬ отрЫВ2ЮЩ=ХСЯ каптль VKan

2,2dC"p; (3)

1--

р - r

г с"

(4)

ра

где Wм н —^ — число ВеГора, о — поверхностное ст

натяжение жидкосаи; ут — максгмальное значение инкремента неустойчигосам; а — плотность жидкости; кт — максимальное значение ;е зразм ерного волнового чиола.

В соответствии с теорией Рэлея, струя имеет минималтную длину ари максимальном значении инкремента неустойчивости ут, которого он

8

0

0

ик-

излучение

^lftpei)

а)

б)

ИК-излучение

^l(tpLTl)

f 4~ЗП/2

Рис. 4. Формы конца модулируемой струи, контактирующего с зоной резания, при приеме ИК-излучения ез) для четырех фазцикла

достигает, в свою очередь, при волновом числе k = 0,697.

m

В связи с тем что в основе разработанного резца используется нераспавшаяся часть струи без ее капиллярного распада на капли, то в дальнейшем будет использоваться более корректная группа терминов: модуляция струи, модулируемая струя, струя с модуляцией и т.п.

2.1 Прием и передача ИК-излучения модулируемой струей жидкости для пирометрического измерения температуры зоны резания.

В процессе обработки изделия модулируемая струя СОЖ направляется форсункой к зоне резания. При измерении температуры ИК-излучение из зоны резания следует в обратном направлении: зона резания ^ струя ^ пирометр, где конец струи выполняет функции входного окна, т.н. оптического адаптера для введения ИК-излучения A,,(f ) из зоны резания в тело струи, а сама струя — «жидкого» световода, передающего это излучение к пирометру.

Так как по струе СОЖ бегут волны с чередующимися каплевидными утолщениями и перешейками (рис. 4), то можно допустить, что диаметр входного окна d в каждом цикле синусоидально меняется от минимального значения для перешейка (рис. 4а) с domi min х 0 до максимального (рис. 4б), соответствующего отрывающейся от струи капли с диаметром d х d х 2d и обратно.

^ 1 окн max кап стр 1

На рис. 4 показаны четыре варианта формы конца струи при введении ИК-излучения в тело струи для четырех фаз цикла с шагом п/2: ф, = 0, ф2 = п/2, Ф3 = п, ф4 = 3п/2. Значения интенсивностей ИК-излучения / (ф) для этих фаз находятся в следующих соотношениях: Фз) > /,ы*((Р2) > 'выхЫ > > I (Ф,).

выху т 1'

Определим влияние из менений форвы конца струи на параметры выходноеи оптического сигнала, в первую очередь, его переменной составляющей.

Итак, в общем слунае при монотонном возрастании амплитуды колебаний [8] функцию диаметра струи от бегущих колебаний можно записать в виде

ВиР (t) и И-Вир- «х(2и-fcmp - t + Ф) , (5)

где fcm

2,2В„

частота циклои формирующих-

ся утолщянии и переыоеиков.

Интонсивносяь пытока ИК-излучения, передаваемая нн яход пиооуетра с выхода струи 1вьх, про-порцитнальон плоыца,ад её круглого поперечного сечения окна 8Сор я —ук-ц 04временная составляющая

сигнала / завыоит от формы конца струи с коор-динаяой 1=1СоТ явлыющейся входным окном «жидкого» соеыоооыа диаметром йон, и записывается в следующем ттыде:

и-в2

4ВсИр six^- fcp -1 + Ф).

(6)

Квадраи синуса хы иажиется косинусом двойного

. и ИсьиИа угла: six а в-, и тогда выражение (6) упро-

щается: ь

- 2ВИр cos (р и - /„,/ + в 2Blp Cbs (2и - fcmp -t + Ф') е

(7)

где Лыц = яКтТ и ф'я0ф — т.н. гидроструйные мо-дуляцитнныт аастота и фаза.

В пол^онням уровнении (7) в результате амплитудной! модукции ывета, возникающей от модуляции сяруи ФТОЖ, переменная составляющая 1вых имеет удтоенные частоту / и фазу ф' с двойным понижениея амплитуты сигнала.

Получеу[ные расчеты позволяют использовать методы фяыового детектирования, в т.ч. с использованием фаз овой автоподстройки частоты для выделения п тле зного сигнала с увеличением соотношения сигнак/шум и повышения точности пирометрически:: из мереыий. При расчетах с учетом уд-воыняя частоты длясочетания параметров: диаметр струи й =1 мм и з = 25 м/с частота принимает

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 ^ стр стр 1

значение Г я 22,7 кГц.

стр 1

Ояредтлим минимальный диаметр перешейка формирыемыд при каплеобразовании для обеспечения возможности передачи ИК-излучения в ды апазтн е длин волн -2,0 — 8,0 мкм, используемом дляпирометрического измерения температуры в диапазоне температур 20 — 250 °С, наиболее характерном при токарной обработке с применением СОЖ.

89

Параметры стауи, с чг^с^смисас^ти, аоотношение между длиной волны отаеики X , которую следует принять равной У,0 г^:смм, та диаметром нерешейка йпер, передающего ИК-изумчение подобно световоду, определяются выражинием:

Сила давления струи р диаметром d на по-

^ 1 J стр = 1 стр

/ = иd„e Jn2 -П2/V■

(8)

2,4/.

пее од

для маломодового режима нередачи света

7/

^Ц2 -1

(9)

(10)

N = F /F

(11)

F

и р-d

2-v2

кап кап

(12)

верхность известна:

F =

сте

и-р-П„

(13)

где n1 и n2 — показатеот преломления жидкости струи и оболочки, в качестве которой выступает воздух (n2 » 1,0), V— нормализованнал частота.

Полезно определить млнимальное значение dnep min для двух режимов перлоачи света: одномо-дового и маломодовогл т соотчетств.ощими значениями нормализованной частоты V: Vod = 2,4 и V » 7. Для этото преобрщтзч^]^м ]вырщжеоие (8-к двум выражениям:

для одномодового еежима перлщачи света —

После подстанов ни выражений (12) и (13) в уравнение (11) с учето]у[ тосо, чтм дая ]лаиовгзких жидкостей, таких как вода, выражение (4) упрощается к равенству V г

1 ^ кап

N = а

max з

Y

d.

(14)

При использовании в качестве СОЖ воды с л1 = 1,33 для одномодового и маломодового режимов рассчитаны искомыа значения: й .и 7 мкм

1 пер од

и й и 20,2 мни. На осроае этого можно сделамь

пер мл

вывод о том, что зиачение М . явдается, вероят-

пер од ^

но, теоретическим идеалом с трудностями практической реализацри на-г£1 наличстя розличных отклонений, допусксв, погрешоостеу о изменений в процессе работы параметров режимов работы струйной головки, СОЖ и т.п. И такое стремление к идеалу может имстть негативные последствия из-за возможности появления разрыва перешейка с отрывами капела от кснда струи с п—екращением непрерывного про уцесса пирометричесмих измерений температуры зоны резания, нарушения синхронизации при фазовом детектировании при его использовании.

Второй вариант, связанный с маломодовым режимом передачи света, представляется более надежным на практииен Тем не менее даже с учетом этих расчетов эмпирически представляется, что наилучшим для значений диаметра перешейка может быть диапазон и 50—100 мим, роаозуя моого-модовый режим передачи света более надежным при реализации.

2.2 Расчет усолания давления модулируемой струи по отношению к давлению обычной струи.

Для понимания эф Га кте ат ор име нения ладуеи-руемой струи рассчитаем усиление максимальной (в импульсе) силы умавлсимя кепни е к постоянной силе давления струи Fстр, введя т.н. коэффициент усиления давления

Сила удара движущейся капли диаметром й о поверхность описывается выражением, с которым соглашаются большинство исследователей [12, 13]:

а с учетом равенстве! (1) получаем Nmax и 2,7 , демонстрируя существенное усиление силы давления каплевидных утолщений, создчваемых модулируемой струей по сравнению с давлением обычной струи.

2.3 Особенности использования модулируемой струи для ломки стружки.

Зависимость длины нераспавшейся струи ¡^ от скорости истечения струи v является

L L J стр

N-образной функцией [7] с возможностью реализации для одного значения ¡ , трех значений v :

1 ^ стр! l стр

¡ ,(v ,)=¡ ,(v ,)=¡ ,(v ,), при условии, что

стр!v стр1' стр1у стр2' стр!v стр3'' 1 v

v , < v _ < v , (рис. 5a). Наиболее изученным

стр! стр2 стр3 V1 ' J

у этой функции является первый восходя щий участок [AD] со значениями v < 1,5 — 2,0 м/с, наибо-

стр

лее часто используемыми в КХИ.

Однако для современных резцов все же более перспективен второй восходящий участок [EF] с координатой ^стр3; ¡стр1) и чувцественно большими значениями v . Для резцов 0 , должна быть

стр с ! ,

не более 20 — 50 мм. Увеличение силы удара модулируемой струи позволяет в ^/в,7 i ),ПЯ крат уменьшить скорость модулируемой струи СОЖ, например, с 25 — 40 м/с, используемых сейчас, до 15,6 — 25 м/с. При некоторой экстраполяции экспериментально полученных в [9] графиков для разных жидкостей и параметров модуляции струи (рис. 5б), видно, что для ¡стр1 < 20 — 50 мм диапазон скоростей 15,6 — 25 м/с вполне достижим для модулируемой струи, подтверждая возможность использования модуляции струи как для ломки стружки, так по сравнению с традиционной подачей СОЖ в виде напорной струи.

Как следует из вышесказанного, новые дополнительные требования к выбору состава СОЖ определяются двумя ограничениями: малая вязкость жидкости (v и 0) для минимизации значения ¡стр и т.н. окно прозрачности для ИК-излучения в диапазоне длин волн > 2,0 мкм для диапазонов температур применения СОЖ до 250 °С при разных режимах токарной обработки.

Для первого вода является лучшим решением, а для второ го — наоборот, и поэтому компромиссным вариантом может быть применение СОЖ на основе водных растворов.

2.4 Временные параметры режима модуляции струи при ломке стружки.

Период капельных ударов «дробью» Тшп по стружке зависит от скорости течения жидкости v между утолщениями Л , а с учетом v и v

стр J 1 стр J кап стр

и формулы (3) выражение для него можно записать так:

T = Л /v « 2,2d /v .

кап стр кап ' стр стр

(15)

Период образования одной стружки Тструж зависит от ее длины, которая при ее ломке обычно

е

пее мл

90

6

а)

б)

Рис. 5. Зависимости длины нераспавшейся части струи 1 при изменении скорости истечения Устр: в виде ^образной функции (а) [7], для разных жидкостей и диаметров (б) [9]

не превышает 1 и 4—10 мм. Значение, опреде-

^ струж ^

ляемое как Т =1 /з г , обычно существенно

струж струж обр 1

больше Т : Т >>Т и их соотношение можно

кап струж кап

записать выражением: Т = пТ . Выражение для

струж кап

п запишется в виде:

п=Т /Т = з 1 /2,2й -зй ,

струж кап стр струж стр обр

(16)

а значение можно определить для одного из вариантов соотношений: скорости течения струи з =

стр

= 25 м/с, длины стружки 1струж=5 мм, диаметра струи й =1 мм, скорости обработки з г =1 м/с,

стр обр

и тогда получаем п и 57. Это означает, что в процессе образования каждая стружка получит 57 ударов капельной «дробью».

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Активный контроль размеров изделия. Создание ПАК размеров изделия на основе высококогерентных измерителей перемещений, а именно, лазерных интерферометров невозможно из-за нарушений когерентности лазерного излучения, связанного с рассеянием света шероховатой поверхностью обрабатываемых изделий и потоком СОЖ.

Удачным компромиссным решением может быть совместное использование низко- и высококогерентного измерителей перемещений. В качестве первого могут использоваться устройства на основе волоконных низкокогерентных интерферометров [15], триангуляционных датчиков перемещений, устройств на основе эффекта внешней оптической обратной связи в полупроводниковом инжекционном лазере подобно [16] или полупроводникового лазера с модуляцией тока как [17]. Однако для последних трех вариантов не подтверждена возможность использования в качестве среды турбулентного потока СОЖ, поэтому на данный момент первый вариант представляется более перспективным. Подобные устройства уже достаточно хорошо зарекомендовали себя и основаны на обнаружении положения максимума контраста интерференционной картины.

Итак, в данном токарном резце используется совместная работа низко- и высококогерентного измерителей перемещений (рис. 6), а размер изделия Кзд определяется при одноконтактном методе измерении положения 1 его поверхности:

I, = ¡о + М + А4

(17)

Рис. 6. Схема ПАК размеров изделия на основе низко-и высококогерентного измерителей перемещений

где Д11 и Д12 — результат измерений высококогерентного и низкокогерентного измерителей перемещений положения поверхности изделия и резца, 10 — координата нулевой точки системы координат станка.

Волоконный низкокогерентный интерферометр, имея малый диапазон измерений, как правило, не более 10 мм может работать с шероховатой поверхностью и применением СОЖ, определяя текущие положения поверхности изделия с точностью измерений на уровне 0,5—1 мкм в режиме измерения толщины зазора между поверхностями изделия и входного сапфирового стекла.

Высококогерентный измеритель перемещений, обладая большим диапазоном перемещений до 1 — 10 м с более высокой точностью < 0,1 мкм, измеряет смещения первого, а общий результат измерений формируется по результатам измерений обоих интерферометров: ^(Д^) и N (Д12) суммарной точностью измерений, определяемой в основном точностью низкокогерентного измерителей перемещений, не превышая в итоге значений и 0,5—1 мкм.

4. Активный контроль параметров формы поверхности изделия. Вопросы создания ПАК параметров формы поверхности изделия на основе измерений шероховатости и/или угла наклона поверхности изделия были рассмотрены ранее в [4]. В данном разработанном токарном резце подобных задач решаются при регистрации и обработке изображений. Среди таких методов оптического контроля параметров формы поверхности изделия можно выделить стереоскопический, метод светового/теневого сечения (или их разновидность — теневой метод), сопоставительный (метод сравнения) [18].

91

T05&IES CURSOflS

INCH 72ß VHT

а) б)

Рис. 7. Примеры измерений методом теневого сечения [18]: измерения в наклонной плоскости (а), измерения глубины (б)

В рассматриваемом токарном резце реализован метод теневого сечения, востребованный во многих случаях, например, при резьбонарезании (точении резьбы). В нем поверхность изделия освещается под углом световым потоком, формируемым линейкой излучателей и передаваемой оптической системой так, чтобы его светотеневая граница находилась в поле зрения регистратора. Регистрация контрастных границ формируемых теней позволяет измерить отклонения профиля поверхности, в первую очередь, для изделий с регулярным профилем, например, резьбовым или другим подобным. В основе процесса измерений лежит цифровая обработка изображений, а современный уровень технологий позволяет осуществлять это в режиме реального времени. Так, например, операции оконтуривания элементов могут быть реализованы со скоростью до 300 кадров/с [19]. И это значение не является предельным. Для сравнения, при обработке со скоростью вращения изделия 600 об/мин или 10 об/с с использованием такого технического решения появляется возможность достичь дискретности измерений до 30 кадров/оборот детали.

На рис. 7 представлены примеры регистрации и обработки изображений при измерениях методом теневого сечения: измерения в наклонной плоскости (а), измерения глубины (б).

Современные уровень технологий позволяет существенно уменьшить размеры линейки излучателей и регистратора, доведя их до 2—10 мм, а высокоскоростная видеорегистрация может быть осуществлена на основе технологии временной задержки накопления, разработанной для регистрации быстродвижущихся процессов и уменьшения т.н. «смазывания картинки» [20].

Однако высокая эффективность этой технологии предполагает хорошее совпадение касательной контролируемого участка изделия с направлением строк регистратора, а выполнение этого условия обусловливает поворот изображения относительно регистратора или второго относительно первого. Вариантами реализации этого могут быть введение перед регистратором гибкого волоконно-оптического кабеля с возможностью поворота конца освещающего регистратор или поворот самого регистратора относительно изображения. В любом случае вынос регистратора за пределы резца будет наиболее предпочтительным. Однако более подробное об-

суждение этого вопроса выходит за рамки данной статьи и будет рассмотрено в следующих авторских публикациях.

Заключение. 1. На примере разработанного интеллектуального токарного резца показана возможность совмещения независимой работы ПАК температуры зоны резания, размеров изделия и параметров формы его поверхности.

2. Модулирование струи СОЖ бегущими вибрационными колебаниями позволяет формировать режим вынужденного капиллярного распада струи с использованием её нераспавшейся части, направленной в зону резания. Эта часть струи применена в качестве т.н. «жидкого световода» для передачи ИК-излучения ^(f ) из зоны резания для измерения ее температуры fpe3 пирометром.

3. Модуляция струи СОЖ приводит к удвоению частоты модуляции переменной части выходного сигнала ИК-излучения \(f ).

4. Модулирование струи СОЖ также повышает почти до 3 крат импульсную силу давления струи при ломке стружки. Это может быть резервом для поиска компромисса между силой давления, длиной струи l и скоростью струи v .

L J стр L L J стр

5. Рекомендуется состав СОЖ формировать на основе водных растворов.

6. Активный контроль размеров изделия может быть осуществлен за счет совместного применения низко- и высококогерентных измерителей перемещений.

Библиографический список

1. Пат. 2557381 Российская Федерация, МПК В24В49/00, G01B7/12. Способ активного контроля линейных размеров в процессе обработки изделия и устройство для его реализации / Леун Е. В., Леун А. В. № 2013152692; заявл. 28.11.13; опубл. 20.07.15, Бюл. № 20.

2. Леун Е. В. Особенности построения перспективных лазерных способов активного контроля размеров изделий // Х Всерос. науч.-техн. конф., посвящ. памяти гл. конструктора ПО «Полет» А. С. Клинышкова, 30 — 31 мая 2016 г. / ОмГТУ. Омск, 2016. С. 68-74. ISBN 978-5-8149-2316-5.

3. Леун Е. В. Разработка приборов активного контроля размерных параметров изделий с использованием сапфировых измерительных наконечников // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. 2016. № 4 (148). С. 123-127.

4. Пат. 2603516 Российская Федерация, МПК B24B49/04, B24B49/12, B24Q 17/20. Способ измерения линейных размеров изделия, выполненного с впадинами и выступами на поверхности / Леун Е. В. № 2015117471/02; заявл. 08.05.15; опубл. 27.11.16, Бюл. № 33.

5. Пат. 2612349 Российская Федерация, МПК G01B11/02. Струйный способ контроля линейных размеров изделий / Леун Е. В. № 2015145625; заявл. 23.10.2015; опубл. 07.03.2017, Бюл. № 7.

6. Леун Е. В. Гидроструйный интерферометрический способ контроля размеров изделий // Динамика систем, механизмов и машин: материалы X Междунар. IEEE науч.-техн. конф. 2016. № 1, т. 2. С. 101-109.

7. Аметистов Е. В., Дмитриев А. С. Монодисперсные системы и технологии: моногр. М.: МЭИ, 2002. 390 с.

8. Бухаров А. В. Теплофизические проблемы получения стабильных капельных потоков с минимальным разбросом по скорости и размерам капель: дис. ... д-ра тех. наук: 01.04.14. М., 2016. 390 с.

9. Афанасьев В. Н. Монодисперсные потоки капель в те-плообменных аппаратах: дис. ... д-ра техн. наук: 05.14.05. М., 1999. 436 с.

10. Эксперимент «Капля-2 / Сайт космонавта РФ Артемьева О. Г. URL: http://www.artemjew.ru/2014/04/17/foto-kaplya-tbu/ (дата обращения: 26.06.2017).

11. Пат. 2247064 Российская Федерация, МПК B64G1/50, F28D21/00. Капельный холодильник-излучатель / Конюхов Г. В., Коротеев А. А., Нечаев В. Ю., Петров А. И., Железняков А. Г., Баранчиков В. А., Костюк Л. Н. 2003121089; заявл. 14.07.2003; опубл. 27.02.2005, Бюл. № 6.

12. Раубе С. С., Красночуб Е. К., Бронштейн В. М. Струйная модель теплообмена рабочих тел (теплоносителей) и расчет основных параметров капельных холодильников-излучателей перспективных космических аппаратов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2010. № 2. C. 50-61.

13. Московкин В. М., Гахов В. Ф. Физические аспекты капельно-дождевой эрозии // Почвоведение. 1979. № 12.

С. 76-80. '

14. Зверьков М. С. Численные исследования удара кап-

о

ли о твердую поверхность // Природоустройство. 2015. № 2. С

С. 17-20. !

15. Иванов В. В. Развитие методов низкокогерентной во- Ц локонно-оптической интерферометрии: дис. ... канд. физ.-мат. ы наук. Н. Новгород, 2005. 154 с. Е

16. Пат. 2102705 Российская Федерация, МПК G01B21/00. §

И

Устройство для измерения перемещений на основе полупро- № водникового инжекционного лазера с внешней оптической об- ( ратной связью / Котова С. П., Чернышов А. К., Якуткин В. В. ! № 95112195; заявл.12.07.1995; опубл. 20.01.1998. §

17. Пат. 2393427 Российская Федерация, МПК G0^3/08. Лазерный измеритель дальности и перемещений / Соболев В. С., Щербаченко А. М., Харин А. М. № 2009111692; заявл. 30.03.2009; опубл. 27.06.2010, Бюл. № 18.

18. Калиниченко Н. П., Калиниченко А. Н. Визуальный и измерительный контроль. Томск: Изд-во Томского ун-та, 2009. 300 с.

19. Автоматическое распознавание резисторов / Сайт фирмы Altami Software «Программное обеспечение для анализа изображений». URL: http://altamisoft.ru/news/resistors-identification_19.04.12/ (дата обращения: 26.06.2017).

20. Петрошенко М., Соломицкий Д. Технологии компании e2v. URL: http://www.npk-photonica.ru/images/tehnologii_e2v. pdf (дата обращения: 31.05.2017).

ЛЕУН Евгений Владимирович, кандидат технических наук, ведущий инженер АО «НПО Лавочкина», г. Химки, Россия.

Адрес для переписки: [email protected]

Статья поступила в редакцию 19.06.2017 г. © Е. В. Леун

Книжная полка

Скляров, О. К. Волоконно-оптические сети и системы связи : учеб. пособие / О. К. Скляров. - 2-е изд., стер. - СПб. : Лань, 2016. - 260 с.

Рассмотрены основные протоколы, используемые в оптических сетях, вопросы тестирования систем, методы передачи информационных потоков. Большое внимание уделено аппаратуре цифровой иерархии, вопросам уплотнения, оптическим сетям доступа. Рассмотрены новые пассивные и активные элементы сетей, отечественные и зарубежные кабели. Освещены принципы работы оптических рамановских (ВКР) усилителей, электроабсорбционного модулятора света, широко используемого в современных высокоскоростных системах передачи. Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов. Книга будет полезна также специалистам систем волоконно-оптической связи.

Лифиц, И. Стандартизация, метрология и подтверждение соответствия : учеб. / И. Лифиц. - 11-е изд., перераб. и доп. - М. : Юрайт, 2016. - 412 с. - ISBN 978-5-9916-6369-4.

В книге рассматриваются современное состояние, проблемы и направления совершенствования стандартизации, метрологии и подтверждения соответствия. Общие положения программного материала подкреплены многочисленными примерами, связанными с основными объектами коммерческой деятельности — товарами и услугами. Большое число иллюстраций позволяет легче понять и запомнить программные вопросы курса. Для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по экономическим направлениям, может быть также использован в системе повышения квалификации работников высшего и среднего звена организаций торговли.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.