Устройство для определения формы скругленной кромки переменной кривизны

Полезная модель относиться к машиностроению и может быть использована для определения формы профиля кромки в поперечном сечении. Рычаг 2 устанавливают в положение =0 градусов к базовой поверхности 1. Деталь 5 со скругленной кромкой прижимается к базовой поверхности 1 и рычагу 2. При перемещении детали 5 изменяется положение рычага 2, при этом угол изменяется в диапазоне 0-90 градусов к боковой поверхности 1. Для каждого положения рычага 2, определенного величиной угла , определяется величина перемещения детали 5 индикатором 4. Каждая касательная описывается длиной нормали, проведенной к ней из центра системы координат и углом между касательной и осью абсцисс системы координат, центр которой находится на пересечении смежных кромке поверхностей. В конечном итоге, профиль кромки представляется массивом данных, содержащих углы и соответствующие длины нормалей к касательным. 3 ил.

Полезная модель относиться к машиностроению и может быть использована для определения формы профиля кромки в поперечном сечении.

Известен способ проверки формы профиля кромки в поперечном сечении, при котором прикладывают ряд шаблонов к обработанной кромке. В результате чего определяет соответствие размера скругленной кромки размеру того или иного шаблона. (Шаблоны радиусные. ГОСТ4126-82).

Недостатком данного способа является субъективность получаемого результата, другим недостатком является невозможность точной оценки профиля скругления кромки с переменной кривизной.

Известны методы определения формы скругленной кромки, предполагающие сопоставление профиля кромки и координатной сетки. Сюда относятся способы измерения с помощью микроскопа или проектора поперечного разреза кромки, либо специально подготовленного слепка с кромки. В случае измерения поперечного разреза кромки кромка разрезается поперек и проецируется на координатную сетку при помощи микроскопа (см. УИМ-21; УИМ-23 «Описание и руководство к пользованию»; Иванов А.Г. «Измерительные приборы в машиностроении», Издательство стандартов, М.; 1981; Проектор измерительный ПИ ТУ3-3.2091-88; ТУ3-3.2259-91).

Недостатком данного способа является необходимость поперечного сечения кромки и, как следствие, разрушение измеряемой детали.

Известен способ измерения формы скругленной кромки специально подготовленного слепка с помощью микроскопа или проектора. Измерению подвергается слепок, то есть масса из специального материала, нанесенная на кромку, отвержденная, снятая с кромки и разрезанная в поперечном сечении (Слепочный материал Компар - СТ, ТУ 2243-015-00482134-2001; «Методика измерения геометрических параметров изделий с помощью слепков из полимерных материалов» ОАО «НИИзмерения»).

Недостатком данного способа являются определенные трудности в приготовлении слепка.

Задачей является определение объективной формы скругленной кромки переменной кривизны в поперечном сечении без разрушения детали.

Предлагается устройство содержит базовую поверхность и подвижный рычаг, причем подвижный рычаг может быть установлен под углом 0°-90° к базовой поверхности через заранее определенный интервал.

Устройство позволяет создавать множество касательных к кромке под различными углами. Определение формы переменной кривизны производится путем математического описания профиля кромки. Профиль кромки представляется массивом данных, содержащих углы и соответствующие длины нормалей к касательным. В предлагаемом устройстве для заданного угла в диапазоне 090° определяется длина нормали к касательной .

На фиг.1 - устройство в исходном состоянии, =0°; на фиг.2 - устройство в рабочем состоянии при расположении рычага под некоторым углом .

Устройство состоит из базовой поверхности 1, подвижного рычага 2, оси 3, микрометрического индикатора 4 предназначенного для перемещающей детали 5.

Устройство работает следующим образом (фиг.2). Рычаг 2 устанавливают в положение =0 градусов к базовой поверхности 1. Деталь 5 со скругленной кромкой прижимается к базовой поверхности 1 и рычагу 2. При перемещении детали 5 изменяется положение рычага 2, при этом угол изменяется в диапазоне 0-90 градусов к боковой поверхности 1. Для каждого положения рычага 2, определенного величиной угла , определяется величина перемещения детали 5 индикатором 4.

Если кромка детали не имеет скругления и, соответственно, проекцией ее в поперечном сечении является точка, то разница между показанием индикатора 4 при угле расположения рычага =0° и при заданном угле может быть вычислена по формуле:

а - расстояние от оси 3 до рабочей поверхности рычага 2, b - расстояние от базовой поверхности 1 до оси 3.

При постановке на устройство детали 5 со скругленной кромкой разница (_ИСТ) между показанием индикатора 4 при угле расположения рычага =0° и при заданном угле будет больше «идеального» значения _Н, вычисленного для угла , на величину ординаты точки пересечения касательной к кромке и оси ординат OY. Поэтому длину нормали, проведенной к касательной можно вычислить по формуле (2)

с учетом формулы (1), по формуле

В выражении (3) величина _ИСТ измеряется индикатором 4 для заданного в диапазоне 090° угла , параметры а и b известны.

Соответственно, погрешность измерения нормали d будет зависеть от точности измерения микрометрического индикатора 4 (d_ИСТ), погрешности, с которой были измерены величины а и b (da и db соответственно), точности установки заданного угла (d), и может быть вычислена по формуле

Имея массив данных , для углов через определенный интервал в диапазоне от 0 до 90°, переходим к линейной форме записи касательных в системе координат XOY в виде

При совместном рассмотрении выражений типа (5) по известным математическим зависимостям можно определить центры дуг, образующих профиль скругления с переменным радиусом кривизны, а также определить величины радиусов дуг. Так, известно, что точка пересечения двух биссектрис, проведенных через точки пересечения касательных и, соответственно, делящих углы между ними, совпадает с центром дуги. Используя это свойство, профиль скругленной кромки можно представить сопряженными дугами с известными координатами точек центров и величинами радиусов.

Предлагается устройство, позволяющее определять форму (в поперечном сечении) скругленной кромки переменной кривизны. В данном случае математическим описанием профиля кромки является множество касательных к кромке под различными углами

Каждая касательная описывается длиной нормали, проведенной к ней из центра системы координат и углом между касательной и осью абсцисс системы координат, центр которой находится на пересечении смежных кромке поверхностей, а ось OY лежит на одной из поверхностей, перпендикулярно кромке. В конечном итоге, профиль кромки представляется массивом данных, содержащих углы и соответствующие длины нормалей к касательным

В предлагаемом устройстве для заданного угла в диапазоне 090° определяется длина нормали к касательной пересчетом показаний индикатора 4 по формуле (3).

Пример.

Исходные данные: а=3 мм; b=4 мм; шаг изменения угла равен 10°. Профиль в поперечном сечении представляет собой вписанную четверть эллипса с большой полуосью, равной 7,4497 мм (под углом =0°), и малой полуосью, равной 4,5279 мм (под углом =90°).

С помощью радиусомера проведено измерение величины _ИСТ для углов с заданным шагом, далее произведен пересчет по формуле (3) в длину нормали к касательной . Результаты представлены в таблице 1. Иллюстрация аппроксимации профиля касательными представлена на фиг.3.

Таблица 1
°	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
ист, мм	0	1,4148	2,7313	4,0141	5,3266	6,7470	8,4036	10,6082	14,7997
, мм	0	0,74429	1,3794	1,8782	2,2111	2,3443	2,2377	1,8434	1,1098	0

Устройство для определения формы скругленной кромки переменной кривизны, отличающееся тем, что оно содержит базовую поверхность и подвижный рычаг с возможностью его поворота на оси при перемещении детали, причем подвижный рычаг может быть установлен под любым углом в диапазоне 0-90° к базовой поверхности поворотом вокруг оси, а величина перемещения определяется индикатором.