Устройство для позиционирования и контроля размерного износа режущего инструмента в станках с чпу

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ РАЗМЕРНОГО ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА В СТАНКАХ С ЧПУ, содержащее датчик положения инструмента , связанный через триггер и логический элемент И с -цифровым счетчиком , блок управления приводом подачи рабочего органа, второй логический элемент И, связанный с выходом триггера , отличающееся тем, что, с целью повышению точности обработки путем исключения влияния погрешности перебега на точность позиционирования инструмента, оно снабжено датчиком положения рабочего органа, связанным с вторым входом первого логиес ческого элемента И, соединенными последовательно коммутатором, входы которого соединены с цифровым счетчиком и выходом второго логического элемента И, регистром начального уровня износа и схемой уравнения, связанной также с выходом цифрового счетчика, блоком управления началом отсчета износа, соединенным с вторым входом второго логического элемента И, сумматором, соединенныс выходами цифрового счетчика ирегистра буферф ной памяти устройства ЧПУ и с входом регистра рабочей.памяти устройства ЧПУ, при этом триггер и цифровой счетчик связаны через элемент задержки с выходом устройства ЧПУ, выдающим сигнсш Конец отработки кадра-. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 35 22088/25-08 (22) 15.12.82 (46) 23.. 11. 83. Бюл. 9 43 (7 2) В. Б. Козулин, Г. А. Ищенко, Ю.С.10арин, Г.И.Хлапов и В.А.Панов (53) 621. 9. 08 (088. 8) (56) 1. Патент Великобритании

Р 1484711, кл. Q 3 М, опиблик. 197 2, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 829404, кл. В 23 Ц 15/00, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ РАЗМЕРНОГО ИЗНОСА

РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА В СТАНКАХ С ЧПУ, содержащее датчик положения инструмента, связанный через триггер и логический элемент И с .цифровым счетчиком, блок управления приводом подачи рабочего органа, второй логический элемент И, связанный с выходом триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышению точности обра„„SU„„ 105562 А ботки путем исключения влияния погрешности перебега на точность позиционирования инструмента, оно снабжено датчиком положения рабочего органа, связанным с вторым входом первого логи ес ческого элемента И, соединенными последовательно коммутатором, входы которого соединены с цифровым счетчиком и выходом второго логического элемента И, регистром начального уровня износа и схемой сравнения, связанной также с выходом цифрового счетчика, блоком управлЕния началом отсчета износа, соединенным с вторым входом второго логического элемента И, сумматором, соединенным с выходамн цифрового счетчика и регистра буфер- Pg ной памяти устройства ЧПУ и с входом регистра рабочей. памяти устройства

ЧПУ, при этом триггер и цифровой счетчик связаны через элемент задерж- ки с выходом устройства ЧПУ, выдающим сигнал Конец отработки кадра" . Q

1055627

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для размерной настройки станков с ЧПУ и определения критического уровня износа инструмента в процессе обработки, Известно устройство для определения положения режущих кромок, в котором проверка фактического положения режущих кромок инструмента осуществляется относительно контрольных поверхностей датчиков, расположенных на станке. В этом устройстве в качестве измерительного элемента используется параметрический датчик, выходной электрический сигнал которого пропорционален величине отклонения 15 датчика от исходного положения (1) .

Недостатком устройства является то, что на точности определения положения инструмента сказываются погрешность перебега рабочего органа в кон-20 це перемещения подвода и погрешность преобразования механической величины перемещения датчика в аналоговый электрический сигнал.

1.0

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения размерно го износа и контроля положения режущего инструмента в токарных станках с ЧПУ, содержащее датчик положения режущего инструмента, триггер, про» граммный реверсивный счетчик, коммутатор шагового двигателя станка .и логический элемент, дополнительный логический элемент и блок управления, подключенный к одному иэ входов дополнительного логического элемента, другой вход которого соединен с выходом триггера, к входам которого подключены датчик.и выход 40 блока ЧПУ, выдающий сигнал Конец отработки кадра, а выход дополнительного логического элемента подключен к установочному входу реверсивного счетчика, положительный вход 45 которого соединен с выходом кольцевой декады блока ЧПУ, управляющей перемещением суппорта в положитель« ном направлении, а его отрицательный вход соединен с выходом логичес- 0 кого элемента, к входам которого подключены выход кольцевой декады блока ЧПУ„ управляющей перемещением суппорта в отрицательном направлении, и выход триггера, причем выход логического элемента соединен с входом коммутатора шагового двигателя станка. В устройстве позиционирование инструмента достигается путем прерывания подачи рабочего органа в мо" мент срабатывания датчика положения 60 инструмента при взаимодействии с режущей кромкой инструмента, Наличие динамической массы рабочего органа, мертвого хода кинематических цепей станка создает погрешность пеРе" 5 бега при мгновенной остановке станка (2) .

Недостатком известного устройства является то, что погрешность перебега в нем не контролируется, в результате чего остается неучтенной и целиком входит в погрешность дальнейшей обработки изделия на станке, т.е. снижается точность обработки.

Погрешность перебега тем больше, чем больше скорость подвода инструмента к датчику, Для уменьшения этой погрешности приходится использовать медленные подачи для подвода инструмента к датчику. контроля положения, что существенно снижает общую производительность станка.

Цель изобретения — повышение точности обработки путем исключения влияния погрешности перебега на точность позиционирования инструмента, а,также производительности обработки,за счет использования быстрых подач при позиционировании инструмента.

Поставленная цель достигается тем, что .устройство для позиционирования и контроля размерного износа режущего инструмента в станках с ЧПУ, содержащее датчик положения инструмента, связанный через триггер и логический элемент И с цифровым счетчиком, блок управления приводом подачи рабочего органа, второй логический элемент И, связанный с выходом триггера, снабжено датчиком положения рабочего органа, связанным с вторым входом первого логического элемента И, соединенными последовательно коммутатором, входы которого соединенЫ с цифровым счетчиком ss, выходом второго логического элемента И, регистром начального уровня износа и схемой сравнения, связанной также с выходом цифрового счетчика, блоком управления началом отсчета износа, соединенным с вторым входом второго логического элемента И, сумматором, соединенным с выходами цифрового счетчика и регистра буферной памяти устройства ЧПУ и с входом регистра рабочей памяти устройства ЧПУ, при этом триггер и цифровой счетчик связаны через элемент задержки с выходом устройства ЧПУ, выдающим сигиал Конец отработки кадра .

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 (а,б) - схема осуществления позиционирования при различном положении инструмента относительно датчика; sic фиг. 3(а,б) то же, при наличии перебега.

Устройство содержит датчик 1 положения инструмента, триггер 2, элемент 3 временной задержки сигнала Конец отработки кадра, датчик 4 положения рабочего органа, ло гический элемент И 5, цифровой счет10556?7 чик 6, сумматор 7 числовых значений перемещения, блок 8 управления началом отсчета величины износа инструмента, логический элемент И 9, коммутатор 10 числа, записанного в цифровом счетчике, регистр 11 начального уровня износа, схему 12 сравнения текущего и начального уровня износа, . логический элемент 13 устройства ЧПУ, с выхода которого снимается сигнал Конец отработки кадра, регистры 14 и 15 соответственно буферной и рабочей памяти величины программного перемещения и блок 16 управления приводом подачи устройства ЧПУ., привод 17 подачи и рабочий орган 18 станка.

Позиционирование инструмента осуществляется в следующей последовательности (фиг. 2 а). Пусть в исходном положении вершина инструмента N оказалась на расстоянии A от поверхности М Й датчика. Поскольку инструмент может занимать различное поло-жение в рабочем органе и иметь износ, то расстояние " неизвестно. В программе задается заранее неизвестное перемещение подвода рабочего органа в сторону датчика из исходного положения на величину С (СМ), а также перемещение отвода, равное той же величине С. Когда вершина инструмента М достигает поверхности датчика

МЙ, датчик срабатывает и его сиг-. нал служит началом измерения величины  — оставшейся части перемещения подвода С. Измерение величины В заканчивается с окончанием перемещения подвода . Перед началом отвода производится суммирование измеренной величины В с заданной в программе величиной перемещения отвода С. Поэтому отвод инструмента производится на величину С+В, llo окончании перемещения отвода (фиг. 2. а} вершина инструмента оказывается на расстоянии С от поверхности датчика, а величина С заранее известна, т.е. вершина инструмента оказывается в заранее известной точке. При любом другом начальном положении инструмента относительно датчика он выйдет на тот -же уровень (фиг. 2 б) .

Функции устройства по контролю критического уровня. износа инструмента состоят в том, чтобы в первом цикле позиционирования запомнить измеренную величину В, а в послэдующих циклах вычислять износ как раз-ность первоначального и текущих значений В и сравнивать его с критическим уровнем износа.

Устройство работает следующим образом.

В процессе выполнения перемещения подвода к датчику 1 положения инструмента вершина инструмента приходит во взаимодействие с его воспринимающей поверхностью. Датчик 1 срабатывает и переводит триггер 2 в единичное состояние. Единичный выход триггера открывает логический элемент И 5 по одному из входов.

На второй вход логического элемента 5 с выхода датчика 4 положения рабочего органа непрерывно поступают импульсы, число которых пропорцио-. нально величине перемещения рабочего

1О органа 18. После открывания логического элемента 5 при дальнейшем перемещении рабочего органа 18 с инструментом логический элемент 5 пропуска. ет на вход цифрового счетчика 6 ям)5 пульсы с датчика 4. По завершении отработки перемещения подвода в счетчике 6 оказывается записанным число (В), равное части перемещения от момента срабатывания датчика 1 до остановки рабочего органа. Это число поступает на один вход сумматора 7.

На втором входе сумматора 7, непо-. средственно соединенном с выходом регистра 14 буферной памяти устройства ЧПУ, имеется число, равное аб солютной величине перемещения отвода (С), заданного в следующем кадре программы. На выходе сумматора в соот. ветствии с принципом параллельного суммирования формируется число, равное сумме абсолютной величины перемещения отвода (С) и измеренной части перемещения подвода (В). Выход сумматора 7 связан с входом регистра 15. рабочей памяти устройства ЧПУ. По

35 сигналу Конец отработки кадра, поступающего с выхода логического элемента 13 устройства ЧПУ на управляющий вход регистра 15 рабочей памяти после окончания перемещения

40 подвода, осуществляется запись суммы с выхода сумматора 7 в регистр 15.

К.моменту окончания записи сигнал Конец отработки кадра заканчивает прохождение элемента 3 времея45 ной задержки, после чего осуществляет возврат триггера 2 в исходное состояние и обнуляет цифровой счетчик 6. Сумма, записанная в регистр 15 рабочей памяти, отрабатывается блоком 16 управления приводом подачи, который управляет приводом 17 подачи станка таким образом, что рабочий орган 18 с инструментом совершает перемещение отвода на величину указанной суммы. При этом вершина инструмента оказывается яа заранее известном расстоянии от датчика, равном заданной в программе величине перемещения подвода (С).

Если вследствие наличия зазоров

60 в кинематических цепях станка и инер. ционности подвижных узлов происходит перебег на величину h (фиг..3 а) в конце перемещения подвода С, то величина перебега, в отличие от из65 вестного проконтролируется датчиI

10556 27 ком 1 положения рабочего органа и измеряется не величина В, а фактичес кая величина с учетом В+ . Эта фактическая величина при отводе суммируется с программным перемещением отвода С в сумматоре 7 и отвод осуществится в заданную точку, отстоящую от поверхности датчика NN на величину С. Таким образом, погрешность перебега Л не влияет на точность позиционирования, какой бы Фна ни бы- 10 ла (фиг. 3, б).

Контроль критического уровня износа инструмента осуществляется следующим образом. 15

В первом цикле позиционирования блок 8 управления открывает логичес- кий элемент И 9 по одному из входов.

При взаимодействии инструмента с датчиком 1 и срабатывании триггера 2 сигнал с выхода триггера поступает на второй вход логического элемента 9, Элемент 9 оказывается открытым по обоим входам и своим выходным сигналом управляет коммутатором 10 та- . 25 ким образом, что последний соединяет выход цифрового счетчика б с входом регистра 11 начального уровня износа.

При этом осуществляется запись в регистр ll числа В, записанного в счетчике б. В последующих циклах позиционирования блок 8 управления оставляет закрытым логический элемент И 9. Таким образом, информация в регистре ll,не может обновляться и служит началом отсчета при опреде- 35 лении уровня критического износа инструмента. В каждом последующем цикле число, записанное в счетчике б, поступает с выхода счетчика на вход схемы 12 сравнения. На второй вход 4() схемы сравнения с выхода регистра 11 начального уровня износа поступает число, записанное в первом цикле.

В схеме сравнеиия по величине разности входных величин определяется степень износа инструмента и при достижении критического уровня износа вырабатывается сигнал на смену инструмента, На точность контроля износа при использовании предлагаемого устройства не влияет погрешность перебега 5, .Каждый цикл позиционирования и контроля износа осуществляется автоматически по программе, поэтому скорость подвода рабочего органа к датчику положения инструмента в каждом цикле одна и та же. Следовательно, одной и той же остается и погрешность перебега Ь, относящаяся к постоянным систематическим погрешностям. Если в первом цикле позиционирования в счетчике б зарегистрирована и записана в регистр ll начального уровня износа величина В+6, а в одном из последующих циклов в счетчике 6 зарегистрирована новая величина В + A где В = В- А износа, то

I I (В+6) — (В +lb) = В-В =Ь взноса. о

Таким образом, на точность определения величины износа погрешность перебега не влияет, Использование предлагаемого устройства обеспечивает следующие преимущества по сравнению с. известным: увеличивается точность отработки, поскольку исключается влияние погрешности и перебега; увеличивается производительность обработки, поскольку исключение влияния погрешности перебега позволяет использовать быстрые подачи при автоматическом позиционировании инструмента; расширяется область применения, поскольку устройство может быть использовано не только на станках с ЧПУ с шаговым приводом подачи, но и на станках с ЧПУ со.следящим Приводом.

Это преимущество обусловлено тем, что в устройстве не используются какие-либо блоки ЧПУ и станка, специфичные для шагового привода. В извеСтном устройстве такими блоками являются кольцевые декады устройства

ЧПУ и коммутатор -шагового двигателя станка.

105562 7

1055627

Составитель A.Ïå÷êîâà

Редактор И.Шулла Техред М.Тепер Корректор М.лароши

Заказ 9207/14 Тираж 760 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПНП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4