Устройство для контроля состояния режущего инструмента

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТЮЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЖУ1ПЕГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее преобразователь вйброакустической эмиссии, 1федварительный усилитель, соединенный с первым входом первого блока деления через последовательно соединенные первый полосовой фильтр и первый детектор и со вто рым входом блока деления через последовательно соединенные второй полосовой фильтр и второй детектор, систему управления станком , отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения износа инструмента и расщирения технологических возможностей за счет фиксации момента выхода инструмента из строя, в него введены последовательно соединенные источник опорного напряжения, аналоговый ключ, первый интегратор , второй блок деления, аналоговое запоминающее устройство и первый компаратор , усилитель-ограничитель, вход которого соединен с выходом второго детектора, а выход - с вторым входом аналогового ключа, второй интегратор, вход которого соединен с выходом первого блока деления, а выход - с вторым входом второго блока деления, с 9 второй комнаратор, вход которого соединен с выходом первого блока деления, а выход (Л с входом системы управления станком, выход второго блока деления соединен с входом первого компаратора, выход которого соединен с системой управления станком, к которой подключены вторые входы аналого- ; вого запоминающего устройства и обоих интеграторов . со :с X)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(511 В 23 В 25/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3565782/25-08 (22) 11.03.83 (46) 15.03,84. Бюл. Р 10 (72) В. Л. Заковоротный, А. Н. Ткаченко, И. Е. Павленко и Л. И. Ровенькова (71) Ростовский-на-Дону ордена Трудового

Красного Знамени институт сельскохозяйственного машиностроения (53) 621.91 (088,8) (56) 1. Уэйлер и др. Определение износа инструмента по уровню звука при токарной обработке, — "Конструирование и технология машиностроения", 1969, Р 3, с. 17 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СО—

СТОЯНИЯ РЕЖУШЕГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее преобразователь виброакустической эмиссии, предварительный усилитель, соединенный с первым входом первого блока деления через последовательно соединенные первый полосовой фильтр и первый детектор и со вто рым входом блока деления через последовательно соединенные второй полосовой фильтр н второй детектор, систему управления станком,отличаюшееся тем,что, с целью повышения точности измерения износа инструмента и расширения технологических возможностей за счет фиксации момента выхода инструмента из строя, в него введены последовательно соединенные источник опорного напряжения, аналоговый ключ, первый интегратор, второй блок деления, аналоговое запоминаюшее устройство и первый компаратор, усилитель-ограничитель, вход которого соединен с выходом второго детектора, а выход — с вторым входом аналогового ключа, второй интегратор, вход которого соединен с выходом первого блока деления, а выход— с вторым входом второго блока деления, второй комнаратор, вход которого соединен с выходом первого блока деления, а выход— с входом системы управления станком, выход второго блока деления соединен с входом первого компаратора, выход которого соединен с системой управления станком, к которой подключены вторые входы аналогового запоминаюшего устройства и обоих интеграторов.

1079368

Изобретение относится к машиностроению

vi t ÿo>êåò быть использовано для определения износа и поломок режущего инструмента непосредственно в ходе обработки деталей на станках. 5

Известно устройство для определения износа режущего инструмента, содержащее преобразователь виброакустической эмиссии, установленный на режущем инструменте, и соединенный с предварительным усилителем, вы- 10 ход которого связан с входами двух полосовых фильтров, выходы фильтров подключены через детекторы к блоку деления. Принцип работы устройства основан на перераспределении высокочастотной и низкочастотной частей спектра виброакустической эмиссии при увеличении износа инструмента, что позволяет, не внося изменений в конструкцию суппорта станка, оценивать непосредственно в ходе обработки износ инструмента. Кроме того, измерительный преобразователь может устанавливаться в месте, удаленном от зоны резания, что обеспечивает высокую технологичность и надежность устройства (1).

Однако точность показания устройства— невелика, так как сигнал виброакустической эмиссии является, в большей степени, величиной стационарно случайной и характеризуется большой дисперсией, при обработке деталей сложной формы показания данного устройства. в различных местах детали, несколько отличаются в силу изменяющейся е диаметром скорости резания и изменения рипуска. Кроме того, в устройстве не предусмотрено определе. ние сколов инструмента и его поломок.

Пель изобретения — повышение точности

35 измерения износа инструмента, в частности при обработке деталей сложной конфигуращш на. станках с ЧПУ, и расширение технологпчс с. -тих возможно стой за счет фиксации

4Q моме та выхода иструмента из строя.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее преобразователь виброакустической эмиссии, предварительный усилитель, соединенный с первым входом первого блока целения через последовательно

45 соединенные первый полосовой фильтр и первый детектор и с вторым входом блока деления через последовательно соединенные второй полосовой фильтр и второй детектор, систему управления станком, снабжено двумя интеграторами, вторым блоком деления, двумя компараторами, аналоговым заномина-. ющим устройством, усилителем-ограничителем, источником опорного напряжения, аналоговым ключом, выходы интеграторов соединены 55 с входами второго блока деления, выход которого соединен непосредственно и через аналоговое запоминаюшее устройство с входами первого компаратора, выход которого подключен к системе управления ста. ком, вход второго интегратора соединен с выходом первого блока деления, вход первого интегратора соединен с выходом источника опорного напряжения через аналоговый ключ, управляющий вход которого подключен через усилитель-ограничитель к выходу второго детектора, к выходу первого блока деления подключен второй компаратор, а управляющие входы интеграторов, второй вход аналогового запоминающего устройства и выход второго компаратора, подключены к системе управле. ния станком.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 вибраций, предварительный усилитель 2, полосовые фильтры 3 и 4, детекторы 5 и 6, блоки

7 и 8 деления, компараторы 9 и 10, интеграторы 11 и 12 . усилитель-ограничитель IЗ, источник 14 опорного напряжения, аналоговый ключ 15, аналоговое запоминающее устройство

16, систему 17 управления станком.

Предварительный усилитель 2, вход которого связан с преобразователем виброакустической эмиссии 1, связан с первым входом блока 7 деления через полосовой фильтр 3 и детектор 5 и с вторым входом блока 7 деления через последовательно соединенные полосовой фильтр 4 и детектор 6.

Первый компаратор 9 соединен входом с первым блоком 7 деления, а выходом -- с системой 17 управления станка. Выходы интеграторов 11 и 12 соединены со входами блока 8 деления, выход которого соединен непосредственно и через аналоговое зало.:пинающее устройство 16 с входами компаратора

10, выход которого соединен с системой I7 управления станком, Вход первого интегратора 12 соединен с выходом первого блока 7 деления, вход BTo" рого интегратора 11 соединен с выходом ис. точника 14 опорного напряжения через аналоговый ключ 15, управляющий вход которого соединен с выходом второго детектора 6 через усилитель-ограничитель 13, управляюшие входы интегратора Il и 12 подключены к системе 17 управления.

Устройство работает следуюшим образом, Сигнал виброакустической эмиссии (ВАЭ), излучаемой зоной резания, регистрируется преобразователем 1 вибраций, усиливается предварительным усилителем ? и подается на параллельно включенные полосовые фильтры

3 и 4, Фильтр 3 выделяет низкочастотную составляющую спектра ВАЭ, а фильтр 4 высокочастотную составляюшую.

1079368

Увеличение износа инструмента приводит к перераспределению спектра ВАЭ (высокочастотная часть возрастает). Поэтому для определения величины износа сигнал с фильтров 3 и 4 детектируется блоками 5 и 6 и подается на вход блока 7 деления, сигнал на выходе которого соответствует величине износа инструмента.

Однако при обработке деталей сложной формы показания на выходе блока 7 деле- !О ния (т.е. фактически устройства — прототипа) будут различны в различных местах детали, вследствие влияния на спектр ВАЭ изменения скорости резания, геометрии среза, вариаций припуска. Кроме того, переход на 1Б новый диаметр при обработке ступенчатых деталей вызывает сравнительно длительный (несколько секунд) переходной процесс на выходе блока,7, обусловленный тем, что инструменту необходимо притереться к ново- 20 му диаметру, Поэтому для исключения влияния указанных факторов на точность измерения износа в устройство введен интегратор 12, который интегрирует сигнал на выходе блока 7 деле- 25 ния в течение всего времени обработки детали. Таким образом, сигнал на выходе блока 12 представляет собой средне-интегральное значение износа, а так как сигнал ВАЭ стационарно случайный, то точность измерения пара 3р метров на его основе будет тем выше, чем больше время усреднения. Следовательно сигнал на выходе интегратора 12 существенно более точно характеризует износ инструмента.

Для дальнейшего повышения точности уст35 ройства сигнал с выхода интегратора 12 подается на блок 8 деления, на второй вход которого подается напряжение с выхода интегратора 11, пропорциональное фактическому вре- мени обработки каждой детали.

Измерение фактического времени обработки производится следующим образом.

Высокочастотная часть сигнала ВАЭ; как менее зашумленная, подается через усилительограничитель 13 на управляющий вход анало45 гового ключа 15 и открывает его на время протекания процесса резания, а так как интегратор 11 заряжается постоянным напряженнем от источника напряжения, то напряжение на выходе интегратора 11 пропорционально времени обработки.

Далее сигнал с выхода блока 8 деления, представляющий собой усредненное по времени значение износа, подается на вход компаратора 10, на друтой вход которого подается напряжение с аналогового запоминающего устройства 16, в котором в режиме обучения запоминается среднее значение сигнала, соответствующее изношенному инструменту (в режиме обучение производится обработка изношенным инструментом) .

В рабочем режиме компаратор 10 сравни вает значение износа после обработки очередной детали с запомненным и при их совпа-.

1дении или превышении запомненного напряжения подает команду на систему ЧПУ для прекрашения процесса и вызова оператора или на автоматическую смейу инструмента.

Аварийные ситуации в процессе резания, (детали с повышенным припуском, врезание инструмента на ускоренной подаче в деталь, вследствие ошибки в программе нли отказа оборудования и т.п.) и поломки инструмента сопровождаются повышенной интенсивностью

ВАЭ и расширением ее спектра, поэтому сигнал на выходе блока 7 деления резко увеличивается, что вызывает срабатывание компаратора 9, дающего команду на немедленный быстрый отвод инструмента иэ эоны обработки и остановку вращения шпинделя.

Это позволяет предотвратить повышенные динамические нагрузки на станок, что увеличивает время его работы до очередного ремонта и исключить внеплановый ремонт станка, Кроме того., существенно уменьшается вероятность выхода детали в брак при поломках инструмента (имеются ввиду поломки, вызванные посторонними включениями в детали и т.п. предотвратить которые невозможно иэ-за ограниченного быстродействия исполнительных устройств станка, другие виды поломок, например обусловленные черезмерным износом режущего инструмента исключаются) .

1079368

Составитель В, Алексеенко

Техред А.Ая Корректор О. Билак

Редактор H. Воловик

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1218/10 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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