Устройство для контроля износа инструмента на металлорежущих станках

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТА НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ, содержащее последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель , фильтр и детектор, отличающееся тем, что, с целью повькпения надежности контроля, оно снабжено последовательно соединенными первым электронным ключом, дифференциатором , первой схемой селекции и режимов резания, первым и вторым логическими элементами И, счетчиком импульсов И первым блоком индикации, последовательно соединенными источником питания и вторым электронным ключом, выходом соединенным с входом первого электронного ключа, а входомс выходом детектора, вторым блоком индикации, последовательно соединенными логическим элементом ИЛИ и третьим логическим элементом И, последовательно соединенными второй схемой селекции и режимов резания и линией задержки, таймером, ппороговыми эл ементами, входами соединенными с выходом первого электронного ключа, а выходами - с входами второго блока индикации, вход таймера соединен с выходом второго электрон § ного ключа, а выход - с входом счетчика импульсов, выход первой схемы (Л селекции и режимов резания соедиcz нен с входом логического элемента ИЛИ, вход которого соединен с выходом второй схемы селекции и режимов резания, выход дифференциатора соединен с входом второй схемы селекции и режимов резания, вход третьего логического элемента И соединен с выходом линии задержки, а выход с входом второго блока индикации.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU(„) З(51) С 01 N 3/58

ОПИСЛНИК ИЗОБРЕТЕНщ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСЗфАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (?1) 3608446/25-28 (22) 17.06.83 (46) 07.09.84. Бюл. Р 33 (72) В.В.Смирнов, M.П.Козочкин, А. Г. Шагинян и И, У. Сулейманов (71) Калининский ордена Трудового ,Красного Знамени политехнический институт (53) 620,178.53(088.8) ,(56) 1. Авторское свидетельство СССР .И - 752157, кл. g 01 N 3/58, 1978.

1 (54)(57) УСТРОЙСТВО дЛя контРОЛя ИЗНОСА HHCTPYMEHTA HA МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ

СТАНКАХ, содержащее последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, фильтр и детектор, о т л и— ч а ю щ с е с я тем, что, с целью повьщ1ения надежности контроля, оно снабжено последовательно соединенными первым электронным ключом, дифферен— циатором, первой схемой селекции и режимов резания, первым и вторым логическими элементами И, счетчиком импульсов и первым блоком индикации, последовательно соединенными источником питания и вторым электронным ключом, выходом соединенным с входом первого электронного ключа, а входом— с выходом детектора, вторым блоком индикации, последовательно соединенными логическим элементом HJIH и третьим логическим элементом И, последовательно соединенными второй схемой селекции и режимов резания и линией задержки, таймером, ц, пороговыми элементами, входами соединенными с выходом первого электронного ключа, а выходами — с входами второго блока индикации, вход таймера соединен с выходом второго электронного ключа, а выход — с входом счетчика импульсов, выход первой схемы селекции и режимов резания соединен с входом логического элемента

ИЛИ, вход которого соединен с выходом второй схемы селекции и режимов резания, выход дифференциатора соединен с входом второй схемы селек— ции и режимов резания, вход третьего логического элемента И соединен с выходом линии задержки, а выход— с входом второго блока индикации.

1112262

Изобретение относится к средствам диагностики состояния режущего инструмента и может найти широкое применение для оценки степени износа

5 инструмента на металлорежущих станках.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для контроля износа инструмента на металлорежущих станках, содержащее последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, фильтр и детектор (1) .

Однако известное устройство позволяет контролировать степень изношенности инструмента только в том случае, когда износ инструмента происходит в основном по задней поверх- 20 ности, и не позволяет оценивать износ по предельной поверхности инструмента, что снижает надежность контроля износа инструмента.

Целью изобретения является повыше-25 ние надежности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля износа инструмента на металлорежущих станках, содержащее последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, фильтр и детектор, снабжено последовательно соединенными первым электронным ключом, дифференциатором, первой схемой селекции и режимов резания, первым и вторым логическими

35 элементами И, счетчиком импульсов и первым блоком индикации, последовательно соединенными источником питания и вторым электронным ключом, 40 выходом соединенным с входом первого электронного ключа, а входом — с выходом детектора, вторым блоком индикации, последовательно соединенными логическим элементом ИЛИ и

45 третьим логическим элементом И, последовательноо соедин енными в торой схемой селекции и режимов резания и линий задержки, таймером, П пороговыми элементами, входами соединенны50 ми с выходом первого электронного клоча, а выходами — с входами второго блока индикации, вход таймера соединен с выходом второго электронного ключа, а выход — с входом счетчика импульсов, выход первой схемы селекции и режимов резания соединен с входом логического элемента ИЛИ, вход которого соединен с выходом второй схемы селекции и режимов резания, выход дифференциа тора соединен с входом второй схемы селекции и режимов резания, вход третьего логического элемента И соединен с выходом линии задержки, а выход — с входом второго блока индикации.

На фиг. 1 представлена блоксхема устройства для контроля износа инструмента на металлорежущих станках; на фиг. 2 — характер изменения уровня высокочастотных колебаний при врезании инструмента в заготовку; на фиг. 3 — зависимости диагностических параметров от изменения фаски износа и по :задней:.поверхности инструмента, радиуса округления режущей кромки 1, глубины лунки износа ll по передней noll верхности.

Устройство для контроля износа инструмента на металлорежущих станках содержит последовательно соединенные датчик 1 вибраций, усилитель 2, фильтр 3 и детектор 4, последовательно соединенные первый электронный ключ 5, дифференциатор 6, первую схему 7 селекции и режимов резания, первый логический элемент

И 8, второй логический элемент И 9, счетчик 10 импульсов и первый блок

11 индикации, последовательно соединенные источник 12 питания и второй электронный ключ 13, выходом соединенный с входом первого электронного ключа 5, а входом — с выходом детектора 4. Устройство снабжено вторым блоком 14 индикации, последовательно соединенными логическим элементом ИЛИ 15 и третьим логическим элементом И 16, последовательно соединенными второй схемой 17 селекции и режимов резания и линий 18 задержки, таймером 19, и пороговыми элементами 20, 21...22, входами соединенными с выходом первого электронного ключа .5, а выходами — с входами второго блока 14 индикации, вход таймера 19 соединен с выходом второго электронного ключа 13, а выход — с входом счетчика 10 импульсов, выход первой схемы 7 селекции и режимов резания соединен с входом логического элемента ИЛИ 15, вход которого соединен с выходом второй схемы 17 селекции и режимов резания, выход дифференциатора 6 соединен с входом второй схемы 17

1112 селекции и режимов резания, вход третьего логического элемента И 16 соединен с выходом линии 18 задержки, а выход — с входом второго блока индикации.

На фиг. 2 показан характер изменения уровня высокочастотных коле бания при врезании инструмента в, заготовку на малой подаче. Процесс ! врезания подразделяется на три стадии: первая — изменение сближения поверхности заготовки и задней поверхности инструмента на величину максимальной шероховатости (протекает от О до 1 ), вторая — процесс упругого деформирования поверхности, резания (протекает от tl до tg) и третья — процесс образования устойчивой стружки (от до t>) .

При этом уровень L имеет пря1 мую взаимосвязь с величиной фаски износа задней поверхности h.

Величина интервала времени д t определяется ВррМрНеМ 25 перехода от упругого контакта к резанию, которое является функцией радиуса округления режущей кромки.

Переход от упругого контакта к резанию осуществляется при выполнении З0 условия

". т г 1 2, где ь„ lg> — отношение тангенциальной л прочности молекулярной 35 связи к пределу текучести материала основы (константы данного матери1ала); — величина упругого внед- 40 рения инструмента в заготовку;

à — радиус округления режущей кромки, т.е. чем больше величина радиуса, 45 тем больше величина 0 при которой выполняется данное условие.

Величина (t = вЂ, где S — - величи8 У на подачи инструмента в единицу 50 времени. Таким образом, чем больше

r тем больше 8, следовательно, тем больше ht.

Разница в уровнях Д . =: L< — L1 определяется взаимодействием микро- 55 неровностей контактирующих поверхностей стружки и передней поверхности инструмента. Очевидно, что

262 4 .чем больше величина лунки износа передней поверхности, тем больше эта разница.

Работа устройства основана на регистрации зависимости величин L4 от 1 5L LZ 1 от 1 и д

= t — С от r.

Устройство работает следующим образом.

Механические колебания посредством датчика 1 вибрации преобразуют в электрический сигнал, который затем усиливают усилителем 2, фильтруют с помощью фильтра 3 высоких частот и выделяют постоянную составляющую сигнала с помощью детектора 4.

При появлении сигнала с выхода детектора срабатывает второй электронный ключ 13, который открывает первый электронный клю 5 посредством подачи напряжения от источника 12 напряжения на его управляющий вход и, таким образом, открывается дальнейшая схема. При этом источник 12 напряжения выдает сигнал. только во время проведения контроля износа инструмента. В остальное время на дальнейшую часть схемы сигнал не поступает.

После того, как первый электронный ключ 5 открыл дальнейшую часть схемы, сигнал поступает на систему из и пороговых элементов 20, 21. ° .22, настроенных на разные пороги срабатывания таким образом, что при увеличении уровня входного сигнала начинают срабатывать последовательно пороговые элементы этой системы. Количество пороговых элементов, сработавших при подаче сигнала на вход устройства, отражает уровень входного сигнала. При врезании скорость изменения уровня сигнала максимальна, что приводит к срабатыванию схемы 17 селекции и режимов резания, построенных таким образом, чтобы Ао было несколько меньше сигнала дифференциатора 6 при стружкообразОвании на третьей стадии, а AI было несколько меньше сигнала дифференциатора 6 при врезании (на первой стадии). При переходе от первой стадии к второй, т.е. при уменьшении скорости изменения входного сигнала до нуля, вторая схема 17 селекции и режимов резания выключается и этот сигнал используют для контроля момента считывания

1112262 величины износа задней поверхности, которая пропорциональна номеру последнего сработавшего порогового уст.ройства из системы из и пороговых элементов 20,21...22.

При уменьшении скорости изменения уровня входного сигнала до значения, при котором сигнал дифференцпатора 6 меньше величины А, срабатывает первый логический элемент

И 8, если это уменьшение следует за первой стадией врезания, т.е. при получении сигнала с линии 18 задержки срабатывает второй логический элемент И 9, сигнал которого используют для начала отсчета импульсов таймера 19 счетчиком 10 импульсов. При переходе к третьей стадии врезания (стружкообразованию) уровень сигнала дифференциатора 6 увеличивается и превышает порог Ао, не превышая порог А . Превышение порога Ао вызывает отключение первого логического элемента И 8, затем второго логического элемента И 9.

Этот сигнал используется для останова счетчика 10 импульсов, сигнал которого считывается и регистрируется блоком 11 индикации радиуса округления режущей кромки, так как число импульсов пропорционально величине д, а следовательно, и радиусу округления режущей кромки (г). При наличии сигнала

20 с первой схемы 7 селекции и режимов резания и отсутствии сигнала с второй схемы 17 селекции и режимов резания срабатываетлогический элемент ИЛИ 15 и выдает сигнал на вход третьего логического элемента И 16 .

При наличии сигнале с логического элемента ИЛИ 15 и с линии 18 задержки срабатывает третий логический элемент И 16, при прекращении сигнала с которого считывается номер последнего сработавшего порогового устройства из системы И пороговых элементов 20,2!...22 и по величине разности этого номера и номера порогового элемента, ис— пользованного для контроля величины фаски износа, определяют величину лунки износа на передней поверхности.

Время задержки сигнала линией 18 задержки равно времени оценки степени изношенности инструментов. Данное устройство позволяет контролировать не только величину износа инструмента по задней поверхности, но также и величину радиуса округления и лунки износа по передней по30 верхности. Это позволит увеличить надежность оценки степени износа инструмента и, таким образом, уменьшить вероятность поломок инструмен- та в процессе обработки.

I i 12262

4, 0 tf ta б 81С Риг.2

Составитель О.Губерниева Редактор Н.Джуган Техред М,Тепер Корректор М.Максимишинец

Заказ 6449/29 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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