Устройство для определения информации о параметрах процесса резания

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О ПАРАМЕТРАХ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ, содержащее преобразователь виброакустической эмиссии, установленный на режущем инструменте в направлении действия радиальной составляющей силы резания и связанный с последовательно соединенный предварительным усилителем, узкополосным перестраиваемым фильтром высоких частот, детектором со встроенным интегратором, первой схемой сравнения с задатчиком и многовходовым регистратором , кроме того, содержащее схему автоматической настройки высокочастотного фильтра по амплитуде выходного сигнала, вход которой соединен с выходом детектора, а выход - с входами пер,естраинаемого фильтра и задатчика первой схемы сравнения, и блок регистрации режимов обработки, соединенный с вторым входом предварительного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство введены генератор высокочастот- . ных колебаний, модулятор, коммутатор , соеДиненньй одним входом с преобразователем виброакустической эмиссии , вторым входом - с генератором, а третьим входом - с модулятором, вторая схема сравнения с задатчиком, выход которой соединен с вторым вхо дом многовходового регистратора, первое дифференцирующее звено, формирователь сбросовых импульсов, последовательно соединенные первый усилитель высокочастотных импульсов, подключенный к выходу коммутатора, первый счетчик входных импульсов со встроенным нормализатором импульсов, первый электронный ключ, счетчик тактовых импульсов, преобразователь « код-напряжение, первый блок усреднения , третья схема сравнения, второй %/J вход которой соединен с выходом преобразователя -код-напряжение, первый блок регистрации разностного сигнала, выход которого соединен с третьим входом многовходового регистратора, при этом выход первого блока усреднения соединен также со вторым входом .. арой схемы сравнения, сбросовые входы обоих счетчиков через последовательно соединенные формирователь сбросовых импульсов и первое дифференцирующее звено соединены с выходом модулятора, а второй вход первого электронного ключа соединен с :выходом введенного в устройство генератора тактовых импульсов. 2. Устройство ПОП.1, отли (Чающееся тем, что в него :введены второе дифференцирующее звено, четвертая схема сравнения с задатчиком, выход которой соединен с четвертым входом многовходового регистратора, последовательно соеди

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) Su1) В 23 17 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01НРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3607079/25-08 (22) 15.06.83 (46) 23.10.84. Бюл. N 39 (72) Г.Г. Палагнрк, Г.А. Козик, О.И. Драчев и М.Г. Дорошенко (71) Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени институт . сельскохозяйственного машиностроения и Тольяттинский политехнический институт (53) 621. 91(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 648349, кл. В 23 Q 17/00, 1976 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДПЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О ПАРАМЕТРАХ ПРОЦЕССА

РЕЗАНИЯ, содержащее преобразователь . виброакустической эмиссии, установленный на режущем инструменте в направлении действия радиальной составляющей силы резания и связанный с по« следовательно соединенными предварительным усилителем, узкополосным перестраиваемым фильтром высоких частот, детектором со встроенным интегратором, первой схемой сравнения с задатчиком и многовходовым регистратором, кроме того, содержащее схему автоматической настройки высокочастотного фильтра по амплитуде выходного сигнала, вход которой соединен с выходом детектора, а выход - с входами перестраиваемого фильтра и задатчика первой схемы сравнения, и блок регистрации режимов обработки, соединенный с вторым входом предварительного усилителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство введены генератор высокочастотных колебаний, модулятор, коммута"

° ь тор, соединенный одним входом с преобразователем виброакустической эмиссии, вторым входом - с генератором, а третьим входом - с модулятором, вторая схема сравнения с задатчиком, выход которой соединен с вторым входом многовходового регистратора, первое дифференцирующее звено, формирователь сбросовых импульсов, последовательно соединенные первый усилитель высокочастотных импульсов, подключенный к выходу коммутатора, первый счетчик входных импульсов со встроенным нормализатором импульсов, первый электронный ключ, счетчик тактовых импульсов, преобразователь Е

О код-напряжение, первый блок усреднения, третья схема сравнения, второй вход которой соединен с выходом преобразователя код-напряжение, первый блок регистрации разностного сигнала, а выход которого соединен с третьим входом многовходового регистратора, при этом выход первого блока усреднения соединен также со вторым входом эрой схемы сравнения, сбросовые входы обоих счетчиков через последовательно соединенные формирователь сбросовых импульсов и первое дифференцирующее звено соединены с выходом модулятора, а второй вход первого электронного ключа соединен с выходом введенного в устройство генератора тактовых импульсов.

:В»

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в него

:введены второе дифференцирующее звено, четвертая схема сравнения с задатчиком, выход которой соединен с четвертым входом многовходового регистратора, последовательно соеди1119825 ненные второй электронный ключ, подключенный одним входом к выходу первого усилителя высокочастотных им- пульсов, а вторым входом - к второму выходу первого счетчика входных импульсов, первый управляемый аналоговый блок памяти амплитудного значения входных импульсов, второй блок усреднения, пятая схема сравнения, второй вход которой соединен с выходом первого управляемого аналогового блока памяти и второй блок регистрации разностного сигнала, выход которого соединен с пятым входом многовходового регистратора, выход второго блока. усреднения соединен также со вторым входом четвертой схемы сравнения, а третий выход первого счетчика входных импульсов через второе

Дифференцирующее звено соединен с вторым входом первого блока памяти.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т—

Л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено вторым преобразователем

Виброакустической эмиссии, установленным на инструменте в направлении подачи так, что его ось совпадает с направлением сигнала, отраженного от передней режущей кромки инструмента, и подключенным к нему каналом, в который входят полосовой фильтр, блок выделения огибающей амплитудной модуляции, третий электронный ключ, шестая схема сравнения с задатчиком выход которой соединен с шестым входом .. многовходового регистратора, усилитель-преобразователь и последовательно соединенные широкополосИзобретение относится к станкостроению, предназначено для измерения основных параметров, характеризующих состояние процесса резания непосредственно в ходе обработки, н может быть использовано для автоматического управления, выбора и поддержания оптимальных режимов обработки на станках, снабженных адаптивными системами управления. 1

Известно устройство, содержащее последовательно включенные преобраный усилитель отраженных импульсов с переменным коэффициентом усиления,, подключенный к выходу второго преобразователя виброакустической эмиссии, второй импульсный усилитель, формирователь импульсов, второй счетчик импульсов, второй импульсный аналоговый блок памяти, третий блок усреднения, седьмая схема сравнения, второй вход которой подключен к выходу второго аналогового блока памяти, и третий блок регистрации разностного сигнала, выход которого подключен к седьмому входу многовходового регистратора, при этом второй регулируемый вход широкополосного усилителя соединен с выходом блока регистрации режимов обработки, а выход через последовательно включенные полосовой фильтр и блок выделения orèáàêèöåé амплитудной модуляции соединен с восьмым входом многовходового регистратора и параллельно через усилитель-преобразователь с вторыми входами трех блоков регистрации разностного сигнала, выход третьего блока усреднения соединен также с вторым входом шестой схемы сравнения, третий электронный ключ вторым входом подключен к выходу второго импульсного усилителя, а третьим входом — к второму выходу второго счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом формирователя сбросовых импульсов, а выход третьего электронного ключа подключен к второму входу второго блока памяти. зователь виброакустической эмиссии (БАЗ), предварительный усилитель с регулируемым коэффициентом усипения, управляющий вход которого соединен с блоком регистрации режимов обработки, высокочастотный канал, включающий последовательно соединенные перестраиваемый фипьтр высоких частот, детектор и систему автоматической настройки частоты высокочастотного фильтра по амплитуде выходного сигнала, вход которой подключен к выз 1,1 19 ходу детектора, а выход — к настраиваемому фильтру и задатчику величины износа, а также схему сравнения, связанную с задатчиком износа инструмента и регистратором. Устройство позволяет с достаточной точностью определять фактическую степень износа инструмента непосредственно в ходе обработки, а также качество формообразования обрабатываемой детали f1) . 10

Однако для оптимизации процесса резания, например при обработке маложестких деталей, необходимо иметь дополнительную достоверную информацию об изменении (увеличении или уменьшении) диаметра обрабатываемой детали, обусловленном либо развитием размерного износа инструмента, либо изменением (увеличением) его деформации в координатах Х, Y Z либо изменением податливости (жесткости) самой обрабатываемой детали. Это обуславливает необходимость,получения достоверной информации о каждом из таких важных параметров, как величина износа и скорость его развития, текущее значение диаметра обрабатываемой детали и изменение ее жесткости (податливости), а также величина деформации самого режущего инструмента.

Кроме того, наряду с измерением размерного износа инструмента по задней грани, защитой его от поломки необходимо иметь возможность получения отдельной информации о величи- З5 не износа типа "лунка" в месте схода стружки по передней грани, а также информации 6 характере процесса стружкообразования.

Цель изобретения — повышение точ 40 ности измерений за счет измерения текущего значения диаметра обрабатываемой детали, регистрации ее податливости (изменение жесткости) изме45 рения деформации режущего инструмента износа типа "лунка" в месте схода стружки по передней грани, а также информации о процессе стружкообразования.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразователь виброакустической эмиссии, установленный на режущем инструменте в направлении действия радиальной 55 составляющей силы резания и связанный с последовательно соединенными предварительным усилителем, узкополосным

825 4 перестраиваемым фильтром высоких частот, детектором со встроенным интегратором, первой схемой сравнения с задатчиком и многовходовым регистратором, кроме того, содержащее схему автоматической настройки высокочастотного фильтра по амплитуде выходного сигнала, вход которой соединен с выходом детектора, а выход — с входами перестраиваемого фильтра и задатчика первой схемы сравнения, и блок регистрации режимов обработки, соединенный с вторым входом предварительного усилителя, введены генератор высокочастотных колебаний, модулятор, коммутатор, управляемый модулятором, соединенный одним входом с преобразователем виброакустической эмиссии, вторым входом — с генератором, а третьим входом — с модулятором, вторая схема сравнения с эадатчиком, выход которой соединен с вторым входом многовходового регистратора, первое дифференцирующее звено, формирователь сбросовых импульсов, последовательно соединенные первый усилитель высокочастотных импульсов, подключенный к выходу коммутатора, первый счетчик входных импульсов со встроенным нормализатором импульсов, первый электронный ключ, счетчик тактовых импульсов, преобразователь код-напряжение, первый блок усреднения, третья схема сравнения, второй вход которой соединен с выходом преобразователя код-напряжение, первый блок регистрации разностного сигнала, выход которого соединен с третьим входом многовходового регистратора, при этом сбросовые входы обоих счетчиков через последовательно соединенные формирователь сбросовых импульсов и первое дифференцирующее звено, соединены с выходом модулятора, а второй вход первого электронного ключа соединен с выходом введенного в устройство генератора тактовых импульсов, а выход первого блока усреднения соединен также со вторым .входом второй схемы сравнения.

Кроме того, для регистрации деформации режущего инструмента и интенсивности его износа устройство снабжено каналом регистрации амплитудного значения (мощности) отраженного импульса входного сигнала, содержащим второе дифференцирующее звено, четвертую схему сравнения с ээдатчиком, выход которой соединен

1119825 с четвертым входом многовходового регистратора, последовательно сое. диненные второй электронный ключ, подключенный одним входом к выходу первого усилителя высокочастотных импульсов, а вторым входом — к второ-. му выходу первого счетчика входных импульсов, первый управляемый анало,говый блок памяти амплитудного зна,чения входных, импульсов, второй блок усреднения, пятую схему сравнения, второй вход которой соединен с выходом первого управляемого аналого вого блока памяти, и второго блока регистрации разностного сигнала, вы- 15 ход которого соединен с пятым входом многовходового регистратора, выход второго блока усреднения соединен, также со вторым входом четвертой . схемы сравнения, а третий выход пер- 20 вого счетчика входных импульсов через второе дифференцирующее звено соединен с вторым входом первого блока памяти.

Дня получения раздельной информации об уносе типа "лунка" в месте схода стружки по передней грани и о характере процесса стружкообразования устройство снабжено вторым преоб-30 разователем виброакустической эмис-. сии, установленным на инструменте в направлении подачи таким образом, что ось его чувствительности совпадает с направлением сигнала, отра35 женного от передней режущей кромки инструмента, и подключенным к нему каналом, состоящим из полосового фильтра, блока выделения огибающей амплитудной модуляции, третьего электронного ключа, шестой схемы сравнения с задатчиком, выход которой соединен с шестым входом многовходового регистратора, усилителя-преобразователя и последовательно сое45 диненных широкополосного усилителя,, отраженных импульсов с переменным коэффициентом усиления, подключенного к выходу второго преобразователя ВАЗ, второго импульсного усилителя, формирователя импульсов, вто50 .рого счетчика импульсов, второго импульсного аналогового блока памяти, третьего блока усреднения, седьмой схемы сравнения, второй вход которой подключен к выходу второго им пульсного аналогового блока памяти, н третьего блока регистрации разностного сигнала, выход которого подключен к седьмому входу многовходового регистратора, при этом второй регулируемый вход широкополосного усилителя соединен с выходом блока регистра,.ции режимов обработки, а выход через последовательно включенные полосовой фильтр и блок выцеления огибающей амплитудной модуляции соединен с восьмым входом многовходового регистратора и параллельно через усилительпреобразователь с вторыми входами трех блоков регистрации разностного сигнала, выход третьего блока усреднения соединен также с вторым входом шестой схемы сравнения, третий электронный управляемый ключ вторым входом подключен к выходу второго импульсного усилителя, а третьим входом — к второму выходу второго счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом формирователя сбросовых импульсов, а выход третьего электронного ключа подключен к второму входу второго блока памяти.

Преобразователь виброакустической эмиссии нри этом одновременно выполняет функцию преобразователя импульсного возбуждения высокочастотных ультразвуковых колебаний на частоте с минимальным акустическим сопротивлением в зоне контакта инструмент-деталь в направлении действия отжимающей составляющей силы резания Р и функцию преобразователя регистрации виброакустической эмиссии.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для определения текущей информации о параметрах процесса резания; на фиг. 2 — пример установки преобразователя возбуждения и регистрации ВАЭ в направлении действия радиальной составляющей силы резания, преобразователя регистрации ВАЭ в направлении подачи и пример выполнения кинематической связи блока регистрации вариации режимов обработки с обрабатываемой деталью и суппортом станка.

Устройство содержит преобразо° ватель 1 регистрации спектра виброакустической эмиссии, излучаемой г зоной резания в направлении действия радиальной составляющей силы резания, установленный на инструменте, электронный коммутатор 2, управляемый модулятором 3, выполненным в виде низкочастотного генератора прямоуголь1119825 ных импулЬсов, высокочастотный ультразвуковой генератор 4 для возбуждения колебаний в режущем инструменте преобразователем 1, первый импульсный усилитель 5, подключенную к вы- 5 ходу усилителя 5 цепь, состоящую из последовательно включенных первого счетчика 6, считывающего входные отраженные импульсы в десятичном коде, первого электронного ключа 7 с подключенным к его сигнальному входу генератором 8 тактовых импульсов, счетчика 9 тактовых импульсов в двоичнодесятичном коде, преобразователя 10 код-напряжение, первый 15 блок 11 памяти и усреднения, третью схему 12 сравнения, второй вход которой соединен с выходом преобразователя код-напряжение 10, первый блок 13 регистрации отрицательного 20 значения разностного сигнала и многовходовой регистратор 14 входных сигналов устройства.

Выход блока 11 соединен также с последующим входом многовходового 25 регистратора через связанную с задатчиком 15 допустимого значения диаметра схему 16 сравнения.

Выход модулятора 3 через последовательно соединенные первое дифферен-39 цирующее звено 17 и формирователь 18 сбросовых импульсов подключен к сбросовьи входам счетчиками 6 и 9.

Устройство содержит также канал 35 регистрации амплитуды (мощности) отраженных импульсов, включакщий в себя второй электронный ключ 19, подключенный сигнальным входом к выходу первого импульсного усилителя 5,4о а управляющим входом — к второму вы.-ходу первого счетчика 6, первый импульсный аналоговый блок 20 памяти, сигнальным входом подключенный к выходу второго электронного ключа 19, 45 а сбросовым входом через второе дифференцирующее звено 21 соединен с .третьим выходом первого счетчика 6, второй блок 22 памяти и усреднения, подключенный к выходу первого импуль-50 ского аналогового блока 20 памяти, четвертую и пятую схемы 23 и 24 сравнения, подключенные входами к выходу второго блока 22 памяти и усреднения, вторые входы схемы 23 и 24 подклю- 55 ,чены соответственно к выходу задатчика 25, допустимого значения контролируемого параметра и к выходу первого импульсного аналогового блока 20 памяти.

Выход четвертой схемы 23 сравнения подключен к четвертому входу иноговходового регистратора 14, к следующему входу которого через блок 26 регистрации отрицательного значения разностного сигнала подключен выход пятой схемы 24 сравнения.

Устройство содержит также блок измерения износа, включающий в себя все элементы известного устройства, а именно предварительный усилитель 27 с переменным коэффициентом усиления, подключенный к выходу преобразователя 1, блок 28 регистрации режимов обработки, выход которого подключен к управляющему входу предварительного усилителя 27, узкополосный перестраиваемый фильтр 29, подключенный к выходу предварительного усилителя

27, детектор 30 со встроенным интегратором, подключенный к выходу узкополосного фильтра 29, систему 31 автоматической настройки узкополосного фильтра 29 по максимальному выходному напряжению детектора 30, первую схему 32 сравнения, подключенную к выходу детектора 30 и задатчика 33 допустимой величины износа, выход которого подключен к второму входу схемы 32 сравнения, а вход — к второму выходу системы 31. Выход схемы 32 сравнения подключен к первому входу многовходового регистратора 14.

Устройство содержит также канал регистрации интенсивности изнашива-. ния, включающий блок 34 программного дифференцирования, подключенный к выходу детектора 30 канала измерения износа, схему 35 сравнения, первый вход которой подключен к выходу блока 34 программного дифференцирования, второй вход — к,задатчику 36 интенсивности износа, а выход — к последующему входу многовходового регистратора 14.

Устройство содержит также второй: преобразователь 37 регистрации виб-! роакустической эмиссии, установленный на инструменте в направлении подачи таким образом, что его ось перпендикулярна передней режущей кромке инструмента, широкополосный усилитель 38 с регулируемым коэффициентом усиления, подключенный к выходу преобразователя 37, управляющий сивности износа) формируется, как и в известном устройстве, диагностическим каналом, образованным блоками

27 - 32 на основе непрерывного анализа спектра виброакустической эмиссии, регистрируемой преобразователем 1, установленным в направлении действия отжимающей радиальной сосмноговходовым регистратором, испольузкополосного фильтра 29 на наиболее информативные частоты и задатчика

33 на допустимую величину износа осуществляется аналогично известному преобразователя 1 регистрации виброакустической эмиссии подается на вход канала измерения диаметра обрабатываемой детали.

Измерение диаметра осуществляется на основе принципа звуковой эхолокации, который заключается в импульсном возбулдении ультразвуковых колебаний в направлении, перпендикулярном образующей обрабатываемой детали, и регистрации последовательности затухающих по амалитуде отраженных импульсов от границ раздела преобразователь — инструмент, инструментДля реализации указанного преобразователь 1 наряду с непрерывной Регистрацией спекч ра выброакустической эмиссии включается в импульсном режиме для возбуждения ультразвукового луча с последующим приемом отраженных импульсов от границ Раздела в направлении действия отжимающей составляющей силы резания P . Зто осуществляется с помощью коммутатора 2, управляемого модулятором 3 (генератором прямоугольных импульсов), который поочередно подключает выход преобразователя 1, то к выходу ультразвукового генератора 4 (для возбуждения УЗ-луча), то ко входу усилителя 5 (для усиления и регистрации отСигнал об износе режущего инструмента скорости его развития (интен9 1119825 10 вход усилителя 38 управления коэффициентом усиления подключен к выходу блока 28 регистрации режимов обработки, второй импульсный усилитель 39, подключенный к выходу широкополосного усилителя 38 с регулируемым коэфФициентом усиления, нормирователь 40 импульсов, подключенный к вькоду второго импульсного усилите- тавляющей силы резания. ля 39, второй счетчик 41 в десятичном1о Полученный на выходе схемы 32 коде отраженных. импульсов, в направ- сравнения сигнал, регистрируемый ленни подачи, третий управляемый электронный ключ 42, сигнальный .эуется для управления процессом обвход которого подключен к выходу работки. второго импульсного усилителя 39, 15 Процесс автоматической настройки а управляющий вход - к первому выходу в десятичном коде второго счетчика 41, второй аналоговый блок

: 43 памяти, сигнальньй вход которого подключен к выходу третьего электрон- g0 устройству в процессе самообучения його ключа 42, а сбросовый вход — к устройства. третьему выходу второго счетчика 41, В свою очередь, сигнал с выхода третий блок 44 памяти и усреднения, йодключенный к выходу второго импульс.

Ного аналогового блока 43 памяти, 25 две схемы 45 и 46 сравнения, подключенные к выходу блока 44, задатчик

47 допустимой величины контролируемого йараметра, выход которого соединен с вторым входом шестой схемы 45 сравнения, выход которой соединен с шестым входом многовходового регистратора 14, а второй вход схемы 46 сравнения соединен с выходом второго импульсного аналогового блока 43 памяти, третий блок 48 регистрации

35 (отрицательного значения) разностно- деталь, деталь — воздух. Таким обго сигнала, подключенный входом к Разом по Расстоинию межДУ отРаженвыходу седьмой схемы 46 сравнения, ными импУльсами можно определить а выходом — к седьмому входу регист- Размеры (Длины) инстРУмента и Диа40 ратора 14, цепь, состоящую из после- метР обрабатываемои детали. доватеяьно соединенных полосового фильтра 49, настроенного на частоту ламелизации стружки, блок 50 выделения огибающей амплитудной модуляции, 45 выход которого подключен к восьмому, входу многовходового регистратора 14, и усилитель-преобразователь 51 подключенный к выходу усилителя 38 и выполняющий функции формирователя управляющего сигнала блоками 48, 13, 26 регистрации разностного значения сигнала каждого диагностического ,канала.

Устройство работает следующим образом.

12 существует до тех пор, пока не придет третий импульс на вход счетчика.

Следовательно, полученная длительность прямоугольного импульса на

° 2-ом выходе счетчика 6 пропорциональна диаметру обрабатываемой детали.

Для повышения точности измерения и формирования управляющего сигнала, меняющегося в функции изменения расстояния между импульсами (т. е. в функции изменения диаметра обрабатываемой детали), длительность прямоугольного импульса на 2-ом выходе счетчика 6 преобразуется в тактовые импульсы, частота следования которых определяется генератором 8 тактовых импульсов, а их число определяется самой длительностью прямоугольного импульса на 2-ом выходе счетчика 6.

Преобразование длительности импульса в аналоговое управляющее напряжение осуществляется следующим образом.

Наличие выходного напряжения на

2-ом выходе счетчика 6 разрешает подачу тактовых импульсов генератора 8 на вход счетчика 9 через управляемый им электронный ключ 7. Число тактовых импульсов считывается счетчиком 9 в двоична-десятичном коде и подается на вход преобразователя 10 код-напряжение. Последний преобразует число импульсов, считываемое счетчиком 9 и пропорциональное длительности прямоугольного импульса на 2-ом выходе счетчика 6, аналоговое напряжение на выходе преобразователя 10 код-напряжение.

Для повышения точности измерения показания счетчика каждый раз обновляются (сбрасываются) по истечении паузы прямоугольных импульсов от модулятора 3, формирование импульса сбрасывания осуществляется цепью, образованной дифференцирующнм звеном

17 и формирователем 18 сбросового импульса, выход которого соединен со сбросовыми входами счетчиков 6 и 9.

В свою очередь, выходной сигнал преобразователя 10 код-напряжение подается на блок I1 памяти и усреднения по совокупности измерения.

Время. усреднения блока 11 выбирают равным 3 — 4 периодам низкочастотных колебаний генератора-модулятора 3.

После усреднения аналоговый сигнал с выхода блока 11 памяти подается на первые входы схем 12 и 16 сравнения..

11 1119825 раженных импульсов). Частота переключения задается модулятором 3.

Таким образом, в течение времени, определяемом длительностью прямоугольного импульса на выходе модуля тора 3, преобразователь 1 выполняет функцию излучателя колебаний в направлении действия отжимающей составляющей силы резания, а в промежутках между ними — функцию приемника от- 1О раженных колебаний.

Усиленные усилителем 5 отраженные импульсы подаются одновременно на вход счетчика канала измерения диаметра обрабатываемой детали (соот-15 ветствующего расстоянию между вторым и третьим импульсами отраженного сигнала) и на сигнальный вход электронного ключа 19 канала измерения их амплитуды, в частности, измерения 20 амплитуды второго импульса, отраженного от границ раздела ийструмент— деталь, несущего информацию.об условиях контакта инструмент — деталь.

Измерение диаметра обрабатывае- 25 мой детали осуществляется блоками 6—

16 следующим образом. Поскольку изменение диаметра обрабатываемой дета-. ли пропорционально изменению расстояния между вторым и третьим от- Зо раженными импульсами от соответствующих границ раздела инструмент— деталь и деталь — воздух, то задача канала сводится к измерению расстояния между указанными импульсами.

Для этого счетчик б со встроенным на входе нормализатором (например усилителем-ограничителем). входных импульсов. считывает отраженные импульсы в десятичном коде с частотой их следования. Максимальное число

40 считываемых импульсов счетчиком 6 равно трем.

1.Постоянное напряжение на 1-ом, 2-ом и 3-ем выходах счетчика 6 появляется соответственно при поочередном считывании приходящих входных импульсов. Следовательно, напряжение на 1-ом выходе счетчика 6 появляется При считывании первого импульса и существует на его выходе (1-ом) до тех пор, пока на вход счетчика не поступит второй импульс. При поступлении второго импульса напряжение на 1-ом выходе счетчика 6 отключает- 55 ся (исчезает) и появляется на 2-ом его выходе. Постоянное по амплитуде напряжение на 2-ом выходе счетчика

1119825

На второй вход схемы 16 сравнения подается напряжение задатчика 15, соответствующее заданному допустимому значению диаметра обрабатываемой детали. Выходное напряжение схемы 16 сравнения является выходным полезным сигналом, пропорциональным приращению величины диаметра, и подается на соответствующий (6-ой) вход многовходового регистратора 14. 10

Динамика изменения диаметра не-. посредственно в ходе обработки, характеризующая качество формообразования обрабатываемой поверхности, отображается на выходе сигнала схемы

12 сравнения, сравнивающей текущее значение напряжения, снимаемое с выхода преобразователя 10 код-напряжение, с напряжением блока 11 памяти и усредненйя. Регистрация отрицатель-. 2О ного значения разностного сигнала на выходе схемы 12 сравнения осуществляется блоком 13 регистрации отрицательного значения, выходное напряжение которого также подается на соответст- 25 вующий (14-й) вход регистратора в виде полезного сигнала, несущего информацию о податливости в упругой системе СПИД.

Во избежание появления ложного на- Зп пряжения на выходе блока 13 регистрации разностного сигнала разрешение на измерение (регистрацию) блоком 13 осуществляется только при наличии процесса резания т ° е ° только при на З5 личин управляемого сигнала на 2-ом его входе от блока 51, выполняющего функцию усилителя формирователя управляющего сигнала при наличии процесса резания. Входным сигналом усилителя- 4О формирователя 51 является спектр виброакустической эмиссии, регистрируемый вторым преобразователем 37 и усиленный усилителем 38.

Формирование сигнала о деформации 4 режущего инструмента, интенсивности его изнашивания осуществляется каналом регистрации амплитудного значения вторых (по счету) отраженных импульсов входного сигнала с помощью 50 блоков 19 — 26.

После поступления первого импульса на вход счетчика 6 напряжение на

1-ом выходе (в десятичном коде) счетчика 6 разрешает подачу входных импульсов через электронный ключ 19 на сигнальный вход импульсного аналогового блока 20 памяти. Пришедший второй импульс входного сигнала на вход счетчика, 6, а через электронный ключ 19 — на вход блока 20 памяти запоминается по уровню (мощности) последним. ,После прихода второго импульса (после его счета счетчиком 6) снимается напряжение с первого выхода счетчика 6, закрывается электронный ключ 19 и прекращается подача входного сигнала на вход импульсного блока 20 памяти. В свою очередь, напряжение с выхода импульсного блока

20 памяти подается на вход блока 22 памяти и усреднения по совокупности входных импульсов. Время усреднения блока 22 задается вручную управляющим входом Р .

После запоминания. амплитудного значения второго входного импульса блоками 20 и 22 на вход счетчика 6 приходит третий входной импульс, считывание которого приводит к мгновенному появлению напряжения на 3-ем выходе счетчика 6, которое дифференцируется блоком 21 и сбрасывает (обнуляет) память блока 20, управляя его сбросовым входом. Таким образом, цикл работы импульсного блока 20 памяти повторяется и управляется счетчиком 6 с частотой следования входных отраженных импульсов от границ раздела.

Усредненное значение амплитуды (мЬщности) вторых входных импульсов с выхода блока 22 в виде напряжения подается на входы схем 23 и 24 сравнения для сравнения с текущим значением входных импульсов от блока 20 на втором входе схемы 24 и с заданным допустимым значением от задатчика 24 на втором входе схемы 23 сравнения.

Разностное:значение напряжения .с выхода схемы 23 также подается на вход многовходового регистратора 14

I как полезный сигнал, несущий информа" цню об интенсивности износа (дисси.цативных свойств контакта инструментдеталь). Чем больше приращение величины площадки по задней грани инструмента, тем больше приращение амплитудного значения (мощности) отраженных импульсов, преобразованных в аналоговое напряжение, снимаемое с выхода схемы 23 сравнения.

Если импульсное текущее значение

l напряжения на выходе блока 20 меньше

16. усредненного значения напряжения на вьмоде блока 22, то на выходе схемы

23 сравнения появляется разностный сигнал, отрицательное значение ко" торого фиксируется блоком 26 и подается на вход многавходового регистра-. тора 14.

Выходной сигнал на выходе схемы 24 сравнения и блока 26 также является выходным полезным сигналом устройст- 10 ва, несущим информации о деформации режущего инструмента.

Если появление отрицательного разностного сигнала на выходе блока

26 регистрации сопровождается уменьшением напряжения, соответствующего измеряемому диаметру детали (напряжение на выходе блоков 44 и 45), то деформация инструмента происходит в направлении скорости резания (в направлении вращения детали). Если наличие напряжения на вьмоде блока

26 сопровождается увеличением сигнала о величине диаметра, то деформация инструмента происходит в 2 направлении подачи. И в том и в дру:гом случае этот сигнал можно ис" пользовать для автоматического управ ления (коррекции) величины подачи, т.е. стабилизации усилий резания .

Формирование сигнала о величине износа типа "лунка" в месте схода стружки по передней грани осуществляется в устройстве вспомогательным диагностическим каналом, образованным блоками 37 — 48, аналогично опи35 санному. При этом входными импульсами являются отраженные ультразвуковые импульсы от передней режущей грани, регистрируемые вторым преобра" зователем 37 виброакустической эмис40 сии, установленным в направлении подачи.

Наряду с регистрацией отраженных

УЗ-импульсов (возбуждаемых преобразователем 1) преобразователь 37 реги45 стрирует и спектр виброакустической эмиссии, излучаемый непосредственно зоной резания.

Для исключения взаимного влияния сигналов по каналам измерения используется частотный метод разделения информации.

Выделение наиболее информативной частоть1, например, частоты ламелиза- >> ции, характеризующей процесс стружкообразования и частоты возбуждаемых высокочастотных колебаний, в том, числе и отраженного УЗ-сигнала, несущего информацию об износе типа

II И лунка, осуществляют соответственно с помощью низкополосных перестраиваемых фильтров и селективных (избирательных) усилителей импульсов (блок

39), разнесенных по частоте на несколько порядков. Регистрируемьп спектр виброакустической эмиссии преобразовывается преобразователем 37 в электрический сигнал, который усиливается широкополосным усилителем

38 и подается на входы канала регист рации отраженных импульсов, образованного блоками 39 — 48, и канала выделения огибающей амплитудной модуляции частоты ламелизации стружки, образованного блоками 49 и 50. Отраженные УЗ-импульсы выделяются с помощью селективного усилителя 39 и подаются с одной стороны для регистрации амплитудного значения на вход блока 43 памяти через управляемый электронный ключ 42, а с другой стороны, нормируются блоком 40 и подаются на вход счетчика 41, на сбросовый вход которого также подаются напряжение с вьмода формирователя 18 сбросовых импульсов блока. При этом выходной сигнал с 1-го выхода счетчика

41, появляющийся после считывания первого импульса, разрешает электронному ключу 42 прохождение второго отраженного импульса на вход блока

43 памяти, который затем подается на блок 44 памяти и усреднения и на второй вход схемы 45 сравнения. При считывании третьего отраженного импульса счетчиком 41 его выходной сигнал, снимаемый с 3-го вьмода, обнуляет импульсный блок 43 памяти, и схема готова к выделению и регистрации последующих отраженных вторых импульсов, .следующих с частотой, задаваемой генератором-модулятором 3.

Считываемые последующие отраженные входные импульсы усредняются по совокупности блоком 44 и подаются в виде аналогового напряжения на первые входы схемы 45 и 46 сравнения для последующего сравнения. Схемой

45 с напряжением задатчика 47 допустимой вепичины износа типа "лунка" и схемой 46 с текущим амплитудным зна. чением входных импульсов, снимаемых с выхода блока 43.

Учитывая то обстоятельство, что отраженные входные импульсы,регист17 111 рируемые в направлении подачи преобразователем 37, уменьшаются по мощности нли амплитудному значению по

II и мере увеличения износа типа лунка в месте схода стружки по передней грани (в отличие от приращения отраженных импульсов, регистрируемых преобразователем 1 в направлении действия отжимающей составляющей силы резания.

Р функции приращения износа), сигнап. свыхода схемы 45 сравнения подают на нуль-орган (на схеме не показан), встроенный в регистратор. При уменьшении выходного напряжения на выходе блока 44 до величины, равной напряжению .задатчика 47, выходное напряжение на выходе схемы 45 сравнения, обнуляется, нуль-орган, встроенный в регистратор, срабатывает и прекращает процесс резания. В свою очередь 20 разностный сигнал на выходе схемы 46 сравнения, регистрируемый блоком 48, несет информацию о динамике приращения износа типа "лунка" и условия процесса схода стружки по передней 25 грани инструмента. Этот сигнал получают путем сравнения текущего значения амплитудного сигнала, снимаемого с выхода импульсного блока 43 памяти с ранее запомненным усредненным зна- З0 чением, снимаемого с выхода блока 44, усреднения.

Информацию о характере процесса стружкообразавания оценивают. блоком

50 по глубине огибающей амплитуд35 ной модуляции выходного сигнала, снимаемого с выхода узкополосного перестраиваемого фильтра 49, настроенного на частоту ламелизации стружки.

Компенсация влияния вариации режимов обработки на энергетические уровни информативных частот осуществляется блоком 28 аналогично известному устройству путем изменения коэф45 фицие нта усиления шир око поло с и ог о усилителя 38.

Устройство имеет девять выходных полезных сигналов на входах регистратора 14: выходное напряжение блока

32 пропорционально текущему значению размерного износа инструмента по зад. ней грани сигнал на выходе блока 50 .

9825

18 характеризует условие процесса стружкообразования и обрабатываемость материала;, сигнал на выходе блока 45 пропорционале н приращению величины износа типа "лунка" в месте схода стружки по передней грани режущего инструмента; изменение напряжения на выходе блока 48 характеризует условие контакта режущей кромки в зоне резания; сигнал на выходе блока 16 пропорционален текущему значению приращения диаметра обрабатываемой детали относительно заданной величины задатчиком 15;изменение напряжения на выходе блока 13 характеризует динамику изменения диаметра при деформации режущего инструмента в направлении скорости резания и податливости обрабатываемой детали; напря жение на выходе блока 23 пропорционально приращению размерного износа инструмента; изменение напряжения на выходе блока 26 характеризует динамику деформации режущего инструмента; интенсивность износа на выходе схемы 35 сравнения.

Таким образом, устройство позволяет регистрировать на выходах многовходового регистра такие параметры, как текущее значение размерного иэно са инструмента по задней грани, приращение размерного износа инструмента; текущее значение приращения диаметра обрабатываемой детали относительно заданной величины, а также динамику изменения диаметра при деформации режущего инструмента в направлении скорости резания и податливости обрабатываемой детали; приращение величины износа типа "лунка" в месте схода стружки по передней rpa/ ни режущего инструмента; условия контакта режущей кромки в зоне резания, и динамику деформации режущего инструмента.

Полученное многообразие дополнительной информации, характеризующей условия протекания и состояния процесса резания в целом, значительно расширяет функциональные возможности устройства и область его применения.

1119825

1119825

Составитель В. Алексеенко

Техред Л.Микеш Корректор А. Обручар

Редактор Н.Данкулич

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

Заказ 7527/11 Тираж 766 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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