Способ измерения нагрузки на режущий инструмент

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗКИ НА РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, включакнций измерение выходного параметра двигателя ,. перемещакицего инструмент, сравнение его с выходным параметром электрической модели двигателя и преобразование разностного сигнала, отличающийся тем, что, с целью прогнозирования состояния режущего инструмента, измерение производят через интервал времени, не превышаниций 0,1 электромеханической постоянной времени двигателя от начала процесса врезания, и, преобразуя разностный сигнал обратно пропорционально указанному интервалу, определяют значение нагрузки на режущий инструмент.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (i9> SU (III

4 (S I ) В 23 В 25/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЙЭСУДАРСТОЕННЫЙ HOMHTET СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3560945/25-08 (22) 25,02,83 (46) 23.04.85. Бюл. Ф 15 (72) А.Г. Бородин (71) Всесоюзный научно-исследовательский инструментальный институт (53) 621.9-114.08:531.78(088.8) (Se) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 467790, кл. В 23 В 25/06, 1972 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗКИ

НА РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, включающий измерение выходного параметра двиravens, перемещающего инструмент, сравнение его с выходным параметром электрической модели двигателя и преобразование разностного сигнала, отличающийся тем, что, с целью прогнозирования состояния режущего инструмента, измерение производят через интервал времени, не превышающий О, 1 электромеханической постоянной времени двигателя от начала процесса врезания, и, преобразуя разностный сигнал обратно пропорционально укаэанному интервалу, определяют значение нагрузки на режущий инструмент.

d (d

+ц = U м 1м р

1151360

@с (-t(TM м 1= 1

Р р

К = (-ЙЛм ) Р1м

К =

Изобретение относится к области обработки металлов резанием н может быть использовано для контроля величины нагрузки на режущий инструмент металлообрабатывающих станков, а также для измерения нагрузки на валу электродвигателя.

Целью изобретения является прогнозирование состояния режущего инструмента в процессе работы за 1О счет учета электромеханической постоянной времени при выборе интервала измерения.

На чертеже показана схема устройства для реализации предлагаемого способа измерения нагрузки на режущий инструмент.

Устройство состоит из источника питания 1, к которому подключены двигатель 2, перемещающий режущий у0 инструмент (не показан) и модель 3.

Выходы двигателя 2 и модели 3 соединены каждый со своим входом каскада 4 сравнения. Выход каскада

4 сравнения через последовательно соединенные ключевой элемент 5 и нелинейный блок 6 соединен с индикатором 7 нагрузки и с блоком 8 измерения времени. Выход блока 8 измерения времени через последовательно соединенные нуль-орган 9 и релейный элемент 10 соединен с управляющим входом ключевого элемента 5. Второй вход нуль-органа 9 соединен с задатчиком 11 времени измерения.

В основу способа измерения нагрузки на режущий инструмент положено измерение статического момента электродвигателя постоянного тока, определяемого по уравнению

dQ h hhc т= —. = — Ц- — у м dt c,P где Т - электромеханическая постоянЦ ная времени злектропривода постоянного тока;

N - статический момент электродвигателя постоянного тока;

U — напряжение сети;

- магнитный поток двигателя; з0

Я вЂ” скорость времени двигателя (якоря)," .P — жесткость механической характеристики электропривода постоянного тока; :55 с — постоянный коэффициент.

Электрическая модель двигателя описывается уравнением

Разность между выходным сигналом модели двигателя и скоростью вращения двигателя запишется с учетом решения уравнений

Из выражения (3) статический момент определяется

p(u„-и) Величину сигнала Я измеряют через интервал времени at .- а Т„, где а— постоянный коэффициент, выбираемый для обеспеченияпрогнозирования состояния режущего инструмента в диапазоне О с. à (О 1.

При измерении статического момента в различные промежутки времени коэффициент К,! устанавливается в зави- . симости от gt согласно выражения

При измерении через интервал времени at < О, 1 Т выражение (5) представляется в виде

Относительная погрешность замены зкспоненциальной зависимости (5) гиперболической зависимостью (6) составляет при этом не более 5Х.

Способ измерения нагрузки на режущий инструмент осуществляется следующим образом.

Измеряют выходной параметр двигателя, перемещающего режущий инструмент и сравнивают его с выходным параметром электрической модели двигателя. С момента начала процесса врезания режущего инструмента в деталь, когда появляется разностный сигнал, контролируют интервал времени измерения Kt который выбирают не больше 0,1 электромеханической постоянной времени двигателя.

Измерение нагрузки на режущий инструмент производят через интервал вреi 151360 4 стный сигнал, который преобразуется в нелинейном блоке 6 и поступает на индикатор нагрузки 7 и одновременно на блок 8 измерения времени, на

5 выходе которого сигнала пропорционален интервалу времени измерения рассогласования сигналов с двигателя 2 и модели 3. Сигнал с выхода блока 8 измерения интервала времена ни сравниваются в нуль-органе 9 с сигналом, поступающим от задатчика

11 времени измерения. В момент равенства сигналов нуль-орган 9 выдает сигнал на срабатывание релейного элемента 10, осуществляющего размыкание ключевого элемента 5. В этот момент времени сигнал на входе индикатора 7 нагрузки прямопропорционален величине статического

2р момента электродвигателя подачи. . После окончания процесса измерения устройство возвращается в исходное состояние для измерения нагрузки и прогнозирования состояния режущего инструмента на этапах его врезания в обрабатываемую деталь. мени Lt 0,1 Т от момента начала процесса врезания, для чего разностный сигнал преобразуют обратно пропорционально интервалу времени измерения д согласно выражениям (4) и (6).

При работе станка двигатель 2 модель 3 двигателя получают питание от источника 1. С выхода двигателя

2 снимается сигнал, пропорциональный скорости вращения, и подается на первый вход каскада 4 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал с выхода модели 3 двигателя.

Разность данных сигналов с выхода каскада 4 сравнения поступает через ключевой элемент 5 на вход нелинейного блока 6. В начальный момент, когда усилие на режущий инструмент отсутствует, сигнала выхода каскада

4 сравнения нет. Нелинейный блок 6 служит для преобразования разностного сигнала в обратно пропорциональной зависимости от интервала времени измерения согласно (4) и (6) . При врезании инструмента в деталь на выходе каскада 4 сравнения проявляется разноЗаказ 2221/7 Тираж 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж-3$, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель А. Семенова

Редактор Л. Зайцева ТехредЛ.Михею Корректор В. Синицкая