Устройство для защиты стержневого инструмента

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТЕРЖНЕВОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее два электромагнитных датчика, установленных у поверхности инструмента , блок обработки информации, содержащий дифференцирующий элемент, подключенный входами к выходам датчиков , а выходом к системе управров ю л L ления режимами резания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты, блок обработки информации снабжен преобразователем время-угол, а устройство - датчиком скорости, выход которого подключен к входу преобразователя время-угол, блоком умножения, элементом задержки и компаратором, при этом электромагнитные датчики подключены к входу преобразователя время--угол, выход которого подключен непосредственно и через дифференцирующий элемент к блоку умножения , который выходом соединен непосредственно и через элемент задержки к компаратору, выходом под (Л соединенному к системе управления режимами резания. ел о to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(. i) В 23 В 47/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3700810/25-08 (22) 13.02.84 (46) 07.05.85. Бюл. У 17 (72) Е.Т. Шаров, В.А.,Тараненко и Ф.Н. Канареев (71) Севастопольский приборостроительный институт (53) 62.756.8(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 743791, кл. В 23 В 47/24, опублик.

1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗА!ЦИТЫ

СТЕРЖНЕВОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее два электромагнитных датчика, установленных у поверхности инструмента, блок обработки информации, содержащий дифференцирующий элемент, подключенный входами к выходам датчиков, а выходом к системе управ„„SU,„, 1154Îß А ления режимами резания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты, блок обработки информации снабжен преобразователем время-угол, а устройство — датчиком скорости, выход которого подключен к входу преобразователя время-угол, блоком умножения, элементом задержки и компаратором, при этом электромагнитные датчики подключены к входу преобразователя время-угол, выход которого подключен непосредственно и через дифференцирующий элемент к блоку умножения, который выходом соединен непосредственно и через элемент задержки к компаратору, выходом подсоединенному к системе управления режимами резания.

1154062

Изобретение относится к автома-тизации станков и может быть использовано в станках при выполнении операций обработки глубоких отверстий для защиты стержневого инструмента (св рло, метчик, развертка) от поломки.

Известно устройство для защиты стержневого инструмента, которое контролирует угол раскручивания инструмента по расхождению между синхронно записанными перед обработкой на нерабочей части инстру— мента магнитными метками и при превышепии углом раскручивания предельно допустимого значения управляет величиной подачи. Устройство содержит два электромагнитных датчика в виде считывающих магнитных головок, две синхронно записанные на нерабочей части инструмента кольцевые цорожки магнитных меток, блок обработки. информации, подключенный к датчикам и содержащий дифференцирующий элемент, выход блока обработки информации подключен к системе управления приводом подачи инструмепта (1) .

Однако в известном устройстве е фиксируются кратковременные импульсные перегрузки инструмента, например, из-за наличия неравномерной твердости материала детали, способной вызвать разрушающее раскручивание инструмента. Кроме того, устройство характеризуется низким быстродействием, так как время достижения углом раскручивания предельного значения при перегрузке инструмента может быть значительным. Это обуславливает недостаточную надежность способа защиты стержневого инструмента и реализующего этот способ устройства.

Цель изобретения — повышение надежности защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты стержневого инструмента, содержащем дга электромагнитных датчика, установленных у поверхности инструмента, блок обработки информации, со— держащий дифференцирующий элемент и подключенный входами к выходам датчиков, а выходом к системе управления режимами резания, блок обработки информации снабжен преобразователем время-угол, а устройство—

ЗО

55 датчиком скорости, выход которого подключен к входу преобразователя время-угол, блоком умножения, элементом задержки и компаратором, при этом электромагнитные датчики подключены к входу преобразователя время-угол, выход которого подключен непосредственно и через дифференцирующий элемент к блоку умножения, который выходом соединен . непосредственно и через элемент задержки к компаратору, выходом подсоединенному к системе управления режимами резания.

На фиг. 1 показано семейство кривых 8 (<) распределения угла раскручивания 9 стержневого инструмента по длине (его рабочей части при различных заглублениях 11 < (1. — длина рабочей части инструмента), график изменения угла 6 раскручивания, измеряемого датчиками, установленными по концам рабочей части инструмента, от заглубления

h (движение по кривой ahcde справаналево), а также график изменения производной d 6;dh скорости изменения угла раскручивания В по длине заглубленной части h инструмента; на фиг. 2 — блок-схема устройства применительно к операции глубокого сверления.

Устройство содержит обрабатываемую деталь 1, сверло 2, магнитные метки 3 и 4 соответственно на нерабочей и рабочей частях сверла 2, электромагнитные датчики 5 и 6, выполненные в виде считывающих магнитных головок, которые подключены к функциональному преобразователю

7 время-угол, к которому подключен также датчик 8 скорости вращения.

Выход преобразователя 7 непосредственно и через дифференцирующий элемент 9 подключен на входы блока 10 умножения, выход которого подключен к входам двухпорогового компаратора 11 непосредственно и через элемент 12 задержки. Выход компаратора 11 подключен к системе управления приводом 13 подачи.

Защита стержневого инструмента заключается в следующем (применительно к операции глубокого сверления).

При заглублении в деталь 1 спиральное сверло 2 испытывает воздействие крутящего момента М р. сос-, 1154062

Импульсные электрические сигналы с выходов датчиков 5 и 6 при раскручивании сверла 2 не совпадают во тоящего из момента сил сопротивления резанию М и момента сил трения стружки и сверла 2 о стенки отверстия М, М кр, Мс. + Мтр °

При увеличении заглубления h сверла 2 непрерывно увеличивается момент сил трения M, поэтому нагрузка на сверло 2 в процессе обработки возрастает. Угол раскручивания сверла 2 9 по мере заглубления h возрастает и составляет, в зависимости от нескольких основных факторов, (10 — 30) 10 рад/мм. Максимальный диапазон измерения угла 15 раскручивания 8 возможен при измерении расхождения меток 3 и 4 в начале и в конце незаглубленной рабочей части сверла 2. При этом обеспечивается высокая чувствительность 20 устройства, защиты. Измеряемый угол при таком расположении считываемой информации изменяется монотонно в соответствии с кривойа ос4е.

Монотонно изменяется производ- 25 ная d 8 /dh — скорость изменения

Аналогичный вид при стабильной подаче сверла 2 имеет зависимость

d 6 /dt — изменение во времени контролируемого угла раскручивания.

Если нагрузка на инструмент превышает допустимую, например при недостаточной осевой жесткости системы СПИД, из-за попадания стружки между сверлом 2 и деталью 1, из-за неравномерной твердости детали, то возможно разрушающее раскручивание сверла 2. Такому режиму соответствует точка излома на зависимости

8 (h) и 8 (t). Моменту излома в кри†4О вой О (h) точка С .(фиг. 1) соответствует скачок 6 производной 4 6 /dh и d e /dt. Эту особенность, отсутствующую при работе инструмента без перегрузки, и используют в качестве признака перегрузки инструмента для его защиты. Для отстройки от начального момента обработки, когда производные d 9 /dh, d 8 /dt также возрастают скачком, контролируют произведение 9 . d 8 /dt. Torpa npu t

=0,8 =0,9 .дО =О.

Jt времени. Временной сдвиг p t преобра» зуется в функциональном преобразователе 7 время-угол в измеряемый угол раскручивания 9 умножением h t на сигнал от датчика 8 скорости вращения сверла 2, пропорциональный числу оборотов шпинделя 8 = p t n. Ha входы блока 10 умножения подается сигнал Я непосредственно с выхода преобразователя 7 и сигнал d 9./dt через дифференцирующий элемент 9.

Скачок производной d @ /dt (произведения Е d & /dt) выявляется в компараторе 11, на входы которого сигнал 9 d 8 /dt подается непосредственно и через элемент 12 задержки, сдвигающий в сторону запаздывания на время (уставки) этот сигнал.

Таким образом, в компараторе 11 происходит сравнение двух соседних значений d 8 /dt. При монотонном изменении зависимости de /dt(t) два любых значения, сдвинутые на очличаются незначительно. Разность этих значений не превышает порог срабатывания компаратора 11, на выходе компаратора 11 сигнал отсутствует. При скачкообразном изменении. сигнала 9 d 6 . dt na выходе компаратора 11 практически мгновенно появляется сигнал, поступающий на систему 13 управления приводом подачи, уменьшающий подачу.

Пример. Обрабатываемый материал — сталь 18Х2Н4ВА твердостью

HRC 22-28. Глубина сверления—

24 мм; сверло четырехленточное

d = 1,65 мм, материал Р6М5 подача

0,01-0.05 мм/об, Рос = 15 кг, N p — 1,5 кгм. -Используют магнитные головки из пермаллоя 80НХС. При обработке фиксируются до 5 срабатываний устройства для уменьшения подачи с 0,03 до 0,01 мм/об, исключающих поломку инструмента.

Предлагаемое устройство защиты стержневого инструмента позволяет с высоким быстродействием определять режим перегрузки инструмента и выдавать сигнал на ре;улирование подачи. Этим повышается долговечность работы инструмента, резко уменьшается выход из строя сверл, метчиков, разверток, т.е. повышается экономичность обработки металлов.

1 1540()2

Составитель В. Жиганвв

Техред М, Гергель Корректор M. Максимишинец

Редактор И. Дербак

Заказ 2584/11 Тираж 108б

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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