Контрольное устройство для станка с чпу

 

Изобретение обеспечивает защиту металлорежущего оборудования и обрабатываемой детали от аварийных последствий при врезаниях режущего инструмента в деталь или элементы системы СПИД на ускоренных перемещениях . Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь вибраций, полосовой усилитель, детектор , фильтр низких частот, компаратор , трехвходовый элемент И, предварительный полосовой усили 1;ель, включенный между преобразователем вибраций и полосовым усилителем, три канала измерений, каждый из которых содержит последовательно соединен- Hbie импульсный датчик перемещений, формирователь импульсов, регулируемый одновибратор, элемент НЕ, двухвходовый элемент И, второй вход которого соединен с выходом регулируемого одновибратора, выходы элементов И каналов подключены через трехвходовый элемент ИЛИ на вход трехвходового элемента И, третий вход которого подключен к выходу системы ЧПУ, вход которой подключен к выходу трехвходового элемента И. Получение информации о процессе резания осуществляется на основе совместного рассмотрения сигнала виброакустической эмиссии и скорости перемещения режущего инструмента. 1 ил. (Л N9 00 Mrfl со Nj

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 В 23 15 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

R0 делАм изоБРетений и отнРытий (21) 3946211/31-08 (22) 13.08.85 (46) 07.01.87. Бюл. ¹- 1 (71) Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйственного машиностроения (72) В.Л.Заковоротный, А.Н.Ткаченко, Л.И.Ровенькова и И.Е.Павленко (53) 621 .91(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1034870, кл. В 23 Q )5/00, 1982. (54) КОНТРОЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАНКА С ЧПУ (57) Изобретение обеспечивает защиту металлорежущего оборудования и обрабатываемой детали от аварийных последствий при врезаниях режущего инструмента в деталь или элементы системы СПИД на ускоренных перемещениях. Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь вибраций, полосовой усилитель, детектор, фильтр низких частот, компараÄÄSUÄÄ 1281377 А I тор, трехвходовый элемент И, предварительный полосовой усилитель, включенный между преобразователем вибраций и полосовым усилителем, три канала измерений, каждый из которых содержит последовательно соединенные импульсный датчик перемещений, формирователь импульсов, регулируемый одновибратор, элемент НЕ, двухвходовый элемент И, второй вход которого соединен с выходом .регулируемого одновибратора, выходы элементов

И каналов подключсны через трехвходовый элемент ИЛИ на вход трехвходового элемента И, третий вход котороФ

ro подключен к выходу системы ЧПУ, Е вход которой подключен к выходу трехвходового элемента И. Получение информации о процессе резания осущест- С вляется на основе совместного рассмотрения сигнала виброакустической эмиссии и скорости перемещения режущего инструмента. ил.

128137?

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов резанием на станках с ЧПУ, и может быть использовано для защиты металлорежущего оборудования и обрабатываемой детали от аварийных последствий при врезаниях режущего инструмента в деталь или элементы системы

СПИД на ускоренных перемещениях.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем защиты устройства от аварийных врезаний режущего инструмента в деталь или элементы СПИД со скоростями перемещений, превышающими рабочие.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство состоит иэ канала формирования акустического сигнала, который содержит последовательно соединенные преобразователь 1 вибраций, предварительный полосовой усилитель

2„ полосовой усилитель 3, детектор 4, фильтр 5 низких частот, компаратор 25

6, и трех идентичных каналов измерения для определения превышений допустимой скорости рабочего перемещения по координатам Х,Y,Z Каждый из ука-. занных каналов содержит соединенные ЗО последовательно импульсный датчик 7 перемещения, формирователь 8 импульсов, регулируемый одновибратор 9, второй одновибратор 10, логический элемент НЕ ll, двухвходовой логический элемент И 12, второй вход которого соединен с выходом регулируемого одновибратора 9, при этом выход логического элемента И 12 является выходом канала определения превышения допустимой скорости рабочего перемещения.

Устройство также содержит трехвходовые логические элементы ИЛИ 13 и-И 14. При этом входы элемента ИЛИ 45

13 соединены с выходами каналов определения предельной скорости рабочих перемещений, а выход — с первым входом элемента И 14, второй вход которого соединен с выходом канала формирования акустического сигнала, т.е. с выходом компаратора 6, а третий вход подключен к датчику вращения шпинделя (не показан) системы

ЧПУ 15. Выход элемента 14 подключен к схемам остановки подачи и вращения шпинделя (не показаны) системы ЧПУ 15, Устройство работает следующим образом.

В момент врезания режущего инструмента в деталь в зоне резания возникает интенсивное виброакустическое излучение (виброакустическая эмиссия).

Сигнал ВАЭ воспринимается преобразователем, установленным в непосредственной близости от зоны резания, например на суппорте, усиливается предварительным полосовым усилителем

2, расположенным в непосредственной близости от преобразователя 1, для уменьшения помех в соединительных проводах. Затем сигнал дополнительно усиливается и фильтруется полосовым усилителем 3, детектируется детектором 4 и подается на фильтр 5 низких частот. Постоянная времени фильтра

5 выбирается из условия разделения полезного сигнала о врезании режущего инструмента в деталь от импульсных электромагнитных и акустических помех. Далее сигнал поступает на компаратор 6, порог срабатывания которого выбирается таким образом, чтобы он срабатывал при возникновении процесса резания.

Определение превышения скоростей перемещения по координатам, предельных значений допустимых для скоростей подач, исходя из условия обработки осуществляется при помощи трех идентичных каналов измерения.

Работают они следующим образом.

Импульсы с датчиков 7 перемещений по координатам, частота следования которых пропорциональна скорости перемещения, подаются через формирователь 8 импульсов на регулируемый одновибратор 9. Одновибратор 9 работает в режиме перезапуска, т.е. начинает новый цикл отсчета временного интервала, если за время действия выходного импульса на вход поступает новый запускающий сигнал. Длительность импульса, формируемого одновибратором по переднему фронту запускающего импульса с формирователя

8, может регулироваться и устанавливаться равной периоду импульсов с датчика 7, при максимальной рабочей подаче. Далее импульсы, частота которых определяется частотой импульсов с датчика 7, а длительность— одновибратором 9, поступают на вход одновибратора 10. Одновибратор 10, так же как и одновибратор 9, запускается при изменении на его входе сиг1281377 нала От низкого уровня к высокому, но в отличии от первого одновибратоgapa длительность импульса, формируемого им, постоянна и равна периоду импульсов с датчика 7 при минимально возможной скорости подач. Далее сигнал инвертируется элементом НЕ 11 и подается на элемент И 12, на второй вход которого подается сигнал с выхода одновибратора 9.

Рассмотрим работу этой части схемы для трех случаев: а) перемещение по координате отсутствует; б) инструмент движется со скоростью рабочей подачи; в) инструмент движется со скоростью превышающей рабочую подачу.

В первом случае импульсы на выходе датчика 7 отсутствуют, следовательно, одновибраторы 9 и 10 ке запускаются и на выходе элемента И 12 име-20 ется логический ноль.

Во втором случае импульсы с датчика 7 перемещений, проходя через формирователь 8 импульсов, периодически запускают одновибратор 9, который, в свою очередь, запускает одновибратор

1О. Причем, так как длительность импульсов, формируемых одновибратором

I0 превышает период следования входных импульсов, то, перекинувшись по первому входному импульсу, одновибратор 10 находится в этом состоянии до тех пор, пока поступают входные импульсы. На его выходе имеется логическая единица, которая не пропуска- 35 ет импульсы с выхода одновибратора.

9 на вход элемента И 12. Таким образом, на выходе канала (выход элемента И) имеется логический ноль.

I 40

В третьем случае период входных импульсов будет меньше длительности импульсов, формируемых одновибратором 9, поэтому перекинуВшись по перВОму ВходнОму импульсу Он пОстояннО 45 поддерживает уровень логической единицы на своем выходе ("подпитываясь входными импульсами). Одновибратор

10, перекинувши по переднему фронту сигнал на выходе одновибратора 9, че-gp рез время, равное длительности формируемого им импульса, переходит в состояние. логического нуля на выходе. После инвертирования элементом

НЕ 11 этот сигнал поступает на вход элемента И 12 в виде логической единицы. Наличие двух логических единиц на входах элемента И 12 приводит к появлению единицы и на его выходе.

Таким образом, лишь в случае движения суппорта со скоростью v, превышающей максимально допустимую рабочую скорость перемещения, на выходе соответствующегоканала устанавлива- ется уровеньлогической единицы, которая через элемент ИЛИ 13 поступает на первый вход трехвходового элемента И 14.

Сигнал на входах элемента И 14 несут следующую информацию: сигнал на первом входе — о движении суйпорта по одной из координат со скоростью, превышающей максимально; . допустимую для рабочей подачи; сигнал на втором входе — о наличии процесса резания; сигнал на третьем входе сигнализирует о вращении шпинделя. Третий сигнал введен для предотвращения ложных срабатываний устройства при закреплении детали, когда механические удары могут восприниматься как начало процесса резания.

Наличие всех трех сигналов на входах элемента И 14 свидетельствует о возникновении процесса резания при ускоренных перемещениях суппорта, что свидетельствует об аварийном врезании и вызывает подачу команды с выхода элемента И 14 в систему ЧПУ

15 на немедленный останов подачи и вращения шпинделя.

Формула изобретения

Контрольное устройство для станка с ЧПУ, содержащее последовательно соединенные преобразователь вибраций, полосовой усилитель, детектор, фильтр низких частот и компаратор, систему

ЧПУ с датчиком вращения шпинделя и схемами остановки подачи и вращения шпинделя, импульсные датчики перемещения исполнительного органа по управляемым осям, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем защиты станка от аварийных врезаний резца, в устройство введены трехвходовый элемент И, элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом трехвходового элемента И, второй вход которого соединен с компаратором, третий вход — с датчиком вращения шпинделя, а выход — со схемами остановки подачи и вращения шпинделя, к каждому датчику перемещения подсоединены введенные в устройство и последовательно соединенные форми1281377 6 ходом регулируемого одновибратора, а выходы всех двухвходовых элементов

И подключены к входам элемен та ИЛИ. рователь импульсов, регулируемый одновибратор, второй одновибратор, элемент НЕ, двухвходовый элемент И, второй вход которого соединен с выСоставитель В.Алексеенко

Техред П.Олейник

Корректор М.Пожо

Редактор В.Иванова

Заказ 7195/1О

Тираж 785

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,