Устройство для измерения мощности резания

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах автоматического управления станками. Изобретение позволяет повысить динамическую точность измерения мощности резания. Известно , что между тангенциальной составляющей силы резания, а следовательно, и мощностью резания и электрическим сопротивлением контакта инструмент-деталь существует корреляционная связь. Измерение мощности холостого хода, среднего значения мощности резания, электрического сопротивления контакта инструмент-деталь позволяет уменьшить погрещность измерения в момент врезания инструмента в деталь.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..SU„„1282967 (Sg 4 В 23 В 25/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3910744/31-08 (22) 17.06.85 (46) 15.01.87. Бюл. № 2 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В. Ц. Зориктуев, Ш. Г. Исаев, А. Д. Никин, Р. Н. Минниахметов и В. Б. Антаков (53) 621.91 (088.8) (56) Тверской М. М. Автоматическое управление режимами обработки деталей на станках. М., 1982, с. 141 — 143. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МОЩНОСТИ РЕЗАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах автоматического управления станкам и. Изобретение позволяет повысить динамическую точность измерения мощности резания. Известно, что между тангенциальной составляющей силы резания, а следовательно, и мощностью резания и электрическим сопротивлением контакта инструмент — деталь существует корреляционная связь. Измерение мощности холостого хода, среднего значения мощности резания, электрического сопротивления контакта инструмент — деталь позволяет уменьшить погрешность измерения в момент врезания инструмента в деталь.

1282967

Р„= Ср . R, (2) 30

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах автоматического управления станками.

Цель изобретения — повышение динамической точности измерения мощности резания за счет учета колебаний глубины резания в процессе обработки.

Повышение динамической точности измерения обусловлено тем, что существует корреляционная связь между тангенциальной составляющей силы резания, 10 связанной с мощностью резания выражением

l5 где Pz — тангенциальная составляющая силы резания;

Np — мощность резания;

V — скорость резания, и электрическим сопротивлением контакта инструмент — деталь. Наличие этой связи 20 обусловлено тем, что тангенциальная составляющая силы резания и электрическое сопротивление контакта инструмент — деталь определяются общим фактором — площадью сечения среза. Экспериментально установлено, что корреляционная связь носит практически безынерционный характер й" может быть выражена через степенную зависимость выражением где Ср — коэффициент пропорциональности, зависящий от величины подачи инструмента и физико-механических свойств обрабатываемого и инструментального материалов; 35

R — электрическое сопротивление контакта инструмент †дета;

Z — показатель степени, численное значение которого постоянно и равно 1,7.

Таким образом, используя информацию об электрическом сопротивлении контакта инструмент — деталь, можно формировать сигнал, пропорциональный текущему мгновенному значению тангенциальной составляющей силы резания и, следовательно, мощ- 45 ности резания. Значение коэффициента пропорциональности Ср в выражении (2) в процессе обработки изменяется сравнительно медленно, и для его определения можно использовать среднее значение активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя N„ð — —, и среднее значение электрического сопротивления контакта инструмент — деталь, возведенного в степень — Z(P ), . Тогда Ср вычисляется по формуле р ЫР (>)

Y(R ) вр

После подстановки выражения (3) в выражении (2) текущее значение мощности резания определяется зависимостью

1 4 = Pz V = Np — =. — . (4) р <н- „.

На чертеже изображена олок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 управления, пороговый элемент 2, последовательно соединенные датчик 3 активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя, первый блок 4 выборки-хранения, .блок 5 суммирования, первый фильтр 6 низких частот, блок 7 деления, второй блок 8 выборки-хранения, блок 9 умножения, последовательно соединенные датчик 10 электрического сопротивления контакта инструмент — деталь, функциональный преобразователь 11 и второй фильтр 12 низких частот, причем выход блока 1 управления соединен с управляющим входом первого блока 4 выборки-хранения, вход порогового элемента 2 соединен с выходом первого фильтра 6 низких частот, а выход — с управляющим входом второго блока 8 выборки-хранения, второй вход блока 5 суммирования соединен с выходом датчика 3 активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя, выход второго фильтра 12 низких частот соединен с вторым входом блока 7 деления, выход функционального преобразователя 11 соединен с вторым входом блока 9 перемножения.

Устройство работает следующим образом.

При включении двигателя привода шпинделя на выходе датчика 3 активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя, формируется сигнал U, пропорциональный активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя:

11з = К,. Nga, (5) где К вЂ” коэффициент передачи датчика активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя.

После окончания переходного процесса в приводе шпинделя блок 1 управления формирует сигнал U< на управляющий вход первого блока 4 выборки-хранения, которым он переводится из режима «Выборка» в режим «Хранение». До прихода сигнала сброса из блока 1 управления в первом блоке 4 выборки-хранения хранится сигнал, пропорциональный мощности холостого хода

1А, = К Ngg,, (6)

На выходе блока 5 суммирования формируется сигнал

14 = U3 1-"4 = Кз (1 1дв Мрв.хх) (7)

На холостом ходу сигнал на выходе блока 5 суммирования равен нулю, контакт инструмент — деталь отсутствует, и его электрическое сопротивление стремится к бесконечности, а сигнал U» на выходе датчика 10

1282967

Формула изобретения

30 электрического сопротивления контакта инструмент- — деталь имеет предельное значение, при котором сигнал U>i на выходе функционального преобразователя 11 равен нулю. В результате входные сигналы фильтров 6 и 12 низких частот при отсутствии процесса резания равны нулю. Амплитуднофазовые характеристики фильтров 6 и 12 низких частот должны быть такими, чтобы при возмущающих воздействиях, вызванных колебаниями припуска на обработку, амплитуды и фазы сигналов на выходе фильтров

6 и 12 низких частот отличались незначительно. Это условие обеспечивается, если постоянные времени фильтров 6 и 12 низких частот на порядок больше постоянной времени каналов измерения активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя. Постоянные времени фильров 6 и 12 низких частот должны составлять

5 — 10 с. На выходе фильтра 6 низких частот формируется сигнал

- Кз К, (мдь — 1х1дь.х.х)ср = Ka K6 N p (8) где lee — коэффициент передачи фильтра 6 низких частот;

14о =- К, R, (9) где Кщ,— коэффициент передачи датчика 10 электрического сопротивления контакта инструмент — деталь, поступающий на вход функционального преобразователя 11, с выхода которого снимается сигнал

-z. -z -z

1-4 1 = Ufo = Ksg K R (10) где Ka — коэффициент передачи функционального преобразователя 11.

Сигнал поступает на вход фильтра 12 низких частот, с выхода которого снимается сигнал

K 6 (Uii ) сР = К6 К РК о (R )cP, (11) а также на вход блока 9 перемножения.

Таким образом, на входы блока 7 деления поступают сигналы U, и U

К K-„ () где К,— коэффициент передачи блока 7 деления, который поступает через второй блок 8 выборки-хранения, работающий в режиме «Выборка» (Ua = Uz), на первый вход блока 9 перемножения, на второй вход которого поступае- сигнал Uqq. На выходе блока 9 перемножения формируется сигнал

10 !

4

R"

U9 = Ug U К9К6 Kz К pq> (рz

К - N, (13) ) + где K q — коэффициент передачи блока 9 перем ножения;

Х=КзКзКт — коэффициент передачи устройства для измерения мощности резания; в

Х = Х р. — — — — мощность резания. в.")

Введение второго блока 8 выборки-хранения и порогового элемента 2 позволяет умень шить погрешность измерения в момент врезания инструмента в деталь вследствие того, что фильтры 6 и 12 низких частот имеют большую постоянную времени. При выходе инструмента из зоны резания сигнал Б6 на входе порогового элемента 2 уменьшается, и при достижении им величины, пропорциональной 10О/О от номинальной мощности двигателя привода шпинделя, пороговый элемент 2 срабатывает и сигналом U переводит второй блок 8 выборки-хранения из режима «Выборка» в режим «Хранение».

После врезания инструмента в деталь сигнал U6 увеличивается, и при достижении им величины, пропорциональной 10 /о от номинальной мощности двигателя привода шпинделя, пороговый элемент 2 срабатывает и переводит второй блок 8 выборки-хранения из режима «Хранение» в режим «Выборка».

Устройство для измерения мощности резания, содержащее блок управления и Ilocледовательно соединенные датчик активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя, первый блок выборкихранения и блок суммирования, причем выход блока управления соединен с управляющим входом первого блока выборки-хранения, а второй вход блока суммирования соединен с выходох: датчика активной мощности, отличающееся тем, что, с целью повышения (динамической) точности измерения, в устройство дополнительно введены последовательно соединенные первый фильтр низких частот и пороговый элемент и последовательно соединенные датчик электрического сопротивления контакта инструмент †дета, функциональный преобразователь, второй фильтр низких частот, блок деления, второй блок выборки-хранения и блок умножения, причем вход первого фильтра низких частот соединен с выходом блока суммирования, второй вход блока деле,шя соединен с выходом первого фильтра низких частот, второй вход блока перемножения соединен с выходом функционального преобразователя. а выход порогового элемента — с управляющим входом второго блока выборки-хранения.

1282967

Составитель А. Семенова

Редактор Е. Копча Техред И. Верес Корректор А. Обручар

3 а к аз 7334/8 Тираж 972 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4