Способ контроля состояния резца и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и Может быть использовано на токарных станках с ЧПУ для контроля поломки резца. Цель изобретениярасщиреиие области применения и повьппение надежности контроля за счет исключения влияния внешних условий. Сущность способа заключается в том, что сливная стружка при неизменном режиме резания и при неизменной геометриирежущей части инструмента сходит в определенном направлении. Изменение с S а с 9вв.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (р 4 В 23 В 25/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3780767/25"08 (22) 19.06.84 (46) 23.02с87. Бюл. Ф 7 (71) Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (72) С.М.Палей, О.В.Рыбасенко и М.10.Евстегнеев (53) 621.9.08(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 466953, кл. B 23 В l/00, 1975.

Палей С.M., Васильев С.В. Контроль состояния режущего инструмента на станках с ЧПУ. Обзор. Сер. С-2

"Инструментальная и абразивно-алмазная промьпппенность", М.; НИИИАШ, 1983, с. 40 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЗ.ЦА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к облас ти обработки металлов резанием и

:может быть использовано на токарных станках с ЧПУ для контроля поломки резца. Цель изобретения — расширение области применения и повьппение надежности контроля за счет исключения влияния внешних условий. Сущность способа заключается в том, что сливная стружка при неизменном режиме резания и при неизменной геометрии. режущей части инструмента сходит в определенном направлении. Изменение

1291292 исправления схода будет свидетельствовать об изменении геометрии режущей части инструмента. Самопроизвольное .изменение геометрии является поломкой инструмента.,Для осуществления способа использовано устройство, в котором на резцедержке установлены два дугообразных кронштейна б и 7 с датчиками 5 наличия стружки, 1

Изобретение относится к обработке металлов резанием с образованием сливной стружки и может быть использовано преимущественно на токарных станках с ЧПУ.

Цель изобретения — расширение области применения и повышение надежности контроля за счет исключения влияния внешних условий.

На фиг. 1 показана общая схема 1р предлагаемого устройства, на фиг.2— вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Б-Б на фиг. 1 (выполнение .датчиков в виде трансформатора); на фиг. 4— разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 — 15 разрез Б-Б на фиг. 1 (выполнение датчиков в виде пневмопреобразователей); на фиг. 6 — узел I на фиг. 5; на фиг. 7 — разрез Б-Б на фиг. 1 (использование в качестве датчиков воз- 20 душных конденсаторов).

Сущность способа заключается в том, что спивная стружка при неизменном режиме -резания (главным образом при неизменной глубине резания) и при неизменной геометрии режущей части инструмента сходит в определенном направлении. Если режим резания не изменяется, а изменяется направление схода стружки, то это свидетель-.30 ствует об изменении геометрии режущей части инструмента. Самопроизвольное изменение геометрии режущей части инструмента является поломкой инструмента, Таким образом, изменение направления схода стружки свидетельст-, . вует о поломке инструмента.

Устройство для контроля при обработке детали 1 резцом 2 с режущей пластиной 3 (с образованием стружки

4) содержит датчики 5 наличия стружсвязанными с устройством ЧПУ ° Кронштейны установлены с зазором для прохода между ними стружки. В качестве датчиков могут быть использованы: трансформа1 ор с двумя дугообразными параллельными ярмами, пневмоэлектрические преобразователи, а также воздушные конденсаторы. 2 с,п. ф-JIM 3 3 II ф-Jlbl 7 HJI

2 ки, размещенные по дуге, центром которой является вершина режущей пластины 3. Приемные части датчиков раз. мещены на кронштейне 6, а передающие — на кронштейне 7. Оба кронштейна закреплень в корпусе 8, который крепится к резцедержке 9. Крон-,штейны 6 и 7 расположены с зазором

10, .обеспечивающим свободный проход стружки 4 между ними, и с внутренней стороны защищены от повреждения стружкой.

При выполнении датчиков в виде трансформатора оба кронштейна являются ярмами 11 и 12 шихтованного сердечника многостержневого трансформатора. Длинный стержень 13 трансформатора закреплен в корпусе 8. На стержне 13 расположена первичная .обмотка

14, питаемая источником 15 синусоидального, неизменного по амплитуде и частоте напряжения, Остальные короткие стержни 16 трансформатора выполнены на ярме ll: с равным шагом и направлены к ярму 12. Между торцами стержней 16 и ярмом 12 имеется воздушный зазор 10„ На стержнях 16 расположены вторичные обмотки 17, соединенные с системой 18 ЧПУ автономно друг от друга. Торцы стержней 16, ярмо 12 и обмотки 14 и 17 защищены от повреждения стружкой 4,проходящей через зазор 10, экраном 19.

Для обеспечения автономности магнитных цепей стержней в электромагнитном отношении экран выполнен из неферромагнитного материала, например из минералокерамики ВОК-60. Для того, чтобы удалить из магнитной цепи лишние магнитные сопротивления, вызванные неферромагнитным экраном, 1291292

55 в нем вдоль осей стержней 16 расположены вставки 20 из ферромагнитного материала, например из стали Г13, Использование предлагаемого устройства предполагает обработку деталей из ферромагнитного материала.

В другом случае используют пневматические сигналы для связи между приемными и передающими частями датчиков наличия стружки. При этом на резцедержке закреплены два кронштейна 21 и 22, имеющие вид параллельных дуг. Кронштейны расположены с зазором 10.

Таким образом, кронштейны 21 и

22 одновременно выполняют роль экранов, защищающих датчики от повреждения стружкой. В обеих частях выполнены дугообразные ряды отверстий

23 и 24, расположенные один напротив другого. К отверстиям 23, являющимися передаюшими, примыкают сопла пневмосети 25. К отверстиям 24 примыкают входные сопла 26 пневмоэлектрических преобразователей мембранного типа. Пневмоэлектрические преобразователи собраны в одном корпусе, состоящем из диэлектрических секций

27, стянутых шпильками 28, имеющими дугообразную форму. Между секциями зажимаются мембраны 29, в которые вставлены контакты 30. На стенках секций расположены контакты 31 и 32, к которым припаяны выводы 33, посредством которых контакты 31 соединены с источником 34 постоянного напряжения, а контакты 32 — с системой 18 ЧПУ.

Между контактами 30 и 32 расположена токоведущая пружина 35, прижимающая контакт 30 к контакту 31 и припаянная к контактам 30 и 32.Мембраны 29 разделяют внутренние полости преобразователей на две части, предмембранную полость 36 и замембранную полость 37, сообщающуюся с атмосферой через отверстие 38. При равенстве давлений в полостях 36 и .37 контакты 30 и 31 замкнуты под действием пружины 35. Такое устрой-. ство применимо при обработке заготовок иэ любого материала, образующего сливную стружку

В третьем случае в качестве датчиков наличия стружки использованы воздушные конденсаторы, образован-ные пластинами 39 и 40, расположенными с зазором 10 и выполненными из износостойкого материала.

Пластина 39, размещенная на кронштейне 41 и изолированная от не о прокладкой 42, имеет дугообразную форму, является общей для всех конденсаторов и соединена с одной из клемм источника 15. Пластины 40, расположенные напротив пластин 39 параллельно ей на кронштейне 43 и изолированные от него и друг от друга пластиной 44, независимо друг от друга соединены с системой 18 ЧПУ и через резисторы 45 с общим проводом, соединяющим вторую клемму источника

15 и систему 18 ЧПУ.

В случае использования трансформатора контроль поломки резца осуществляется следующим образом.

Источник 15 создает в обмотке 14 переменный синусоидальный ток. Под действием этого тока в стержне 1 3 возникает магнитный поток 46, меняющийся также по синусоидальному закону. Этот поток замыкается через ярма 11 и 12, стержни 16, вставки 20 и зазор 10. При этом в обмотках 17 наводится ЭДС по закону электромагнитной индукции. Но из- за того, что в магнитной цепи имеется зазор 10, величина потока 47, пронизывающего витки каждой обмотки 17, мала вследствие рассеяния магнитного потока и большего магнитного сопротивления в магнитной цепи.

При появлении стружки 4 в зазоре

10 магнитный поток 46 замыкается в основном через тот стержень 16 и те вставки 20, к которым стружка 4 расположена ближе всего. Таким образом, ЭДС индукции в обмотке 17, находящейся на этом стержне 16, больше, чем в других обмотках 17. Следовательно, по тому, с какой обмотки 17 поступает больший сигнал, можно еудить о направлении схода стружки.

Определение поломки резца производится следующим образом.

При переходе на новый режим резания исправным резцом в память системы 18 ЧПУ вносится номер только той обмотки 17, с которой поступает наибольший сигнал. Как только режим резания устанавливается, это значение принимается в качестве эталонного.

Затем сигналы с обмоток 1 Т сравниваются с этим эталонным значением.EcJIH отклонение номера обмотки 17 превышает заранее установленное допустимое значение, то система 18 ЧПУ вырабатывает команду на замену резца.

1291292

В случае использования пневмодатчиков устройство работает следующим образом, При подаче давления в пневмосеть

25 струи 48 воздуха из отверстий 23 устремляются в отверстия 24 и в полостях 36 создается избыточное давление. При этом контакты 30 и 31 размыкаются и на вход системы 18 ЧПУ напряжение не подается. При появлс- 10 нии стружки 4 в зазоре 10 доступ воздуха из некоторых отверстий 23 в соответствующие отверстия 24 прес кращается и соответствующие контакты

30 и 31 под действием пружин 35 за- 15 мыкаются, на вход системы 18 ЧПУ подается напряжение только с тех пневмоэлектрических преобразователей, перед входными соплами .26 которых находится стружка 4. 20

Дальнейшее функционирование системы 18 ЧПУ аналогично для случая использования трансформатора.

В случае использования конденса.торов устройство работает следующим 25 образом.

Источник 15 создает в цепях конденсаторов синусоидальный, неизменный по амплитуде и частоте ток.При этом на резисторах 45 падает напряжение. Поскольку воздушный зазор

10 велик, то емкостное сопротивление цепей конденсаторов велико и ток, протекающий по их цепям, мал.

Следовательно, мало и падение на- 35 пряжения на резисторах 45. При появлении стружки 4 в зазоре 10 емкост ное сопротивление того конденсатора, возле пластины 40 которого находится стружка 4, меньше, чем в цепях <0 других конденсаторов, ток в его цепи возрастает, а следовательно, возрастает и падение напряжения на соответствующем резисторе 45, регистрируемое на входе системы 18 ЧПУ. 45

Дальнейшая работа устройства аналогична указанному выше.

Формула изобретения

1. Способ контроля состояния резца путем наблюдения эа снимаемой стружкой, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности контроля, при установившемся режиме резания определяют допустимый сектор изменения направлений схода снимаемой стружки непосредственно около зоны резания исправным резцом и по изменению направления схода стружки эа пределы упомянутого сектора при том же режиме резания в процессе обработки детали определяют критическое состояние резца.

2. Устройство для контроля состояния резца на станке с ЧПУ, содержащее связанные автономно с устройством ЧПУ датчики наличия стружки, установленные с равным шагом на резцедержке в дугообразный ряд, поперечный ожидаемым траекториям схода стружки, непосредственно вблизи зоны резания, о -..и и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью расширения области применения:и повышения надежности контроля, каждый датчик состоит из противолежащих передающей и приемной частей, и расположенных с зазором, обеспечивающим свободный проход стружки между ними.

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве датчиков наличия стружки использован трансформатор с двумя параллельнымй дугообразными ярмами, соединенными длинным стержнем с первичной обмоткой, на первом ярме перпендикулярно расположены с равным шагом параллельные между собой и направленные к :второму ярму короткие стержни с вторичными обмотками,торцы коротких стержней и второе ярмо защищены двумя экранами иэ неферромагнитного материала со сквозными ферромагнитными вставками, расположенными напротив торцов коротких стержней и примыкающих соответственно к торцам и второму ярму.

4, Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что передающие части датчиков выполнены в виде выходных сопл пневмосети, установленных в отверстиях первого дугообразного кронштейна, а приемные части датчиков выполнены в виде входных сопл пневмоэлектрических преобразователей, расположенных в отверстиях второго дугообразного кронштейна, причем оба кронштейна закреплены на резцедержке и выполнены из иэносостойкого материала.

5, Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве датчиков использованы воздушные конденсаторы, пластины которых вы1291292

Фиг.2

22, 7 полнены из износостойкого материала и подключены к источнику синусоидального, неизменного по амплитуде и частоте напряжения.

17.

19

1? 91 292

j (убеличено)

29 35—

33 38 37

sz

2 7

87

Составитель A.Ñåìåíîâà

Редактор1И.Шулла Техред H.11oïoâè÷ Корректор Т .Колб

Заказ 79/13 Тираж 976 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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