Устройство для диагностики нагрузочного режима инструмента

 

И-зобретейие относится к устройствам контроля нагрузки инструмента в станкостроении, в частности в расточных , сверлильных, токарных станках . Цель, изобретения - повьшение надежности устройств диагностики. Устройство содержит датчик звука, усилитель-преобразователь, фильтры низкой и высокой частоты. К выходу каждого фильтра подключен блок выделения уровня диапазона, выходы блоков подключены к блоку вычисления отношения уровней высокочастотного и низкочастотного диапазонов спектра звука . К выходу блока вычисления подключен первый дифференцирующий элемент , выход которого подключен через пороговый элемент к первому входу элемента И, к второму входу которого через элемент НЕ подключен выход второго дифференцирующего элемента. 2 ил. с 3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (u) А1 (51) 4 В 23 В 49/00

< в, F> с, ("4

/ )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3984120/31-08 (22) 04.12.85 (46) 07.06.87. Бюл. У 21 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) Е.Т.Шаров и В.А.Тараненко (53) 621.9 1(088.8) (56) Уэллер Е. и др. Определение износа инструмента по уровню звука при токарной обработке. — Конструирование и технология машиностроения, 1969, У 3, с. 1-8. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ НАГРУЗОЧНОГО РЕЖИМА ИНСТРУМЕНТА (57) Изобретение относится к устройствам контроля нагрузки инструмента в станкостроении, в частности в расточных, сверлильных, токарных станках. Цель изобретения — повышение надежности устройств диагностики.

Устройство содержит датчик звука, усилитель-преобразователь, фильтры низкой и высокой частоты. К выкоду каждого фильтра подключен блок выделения уровня диапазона, выходы блоков подключены к блоку вычисления отношения уровней высокочастотного и низкочастотного диапазонов спектра звука. К выходу блока вычисления подключен первый дифференцирующий элемент, выход которого подключен через пороговый элемент к первому входу элемента И, к второму входу которого через элемент НЕ подключен выход вто(, » рого дифференцирующего элемента.

2 ил.

1315165

Изобретение относится к устройствам контроля нагрузки инструмента в станкостроении, в частности в расточных и сверлильных станках, и может быть использовано для диагностики нагрузочного режима инструмента (сверло, резец, фреза).

Цель изобретения — повышение надежности устройства для диагностики нагрузочного режима инструмента.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства применительно.к процессу . обработки .металлов резанием; на фиг. 2 — зависимости: износ S инструмента от времени S(t); соотношение т между уровнями высокочастотного и низкочастотного диапазонов спектра звука в зоне обработки детали от износа инструмента т(Я) и построенная по ним зависимость m(t).

Деталь 1 обрабатывается резцом 2, закрепленным в резцедержателе 3. На держателе 4 установлен датчик 5 эву1 кового сигнала,. к которому подключен преобразователь-усилитель 6, фильтр 7 низкой частоты и полосовой фильтр 8 высокой частоты, блоки 9 и 10 выделения огибающей спектральной характеристики диапазона (уровень диапазона), выходы которых подключены к блоку 11 вычисления соотношения уровней; первый дифференцирующий элемент 12, выход которого через пороговый элемент 13 подключен на первый вход элемента И 14, второй вход которого через второй дифференцирующий элемент 15 и элемент НЕ 16 к первому, дифференцирующему элементу 12.

Устройство работает следующим образом.

Звуковые колебания в зоне обработки, содержащие информацию о режиме обработки, воспринимаются датчиком 5 и преобразуются в электрический сигнал промежуточным преобразователем-усилителем 6. Далее электрический сигнал разделяется фильтром 7 низкой частоты и полосовым фильтром 8 высокой частоты на два диапазона: низкочастотный от 0 до 4 кГц и полосовой высокочастотный от 4 до 8 кГц.

В блоках 9 и 10 формируется огибающая спектральных характеристик частотных диапазонов(уровень частотного диапазона), являющаяся основной характеристикой энергии частотного диапазона. В блоке 11 производится вычисление отношения m уровней высоко5

40 частотного и.низкочастотного диапазонов и на выходе блока формируется непрерывная зависимость m(t).

В устройстве применен инвариантный к основным факторам процесса обработки (режим обработки, разброс параметров инструмента и т.д.) критерий диагностики нагрузочного режима.

При работе инструмента без перегрузки уровень высокочастотной составляющей спектра звука незначителен. Резкое усиление высокочастотного диапазона звука в зоне резания происходит при износе инструмента или при его перегрузке. И в том и другом случае причиной усиления высокочастотного диапазона является усиление контактной площади между инструментом и деталью и вследствие этого увеличение трения, усиливающего высокочастотный спектр звука. Зависимости износа S инструмента от времени S(t) и соответствующего зависимости соотношения ш высокочастотной и низкочастотных составляющих звука от износа

m(S) имеют монотонный вид, приведенный на фиг. 2. Проекция линейного участка зависимости S(t) на нелинейную монотонную зависимость т(Б) дает аналогичную нелинейную монотонную зависимость m(t) — зависимость соотношения между ВЧ и НЧ составляющими спектра звука в зоне обработки. Характерной особенностью зависимостей

m(S) и m(t) является точка а перегиба, за которой наступает недопустимая перегрузка инструмента. Точка перегиба нелинейной монотонной зависимости m(t) используется в предлагаемом устройстве в качестве инвариантного критерия для диагностики нагруэочного режима инструмента. сР П1

В точке перегиба — — =О. По этому г признаку в устройстве начинается диагностика нагрузочного инструмента.

После двойного дифференцирования непрерывного сигнала m(t) с выхоца блока 11 (фиг. 1) элементами 12 и 15 на выходе второго дифференцирующего элемента 15 формируется сигнал, пропорциональный второй производной

m(t). В точке а перегиба зависимости

d m

m(t) — — -=О, на входе элемента НЕ 16 исчезает сигнал, а на его выходе и на втором входе элемента И 14 появляется логическая "1".

3 13151

Для оценки динамики процесса обработки в устройстве контролируется скорость увеличения соотношения между ВЧ и НЧ составляющими. С этой целью на выходе первого дифференцирующего элемента 12 формируется сигнал, пропорциональный производной dm/dt.

Сигнал, соответствующий положительным значениям производной dm/dt>0, подается на пороговый элемент 13, 10 уставка ш„ которого выбирается по минимально допустимой скорости увеличения m в точке перегиба. Если йп/

/dt>m„, то на выходе порогового элемента 13 и на первом входе элемента И 14 появляется логическая " 1".

Таким образом, для диагностики нагрузочного режима инструмента исполь, зуются первая и вторая производные отношения ВЧ и НЧ составляющих спект-20 ра звука в зоне обработки, причем граница между режимами работы инструмента без перегрузки и с перегрузками определяется по совпадению ус- ловий 25

d m dm — -=0 — >m (1)

dt dt

При выполнении условий (1) на выходе элемента 14 появляется логичес65 4 кая "1", что свидетельствует о перегрузке инструмента.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для диагностики нагрузочного режима инструмента, содержащее датчик звука, установленный в зоне обработки детали, к которому через преобразователь-усилитель подключены фильтры низкой частоты, а к выходу каждого фильтра подключен блок выделения уровня диапазона, выходы блоков подключены к блоку вычисления отношения уровней высокочастотного и низкочастотного диапазонов спектра звука, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены первый и второй дифференцирующие элементы, пороговый элемент, элементы И и НЕ, причем к выходу блока вычисления подключен первый дифференцирующий элемент, выход которого подключен через пороговый элемент на первый вход элемента И, на второй вход которого через элемент НЕ подключен выход второго дифференцирующего элемента, вход которого подключен к выходу первого дифференцирующего элемента.

ФОГ. Г

Составитель В.Алексеенко

Редактор Г.Волкова Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 2241/10 Тираж 975 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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