Способ контроля состояния кромки режущего инструмента и устройство для его осуществления
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. Способ заключается в преобразовании оптического сигнала, отраженного движущейся кромкой режущего инструмента , в электрический сигнал измерении амплитуды и длительности электрического сигнала, и. определении состояния кромки по измеренным амплитуде и длительности. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
СО103 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4321623/28 (22) 07,05.90 (46) 23,09,92 . Бюл. ¹ 35 (71) Самарский политехнический институт им, B.B,Êóéáûøåâà (72) B.À.Îëåéíèêàâ и В.А.Лагутин (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 1472760, кл. G 01 В 21/02. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ КРОМКИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Известен способ определения износа инструмента, по которому измеряют значение ЭДС резания, находят отношение текущего значения ЭДС резания к максимальному значению ЭДС переходного процесса и по величине указанного отношения судят о величине износа. Этот способ реализован устройством. включающим усили-. тель, аналого-цифоовой и реобразовател ь, пороговое устройство, устройство определения максимального значения ЭДС переходного процесса, запоминающее устройство, задатчик времени и арифметическое устройство. Недостатком известного устройства является невысокая точность контроля состояния кромки режу цего инструмента, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ бесконтактного измерения размеров деталей, по которому измеряемую де .Ы 1763890 А1 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения— повышение точности. Способ заключается в преобразовании оптического сигнала, отраженногоо движущейся кромкой режущего инструмента, в электрический сигнал. измерении амплитуды и длительности электрического сигнала и определении состояния кромки по измеренным амплитуде и длительности. 2 с. и 1 з,п, ф-лы, 2 ил. таль перемещают по опорной поверхности, сигнал оптического излучения от источника через полупрозрачное зеркало и объектив направляют на контролируемую поверхность детали, отраженный от этой поверхности оптический сигнал. коллимируют объективом и направляют полупрозрачным зеркалом на другое полупрозрачное зеркало, пройдя через которое часть светового потока попадает на светоделительную призму, а другая часть потока попадает на коллиматор и далее — на полупрозрачные зеркала, отразившись от которых часть потока проходит через диафрагмы и соответственно воздействует на фотоприемники. сигналы, вырабатываемые фотоприемниками, направляют на входы компаратора, который выдает разрешающий сигнал на электронный ключ. Устройство. реализующее этот способ, включает канал изменения угла поворота контролируемой поверхности, состоящий из полупрозрачного зеркала, светоделительной призмы. фотоприемников. компа(Л С: ! !.ъ ! ч Ы ОО О 1763890 ратора, а также электронный кл ый ключ. Недо- оборотного датчика 6 подключен к третьему статком известного способа является невы- входу блока 5 деления. сокая точность контроля оля состояния кромки Блок 5 деления состоит из следующих режущего инструмента, элементов: аналого-цифровой преобразоваЦелью изобретения является повыше- 5 тель 7, регистр 8, первый реверсивный счетние точности контроля со т состояния кромки чик 9, первый логический элемент 10 И-НЕ, режущего инструмента. Поставленная цель первый счетчик 11, первый формирователь менен способ кон- 12, первый инвертор 13, второй инвертор троля состояния кромки режущего инстру- 14, второй реверсивный счетчик 15, RS-тригмента, по которому формир ф р ируют оптическое 10 гер 16, второй логический элемент 17 И-НЕ, излучение, направленное н ое на кромку движу- третий логический элемент 18 И-НЕ, умнож его инструмента, преобразу- житель 19 частоты, второй счетчик 20, опорт ой фо ми ователь ют отраженное излучение в электрический ный генератор 21. второи ф р р сигнал, измеряют амплитуду этого сигнала 22, делитель 23, причем вход аналого-цифи длительность г сигнала оптического дат- 15 рового преобразователя 7 является первым чика, в течение которого максимальная ам- входом блока 5 деления (фиг. 1), выходы плитуда сигнала оптич А о тического датчика аналого-цифрового преобразователя 7 подпревышает уровень Д напряж т овень Д напряжения источни- ключены к входам регистра 8, выходы котока опорного напряжения, измеряют период рого подключены к входам первого Тв ащения ежущегоинструмента,опреде- 20 реверсивного счетчика 9, выход которого ляют относительную толщину зуба режуще- подключен к первому входу первого логичего инструмента т/Т, вычисляют отношение ского элемента 10 И-НЕ, выход которого относительной толщины зуба режущего ин- подключен к счетному входу первого счетчиструмента z/TêìàêñèìàëüíoéàìnëèòóäåА ка 11, выходу первого формирователя 12 сигнала оптического датчика, 25 является вторым входом блока 5 деления и П остигается также подключен кпервомувходутретьегологичеПоставленная цель достигает я тем, что устройство контроля и тво контроля состояния ского элемента 18 И-НЕ, выход которого кромки режущего инструмента включает on- подключен к счетному входу второго счетчитический датчик, источник опорного напря- ка 20, выходы которого подключены к вхокомпаратор, пиковыйдетектор, блок 30 дам второго реверсивного счетчика деления и оборотный датчик, причем выход выход которого подключен к -входу оптического датчика подключен ко входам триггера 16, выход которого подключен ко компаратора и пикового детектора, выход второму входу первого логического элеменисточника опорного напряжения подкл о напряжения подклю- та 10 И-НЕ, к второму входу второго логичечен ко второму входу компаратора, выход 35 ского элемента 17 И-НЕ, к входу второго пикового детектора подключен к первому формирователя 22, выходоборотногодатчивходу блока деления, выход компаратора ка 6 и выход делителя 23 подключены к -. ==-. -. подключен к второму входу блока деления, третьему входу блока 5 деления и к входу выход оборотного датчика подключен к умножителя 19 частоты, выход которого третьему входу блока деления, оба выхода 40 подключен ко второму входу третьего логиблока деления являются выходами устрой- ческого 18 И-НЕ, кроме того, выход первого ст.ва. формирователя 12 подключен к входу обнуления первого счетчика 11, к входу первого На фиг. 1 изображена структурная схе- инвертора 13, выход которого подключен к ма устройства; на фиг. 2 — схема блока деле- 45 входу делителя 23, к С-входу второго реверния. сивного счетчика 15, к S-входу RS-триггера Устройство контроля состояния кромки 16, к входу второго инвертора 14, выход еж егo "инструмента включает оптиче- которого подключен к входу обнуления втоский датчик 1, источник 2 опорного напря- рого счетчика 20 и к С-входу ре с р гита8 жения, пиковый детектор 3, компаратор 4, 50 выход. опорного генератора 21 подключен к блок 5 деления и оборотный датчик 6, при- счетному входу первого реверсивного счетчем выход оптического датчика 1 подключец чика 9 и к первому входу второго логическоко входам пикового детектора 3 и компара- го элемента 17 И-НЕ, выход которого тора 4, выход источника 2 опорного напря- подключен к счетному входу второго ревержения подключен ко второму входу 55 сивного счетчика 15, С-вход первого ревер- . компаратора 4, выход пикового детектора 3 сивного счетчика 9 подключен к выходу того подключен к первому входу блока 5 деле- же счетчика. ния, выход компаратора 4 подключен ко вто- Устройство работает следующим обрарому входу блока 5 деления, выход зом, 1763890 При вращении режущего инструмента с выхода оптического датчика 1 поступает электрический сигнал, Каждому из импульсов этого сигнала соответствует прохождение мимо оптического датчика очередного зуба режущего инструмента. Из оптического датчика 1 сигнал поступает в пиковый детектор 3, выходной сигнал которого характеризует максимальную амплитуду А сигнала оптического датчика 1. Сигнал оптического датчика 1 поступает также на компаратор 4, где сравнивается с напря>кением Д источника 2 опорного напря>кения. Выходной сигнал компаратора 4 характеризует длительность сигнала оптического датчика 1 Т= ЛМ, в течение которого максимальная амплитуда А сигнала оптического датчика 1 превышает уровень Д напряжения источника 2 опорного напря,кения. Сигнал А оптического датчика 1 поступает с выхода пикового детектора 3 на вход блока 5 деления и преобразуется аналого-цифровым преобразователем 7 в код. Сигнал т оптического датчика 1 поступает с выхода компаратора 4 на вход блока 5 деления, По заднему фронту сигнала т первый формирователь 12 формирует импульс поло>кительной полярности для обнуления первого счетчика 11, затем этим >ке проинвертированным вторым инвертором 14 сигналом код аналого-цифрового преобразователя 7записывается в регистр 8 и служит 011орным кодом для первого реверсивного счетчика 9, выполняющего функцию делителя частоты опорного генератора 21 на код регистра 8, так как первый реверсивный счетчик 9 обнуляется импульсами опорного генератора 21 и вновь заносит код регистра 8 по импульсу обнуления, поступающего на С-вход первого реверсивного счетчика 9, Таким образом, выходная частота первого реверсивного счетчика 9 обратно пропорциональна максимальной амплитуде А сигнала оптического датчика 1 и равна fp/A, где fp— частота опорного генератора 21, Информация о периоде Т вращения режущего инструмента поступает с оборотного датчика 6 на вход блока 5 деления, являющегося входом умножителя 19 частоты, опорный сигнал на умножитель 19 частоты может поступать не только с оборотного датчика 6, а например, с делителя 23, который может быть выполнен в виде реверсивного счетчика, на входы которого заносится код, соответствующий числу зубьев режущего инструмента. Установка этого кода может быть осуществлена коммутатором с ручным набором, например, переключателем ПК-10. На счетный вход "-1" 55 поступают импульсы с выхода формирователя 12 через инвертор 13, а импульсы обнуления с выхода "0" поступают на С-входтого же счетчика и на вход умножителя 19 частоты. Во время поступления на вход блока 5 деления сигнала азиз умножителя 19 частоты на вход второго счетчика 20 через третий логический элемент 18 И-НЕ проходят импульсы умножителя 19 частоты, коэффициент умно>кения К которого выбирается порядка 2000 — 4000. Полученный во втором счетчике 20 код переписывается во второй реверсивный счетчик 15, где списывается импульсами опорного генератора 21, В результатее на выходе RS-триггера 16 формируz ется временной интервал т" =- К . где т, 7 — =  — относительная толщина зуба режуТ щего инструмента, В течение этогс интер-. вала первый счетчик 11 заполняется импульсами первого реверсивного счетчика 9 с частотой fp. Временной интервал z есть I функция относительной толщины зуба режущего инструмента и не зависит от скорости вращения режущего инструмента, так как z =К вЂ”. fo Таким образом, на выходе первого счетчика 11 получим код частного от деления относительной толщины зуба режущего инструмента z/T на величину максимальной амплитуды А сигнала оптического датчика 1. т.е. N = К = К вЂ” . Одновременно по т В заднему фронту выходного импульса RSтриггера 16 формируется сигнал готовности результата деления В/А для поступления в схему управления станком. B процессе обработки детали продолжается вращение режущего инструмента. и в поле зрения оптического датчика 1 попадает следующий зуб режущего инструмента. на выходе первого формирователя 12 формируется импульс. обнуляющий первый счетчик 11, и цикл определения параметров кромки повторяется. Формула изобретения 1. Способ контроля состояния кромки режущего инструмента, по которому формируют оптическое излучение, направленное на кромку движущегося режущего инструмента. преобразуют отраженное излучение в электрическии сигнал и измеряют амплитуду этого сигнала. отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля состояния кромки режущего инструмента, дополнительно измеряют длительность т электрического сигнала, в течение которо1763890 го его амплитуда превышает заданный уровень Д, измеряют скорость движения режущего инструмента и определяют степень износа режущего инструмента по амплитуде электрического сигнала, длительности г и скорости движения режущего инструмента. 2. Устройство для контроля состояния кромки режущего инструмента. содержащее оптический датчик. выход которого подключен на вход компаратора. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля состояния кромки режущего инструмента, оно снабжено источником опорного напряжения, пиковым детектором, блоком деления и оборотным датчиком, предназначенным для связи с контролируемым режущим инструментом, причем выход оптического датчика подключен к входам компаратора и пикового детектора, выход источника опорного напряжения подключен к второму входу компаратора, выход пикового детектора подключен к первому входу блока деления, выход компаратора подключен к второму входу блока деления, выход оборотного датчика подключен к третьему входу блока деления, оба выхода блока деления являются выходами устройства, 3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок деления выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, регистра, первого реверсивного счетчика, первого логического элемента И-НЕ. первого счетчика, первого формирователя, первого инвертора, второго инвертора. второго реверсивного счетчика. RS-триггера, второго логического элемента И-НЕ, третьего логического элемента И-НЕ, умно>кителя частоты, второго счетчика, опорного генератора, второго формирователя. делителя. причем вход аналого-цифрового преобразователя является первым входом блока деления, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к входам регистра, выходы ко5 торого подключены к входам первого реверсивного счетчика, выход которого подключен к первому входу первого логического элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, 10 выход первого формирователя является вторым входом блока деления и подключен к первому входу третьего логического элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, выходы 15 когорого подключены к входам второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к R-входу RS-триггера, выход которого подключен к второму входу первого логического элемента И-НЕ, к второму 20 входу второго логического элемента И-НЕ, к входу второго формирователя, выход которого подключен к схеме управления станком, выход оборотного датчика и выход делителя подключены к третьему входу бло25 ка деления к входу умножителя частоты, выход которого подключен к второму входу третьего логического элемента И-НЕ, кроме того. выход первого формирователя подключен к входу обнуления первого счетчика, 30 входу первого инвертора, выход которого подключен к входу делителя, к С-входу второго реверсивного счетчика, к S-входу RSтриггера, входу второго инвертора, выход которого подключен к входу обнуления вто35 рого счетчика и к С-входу регистра, выход опорного генератора подключен к счетному входу первого реверсивного счетчика и первому входу второго логического элемента И-Н Е, выход которого подключен к счетному 40 входу второго реверсивного счетчика. Свход первого реверсивного счетчика подключен к выходу того же счетчика. 1763890 Составитель M.Êóçíåöoâ Техред М.Моргентал Корректор Д.Филь Редактор О.Стенина Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3450 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
