Способ контроля процесса резания

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (ii) 975220 (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 793723 (22) Заявлено 13.07.81 (2! ) 3324445/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 23.11.82. Бюллетень №43

Дата опубликования описания 28.!!.82

51)М Клз

В 23 В 25/06//

В 23 (! 15/00

Гасударственный кемнтет (53) УДК 621.9. . 08 (088.8) пф данам нзееретеннй н еткрытнй

В. В. Кокаровцев, П. С. Ковальчук, В. А. Остафьев, Ю. И. Воскобойник, В. И. Аксенов, Е. И. Павловск„

В. Д. Лакиза и 10. Н. Камаев

f

l

Институт механики АН Украинской ССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для станков с числовым программным управлением.

По основному авт. св. № 793723 известен способ контроля процесса резания металлов, предусматривающий выделение частотных составляющих отклика системы

СПИД на виброакустический сигнал, гене- рируемый зоной резания, выделение огибающей этих частотных составляющих, а также формирование временных интервалов и пороговых значений. Производят сравнение текущих значений огибающей в данных временных интервалах со значением, зафиксированным на первом временном интервале, измеряют рассогласование и по характеру отклонения определяют изменение параметров процесса резания 11).

Однако известный способ контроля процесса резания не учитывающий статических свойств поведения огибающей, не обеспечивает выявление режимов неустойчивых процессов резания, т. е. автоколебательных режимов. Возбуждение интенсивных автоколебаний при резании снижает точность и надежность станков, приводит в ряде случаев к быстрому износу и поломке инструмента.

Цель изобретения — — повышение точности контроля процесса резания путем определения моме та возникновения автоколебаний в системе СПИД.

Поставленная цель достигается тем, что

5 из спектра отклика системы СПИД на виброакустический сигнал, генерируемый зоной резания, выделяют информативные частотные составляющие с помощью полосовой фильтрации, выделяют огибающую данной составляющей путем детектирования при пос тоянной времени детектирования, преобразуют аналоговый сигнал в цифровую форму, значения сигнала огибающей, соответствующее дискретным отсчетам, фиксируют в памяти ЦВМ, а затем осуществляют цифровую ! 5 фильтрацию, . выделяя инфразвуковые (с частотой до 0,5 — 0,4 Гц) флуктуации огибающей с помощью конечно-разностных методов и отфильтровывая «постоянную» составляющую огибающей с помощью усреднения.

После этого производится усреднение значений амплитуд флуктуаций на данном временном интервале, а затем сравнение с пороговыми значениями, которые определяют из условия, что ам".",итуда флуктуаций оги975220

3 бающей при автоколебаниях стремится к нулю при неравенстве нулю постоянной составляющей. Величина порогового значения определяется в основном шумами аналоговой и цифровой обработки сигнала.

Предлагаемый способ основан на том, что при возникновении автоколебаний происходит трансформация спектра отклика на виброакустический сигнал. Он становится явно выраженным — дискретным с максимумом энергии на парциальной частоте, при которой происходит потеря устойчивости системы СПИД (обычно в пределах частот до

1 — 1,5 кГц). В то же время спектр виброакустического сигнала, генерируемого зоной резания при устойчивом процессе точения (токарная обработка), представляет собой нестационарный случайный процесс.

Энергия отклика системы СПИД, а следовательно, и детектирования, сдвигается в область низких частот и, таким образом, подавляет инфразвуковые флуктуации огибающей.

В условиях автоколебательного режима образуется сегментная стружка, в результате чего теплофизические процессы становятся более выраженными, что также является причиной, способствующей подавлению флуктуаций отклика.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, поясняющая сущность изобретения; на фиг. 2 — график информативных составляющих спектра входного сигнала, график огибающей входного сигнала и график значений сигнала огибающей, соответствующих дискретным отсчетам.

Устройство содержит блок формирования виброакутического сигнала, представляющий собой пьезоакселерометр 1, который установлен на резце, усилитель 2, узкополосные фильтры 3, амплитудные детекторы 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

5, ЦВМ 6, интерполятор 7 станка с ЧПУ.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, снимаемый с пьезоакселерометра 1, поступает через усилитель 2 на узкополосные активные фильтры 3, на выходе которых обеспечивается выделение информативных составляющих спектра входного сигнала. Эти составляющие поступают на вход амплитудных детекторов 4, количество кото4 рых равно количеству фильтров, и на выходе их формируется огибающая входного сигнала, которая поступает на АЦП 5. В АЦП 5 происходит преобразование сигнала огибающей с аналоговой формы в цифровую. С

АЦП 5 значения сигнала огибающей, соответствующие дискретным отсчетам, заносятся в память ЦВМ 6, где осуществляется выделение инфразвуковых флуктуаций огибающей и производится фильтрация ее постоянной составляющей.

В результате сравнения усредненных значений амплитуд флуктуаций с пороговыми значениями ЦВМ 6 дает команду на интерполятор 7 станка для его выключения, либо изменения режимов резания.

Экономическая эффективность системы контроля процесса металлообработки, реализующей предлагаемый способ, определяется стоимостью элементов станка, которые могут выйти из строя в результате возникновения режима автоколебаний, стоимостью ремонта станка, а также стоимостью забракованных деталей.

Формула изобретения

Способ контроля процесса резания по авт. св. № 793723, отличающийся тем, что с целью повышения точности контроля путем определения момента возникновения автоколебаний в системе СПИД, осуществляло ют фильтрацию инфразвуковых колебаний огибающей, выделяют инфразвуковую «переменную» и «постоянную» составляющие сигнала, определяют среднюю амплитуду огибающей на каждом временном интервале, сравнивают текущие значения каждого интервала со значением на первом временном интервале и с заданным пороговым значением и по уменьшению амплитуды флуктуаций ниже порогового значения при неравенстве нулю постоянной составляющей су40 дят о возникновении в системе СПИД автоколебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское. свидетельство СССР

4> № 793723, кл. В 23 В 25/06, В 23 Q 15/00, 1979.

975220

Редактор Г. Безвершенко

Заказ 8263/14

Составитель А. Печкова

Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4