Способ контроля процесса резания
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
ting) М g 3 с присоединением заявки М2
В 23 В 25/06
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 07,01.83.Бюллетень Йо 1
1Щ УДК 621. 9.08 (088. 8) Дата опубликования описания 07.01 ° 83
В. у —.Ант.онюк, ь в-." и В; И Лк се наов
- „«E е« «
Киевский ордена Ленина политехнический итре / им.50-летия Великой Октябрьской социалистически революции (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ КОНТРОЛЯ IIPOIIECCA РЕЗИШЯ
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в металлорежущих станках.
Известен способ контроля процесса резания, по которому с помощью пьезопреобразователей измеряют реакцию системы СПИД на виброакустический сигнал, генерируемый зоной резания, выделяют частотные составляющие, соответствующие определенным формам колебаний, соответственно их обрабатывают и по рассогласованию значений сигнала на первом и последующих интервалах судят о процессе резания $1) .
Недостатком способа является низкая точность и ненадежность определения моментов начала и окончания процесса резания.
Целью изобретения является надежное определение момента начала и окончания процесса резания с очень малым временем запаздывания.
Поставленная цель- достигается тем, что выделяют частотную область наиболее интенсивного виброакустического сигнала, осуществляют его логарифмирование, разбивают данную область на ряд непересекающихся частотных областей, при этом используют З0 и области антирезонансов, совпадающие с собственной частотой пьезопреобразователей, выпрямляют сигналы разбивают их на два потока и сравнивают с заданными„ запоминают мгновенные состояния первого потока в течение определенных малых периодов времени, определяемых частотами областей и по одновременному превышению заданных значений судят о моменте начала процесса резания, а по одновременному падению сигналов второй группы, ниже порогов величина которых определяется шумами станка, судят о прекращении процесса резания, при этом контролируют мгновенные состояния сигналов второй группы в течение периода времени, определяемого переходными процессами в начале н конце процесса резания, и по отсутствию одновременных превышений сигналов второй группы судят о достоверности моментов начала и окончания процесса резания.
Сущность способа заключается в том, что эона резания является активным источником механических возмущений, которые составляют неотъемлемую часть процесса резания. Наибольшая интенсивность реакции на вибро986615 акустический сигнал наблюдается в диапазоне частот 1-20 кГц и эту реак« цию, измеренную с помощью пьезоакселерометров, закрепляемых в неп)зсредственнбй близости от зоны резания, можно использовать как для определения износа инструмента, так и для определения моментов начала и окончания процесса резания, предварительно проведя идентификацию процесса и установив ее связь с параметрами процесса резания. При этом отпадает надобность в дополнительном вибровозбудителе.
Поскольку динамический диапазон изменения сигнала может составлять 15
40-60 дб, что связано с большими неудобствами, с помощью логарифмического усилителя осуществляют его логарифмирование в диапазоне частот наибольшей интенсивности сигнала, Это позволяет сжать динамический диапазон и улучшить работу пороговых устройств.
Разбиение на непересекающиеся частотные зоны осуществляется на осно25 ве идентификации процесса, параметров упругой системы СПИД и параметров входного сигнала. Реакцию системы можно представить как регулирование гребенчатого механического фильтра с зонами усиления сигнала и областями задержания сигнала — антиреэонансными зонами. Если совместить одну из антирезонансных эон с собственной частотой пьезопреобразователя получим наиболее чувствительную Ç5 часть измеряемого реагирования с большой статистической однородностью и быстродействием при широком варьировании параметров процесса резания.
Совокупность реакции по нескольким 40 частотным областям и составляет идентифицируемую целевую функцию, позволяющую надежно контролировать моменты начала и окончания процесса резания. 45
Быстродействие определения момента касания данным способом зависит от вероятности одновременного прихода импульсов на пороговые устройства.
Чтобы увеличить бустродействие осуществляется задержка или кратковременное (в течение десятка микросекунд) запоминание послепороговых значений игналов первой группы.
Время задержки определяется исходя 55 из нижних частот полосовой фильтрации.
Для достоверности определения моментов начала и конца процесса резания после определенного периода 60 времени, определяемого переходными п роцессами, осуществляется проверка гов непересечения уровня нижних порого и только после этого осуществляют управление процессом резания.
На чертеже дана блок-схема устри .. ства для осуществления предлагаемо-: го способа. . Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из пьезопреобразователя 1, установленного в зоне резания, логарифмического усилителя
2, с полосой пропускания сигнала, равной частотному диапазону наибольшей его интенсивности, параллельных полосовых фильтров 3, выпрямителей 4, пороговых устройств 5, временных задержек 6 для первой группы порогов, схемы совпадений 7 для первой группы порогов, триггера "касания" 8, включаемого схемой совпадения 7, логического блока 9, пороговых устройств
10 для второй группы порогов, схемы совпадения 11 для второй группы порогов, устройства 12, выдающего одиночный импульс в случае срабатывания схемы совпадения 11. Логический блок 9 осуществляет проверку несрабатывания схемы совпадения 11 в течение переходного процесса.
Устройство работает следующим образом.
Сигналы от пьезопреобразователя 1, установленного в зоне резания, усиливаются логарифмическим усИ лителем 2 и поступают на блок параллельных полосовых фильтров 3, а затем выпрямляются двухполупериодной схемой 4, затем сигналы разбиваются на два потока и первый поток поступает на пороговые устройства первой группы 5, а затем на временные задержки 6, причем задержки имеются не на всех каналах. Это.необходимо вследствие того, что импульсы, идущие с выпрямителей могут быть сдвину) ты по фазе и пороговые устройства могут срабатывать неодновременно.
Введение задержек, или кратковременное запоминание послепороговых состояний повышает быстродействие устройства во много раэ.
При одновременном поступлении импульсов с линией временных задержек срабатывает схема совпадений 7 и включает триггер касания 8, который может быть отключен только если зна-. чения сигналов на выходе усилителей 2 будут ниже уровней порогов второй группы, в этом случае срабатывает схема совпадения 11 и включает устройство 12, выдающее единичный импульс одновременно на отключение триггера касания 8 и на включение логического устройства 9, которое осуществляет проверку несрабатывания устройства 12 в течение времени, определяемого переходным процессом, Это делается с целью защиты устройства касания от ложных срабатываний, обусловленных ударами, работой механизмов и т.п. системы СПИД на виброакустический сигнал,.генерируемый зоной резания и выделения узкополосных частотных . областей, соответствующих определенным формам колебаний с последующей их обработкой и запоминанием, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля выделяют частотную область наиболее интенсивного виброакустического сигнала, осуществляют. его логарифмирование, разбивают данную область на ряд непересекающихся частотных областей, при этом используют и области антирезонансов, совпадающие с собственной частотой пьезопреобразователей, выпрямляют, разбивают на два потока и сравнивают с заданными, запоминают мгновенные состояния пбрвого потока в течение определенных малых периодов времени, определяемых частотами областей и по одновременному превышению заданных значений судят о моменте начала резания, а по одновременному падению сигналов второй группы судят о прекращении процесса резания, при этом контролируют мгновенные состояния сигналов второй группы в течение „ времени, определяемого, переходными процессами s начале и конце процесса резания и по отсутствию одновременных превышений сигналов второй группы судят о достоверности моментов начала и окончания процесса резания..
Источники инфорМации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 793723, кл. В 23 В 25/06 ° 1979.
5 98661
С помощью подбора частот и шиРины полос пропускания можно полностью отстроиться от помех и ложных срабатываний. При этом может быть использована как реакция "системы инструмента", так и реакция "системы изделия".
Система, реализующая данный способ касания может быть легко осуществлена на базе микроэлектронной техники, а в качестве чувствительного 10 элемента могут быть использованы пьезоакселерометры или акустические датчики, являющиеся чувствительными приемниками механических возмущений, которые могут быть закреплены 15 на резцедержателе, суппорте, шпинделе или на столе станка.
Время срабатывания системы, реализующей данный. способ касания может исчисляться десятками микросекунд. 70
Область применения предлагаемого изобретения — для станков с ЧПУ, многооперационных станков типа "обрабатывающий .центр"1 с целью определения момента и координат касания инструмента и детали и переключения подачи с ускоренной на рабочую, а также контроля процесса металлообработки.
Предлагаемый способ касания отличается от известных еще и тем, что с его помощью можсно определять момент касания не только при металлообработке, но и при обработке на станках любых неметаллических материалов например стекла, керамики и ряда других.
Формула изобретения
Способ контроля процесса резания, заключающийся в измерении реакции
9В6615
Составитель В. Владавский
Редактор Н. Коляда Техред М,Тепер
Корректор С."Шекмар
Подписное
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 10396/16 Тираж 1104
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, F.-35, Раушская наб., д.4/5
