Устройство для контроля состояния инструмента

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯНИЯ ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение останкостроения и п ОНТРОЛЯ СОСТОЯ ится к областазначено для ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ использования в станках при сверленииотверстий малого диаметра в труднообрабатываемых материалах. Целью изобретения является повышение производительности. Устройство снабжено муфтой,установленной с возможностью проскальзывания ее полумуфт при перегрузках.На полумуфтах установлены импульсныедатчики 7 и 9, связанные с электродвигателем подачи через блок управления 21, который содержит последовательно включенные блоки формированиясигнала состояния муфты 14, блок сравнения 15, логический блок 16 и выходной блок 20, 1 ил.1 130328Изобретение относится к станкостроению и предназначено для использования в станках при сверлении отверстиймалого диаметра в труднообрабатываемыхматериалах. 5Цель изобретения - повышение производительности путем обеспечения возможности оптимизации режимов резанияи контроля наличия сверла.На чертеже изображена блок-схема 10предлагаемого устройства.Станок, на котором реализуетсяустройство, состоит из шпинделя 1 идвигателя 2 вращения шпинделя. Сошпинделем жестко связана гайка ходово го винта 3. Ходовой винт и электродвигатель 4 подачи (например, шаговыйдвигатель) соединены муфтой 5 предельного осевого усилия. Предельное осевое усилие на сверле задается пружиной 6 в зависимости от прочности сверла(прочность зависит от диаметра и ма,териала сверла). Сжимать пружину 6можно в автоматическом режиме (например, шаговым двигателем). Импульсныи25датчик 7 кинематически связан с полумуфтой 8, а датчик 9 - с полумуфтой,10 (например, зубчатой передачей).Электрически датчики подсоединены кдвоичным счетчикам 11 и 12, выходыкоторых соединены с сумматором 13.Счетчики 11 и 12 и сумматор 13 образуют блок 14 формирования сигналасостояния муфты. Выход блока 14 подсоединен к блоку 15 сравнения, соединенному с логическим блоком 16,состоящим из формирователя 17 сигналауправления с подсоединенными к немудвоичным счетчиком-накопителем 18и реверсивным двоичным счетчиком 19,Выходной блок 20, управляющий электродвигателем подачи, подсоединен к вы"ду блока 16,Блоки 14-16 и 20 образуют блок 21 45 управления, выход которого подсоединен к электродвигателю 4 подачи.Станок работает следующим образом.Сжатием полумуфт 8 и 10 пружиной 6 задается предельное осевое усилие на муфту, которое пересчитывается с учетом параметров муфты и винта с гайкой в предельное осевое усилие на сверле. Включается электродвигатель 2 вращения инструмента, Включается электродвигатель 4 на ускоренную подачу, и сверло быстро подводится к поверхности детали. При врезании сверла в деталь на рабочей подаче может быть четыре режима работы муфты,Муфта работает с проскальзыванием, так как реактивное осевое усилие на сверле превышает предельное осевое усилие сверла, заданное пружиной через муфту. С датчиков 7 и 9 на двоичные счетчики 11 и 12 блока формирования сигнала состояния муфты поступает разное количество импульсов (с датчика 7 - меньше). В сумматоре 13 из показаний счетчика 12 вычитаются показания счетчика 11. Если из блока 14 в блок 15 сравнения поступает сигнал, больший чем "0", то в формирователе 17 сигнала управления логического блока 16 рассчитывается режим уменьшения числа оборотов двигателя подачи на 5%. (Уменьшение или увеличение оборотов двигателя подачи на 5% является тем минимальным изменением подачи, которое вызывает изме- некие состояния муфты: если полумуфты проскальзывают, то уменьшение оборотов на 5 переводит муфту в режим проскальзывания). Параметры режима из блока 16 передаются в выходной блок 20, управляющий электродвигателем подачи. В блоке 20 формируется управляющий сигнал на пятипроцентное снижение числа оборотов двигателя подачи, т.е. на уменьшение скорости подачи сверла. Снижением скорости подачи сверла уменьшается толщина стружки, т,е, снижается реактивное осевое усилие на сверле. Если величина предельного осевого усилия на сверле оказывается большей реактивного, то муфта рабс гает без проскальзывания. В этом случае с датчиков 7 и 9 в блок 14 формирования сигнала поступает одинаковое количество импульсов за оборот датчиков. Блоком 14 выдается нулевая разность показаний датчиков в блок 15 сравнения. Сравнение в блоке 15 нулевой разности с нулем дает сигнал логическому блоку 16 на расчет режима увеличения числа оборотов двигателя подачи на 5 . Параметры режима из блока 16 передаются в блок 20, в котором формируется управляющий сигнал на пятипроцентное увеличение числа оборотов двигателя подачи, т.е. увеличение скорости подачи сверла и, соответственно, увеличение реактивного осевого усилия на сверле.1Далее если муфта предельного осевого усилия начинает работать в режи-, 130328410 ме проскальзывания, блок 21 управления на основе показаний датчиков 7 и 9 выдает команду на снижение числа оборотов двигателя подачи, проскальзывание муфты прекращается, блок 21 выдает команду на увеличение числа оборотов двигателя подачи, т.е. блок 2 1 на основе анализа (с помощью датчиков 7 и 9) работы муфты выбирает оптимальную скорость подачи сверла в зависимости от состояния режущих кромок.По мере затупления режущих кромок сверла блок 2 1 управления снижает число оборотов двигателя подачи пор циями по 57 в общем на 207 - минимальная экономически допустимая величина снижения расчетного числа оборотов электродвигателя подачи. При достижении дваддатипроцентного снижения числа оборотов двигателя подачи уровень двоичного счетчика-накопителя 18 достигает единицы, а реверсивного двоичного счетчика 19 - четырех, формирователь 17 сигнала управления вьщает команду выходному блоку 20, управляющему электродвигателем подачи, на останов электродвигателя 4 и выдает сигнал на смену затупленного инструмента (осуществление функций предохранения сверла от поломки и оптимизации режимов резания).11, Муфта работает без проскальзывания, так как реактивное осевое усилие на сверле не превышает предельное 35 осевое усилие сверла, заданное пружиной.С датчиков 7 и 9 в блок 21 управления поступает одинаковое количество импульсов за оборот. В этом случае40 блок 21 выдает сигнал на увеличение числа оборотов электродвигателя 4 на 57 Далее работа блок-схемы аналогична работе по режиму Е,111. В случае поломки сверла или 45 отсутствия сверла в шпинделе муфта предельного осевого усилия вращается без проскальзывания (процесс резания отсутствует), датчики 7 и 9 вищают в блок адаптации одинаковое количество импульсов. Блок управления увеличивает число оборотов электродвигателя порциями по 57. При достижении двадцатипроцентного увеличения оборотов (состояние счетчиков 18,и 19 достигает четырех) блок управления дает команду на останов электродвигателя 4 с одновременной выдачей сигнала об отсутствии сверла. 1 У. В случае выкрашивания режущих кромок сверла (подача отсутствует). муфта предельного осевого усилия работает с проскальзыванием. В этом случае датчики 7 и 9 выдают различное количество импульсов в блок управления. Блок 21 уменьшает число оборотов электродвигателя. порциями по 57 При достижении двадцатипроцентного уменьшения числа оборотов блок управления выдает сигнал об остановке электродвигателя 4 с одновременной выдачей сигнала о неисправности сверла.Применение устройства для контроля состояния инструмента, обеспечивающего оптимизацию режимов резания и контроль наличия инструмента в шпинделе, при сверлении отверстий малого диаметра в труднообрабатываемых материалах позволяет вести обработку в автоматическом режиме, что приводит к резкому снижению трудоемкости, уменьшению брака деталей по причине поломки сверл и увеличению ресурса сверл, 1Формула изобретенияУстройство для контроля состояния инструмента, содержащее муфту предельного осевого усилия, установленную в кинематической цепи подач металлорежущего станка с возможностью проскальзывания полумуфт относительно друг друга при перегрузках и блок управления двигателя подачи, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено двумя импульсными датчиками, связанными с соответствующими полумуфтами, а блок управления выполнен в виде соединенных последовательно блока формирования сигнала состояния муфты, блока сравнения, логического блока и выходного блока, при этом блок формирования сигнала состояния муфты содержит два двоичных счетчика, входы которых связаны с выходами соответствующих импульсных датчиков, и сумматор, входы которого связаны с выходами двоичных счетчиков, а выходс входом блока сравнения, а логический блок содержит формирователь сигнала управления и связанные с его входами двоичный счетчик-накопитель и реверсивный двоичный счетчик, причем выход формирователя сигнала управления соединен с выходным блоком.