Устройство прогнозирования состояния режущего инструмента

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Соцналнстнцеских Республик(4 о) Дата опубликования опнсаниМ 01.04.78,; Д(о 1) М. Кл,В 23 В 49/00СГ 01 й 19/02 Государственный квинтет Совета Мнннстрав СССР пв делам нэобретеннй н втнрытнй(54) УСТРОЙСТВО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА Изобретение относится к активному контролю и управлению процессом резания на обрабатывающих станках и может быть использвено, например, на автоматических линиях и станках с программным управлением,где обработка ведется на различных режимахрезания,Известно устройство для измерения износа режущего инструмента и предупрежденияего от поломки, содержащее датчик звуковог( щшума, фильтр выделения сигнала, усилитель,сравниваюшее и .исполнительное устройство1 .Недостатком данного устройства являютсаширокая полоса пропускания фильтра и отсутствие учета режима резания при определениистепени износа инструмента,. Наиболее близким по техническому существу и достигаемому результату к изобретениюявляется устройство прогнозирования состо- фОяния режущего инструмента, содержащее пре. образователь вибраций, подключенный к немупредварительный усилитель, два измерительных канала, подключенные к выходу предварительного усилителя, каждый из которых вклю-уб чает последовательно соединенные полосовойфильтр и усилитель-преобразователь, сумматор, входами соединенный с усилителями-преобразователями, последовательно соединенныеинтегратор, подключенный входом к выходусумматора, и индикатор износа21Недостатком известного устройства является то, что точность известного устройствазначительно зависит от различных мешающихфакторов, таких как неравномерность припуска,1:однородность обрабатываемых материалов,вариации режимов обработки. Известное устройство не позволяет также учитывать циклические нагрузки, приводящие к усталостномура крушению,Для повышения точности измерении предлагаемое устройство снабжено пизмерительными каналами, состоящими из последовательно соединенных полосового фильтра и усилителя- преобразователя; масштабными усилителями-преобразователями по числу каналов, подключенными к выходам полосовых фильтров;схемой совпадения входами соединенной с выходами масштабных усилителей преобразователей, а выходами - с управляющими входами3усилителей-преобразователей; блоком регулирования скорости интегриромния вход которогоподключен к выходу сумматора, а выход - купращ 1 яюшему входу интегратора последовательно соединенными между собой моделирующимблоком схемой сравнения второй вход которойподключен к выходу интегратора, и регистратором ресурса работы инструмента, а усилителипреобраэователи во всех каналах выполнены управляемыми.На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства.Оно состоит из необраэователи 1 вибрации предварительного усилителя 2, совокупности активных полосовых фильтров 3, управляемых усилителей-преобразователей 4, масштабных усилителей - преобразователей 5,схемы 6 совпадений, сумматора 7, интегратора 8, блока 9 изменения скорости интегрирования, регистратор 10 износа,моделирующего блока 11, схемы 12 сравнения, регистратора 13 ресурса работы инструмента,Устройство работает следующим образом.Напряжение от преобразователя 1 вибраций поступает на вход предварительного уси лителя 2, затем на вход параллельно соединенных активных полосовых фильтров 3, избирающих частоты упругой системы суппортной группы станка. Напряжение с выходовфильтров 3 подается на вход управляемых 30усилителей преобразомтелей 4, имевшихпеременный коэффициент усиления.Одновременно с усилением переменныйсигнал преобраэуетса в постоянный. Такимобразом, на входе сумматора 7 сигналы про- Запорциональны амплитудам циклических сил;преобраэомнным улье ой системой станка.Если переменные силы имеют разрывы приводяшйе к импульсным воздействиям на инструмент, что говорит о скачкообразном из- фменении сил рещииив спектре вибраций присутствуют все частоты, которые имеет упругая система суппортной группы станка. Импульсные же воздействия приводят к образованию существенных циклических напряжений .в инструменте, в результате циклическиенапряжения, эквивалентные им, имеют значительно большие значения, чем в случае монотонно изменяющихся сил. В связи с этим,Юв устройстве, предусмотрена автоматическаяперестройка коэффициентов усиления усилителей-преобразователей 4 при условии, если .на всех каналах появляются частотные составляющие. Это достигается тем, что с выхо-да фильтров 3 через масштабные усилители5 напряжение подается на схему 6 совпадения, Выход же схемы 6 совпадения соединяется с управляющими входами усилителей-пре.обраэомтелей 4 чем обеспечивается перестройка их коэффициента усиления, Таким об: разом, на выходе сумматора 7 наблюдается напряжение, эквивалентное текущим цащическим напряжениям в режущем клине с учетом возможных импульсных воздействий на инструмент, Выход сумматора 7 соединен с интегратором 8, что обеспечивает моделиромние накопления усталостных дефектов во времени. Однако, так как интенсивность образования усталостных дефектов зависит от теку, щего значения циклических напряжений, скорость интегрирования в интеграторе 8 переменив и определяется уровнем напряжения на входе, Для этого блок регулирования скорости интегрирования 9 соединяется с выходом сумматора 7.Устройство имеет два выхода. Первый выход регистратора 10 показывает текущее значение потенциально возможных дефектов, еше не вызвавших разрушение инструмента. Второй выход регистратора 13 после сравнения в схеме 12 с критическим значением на. копленных дефектов (пределом усталости), смоделированных блоком 11 в виде аналогового напряжения, дает оставшийся ресурс работы инструмента. Таким образом, устрой ство позволяет прогнозировать момент усталостного разрушения инструмента при установившихся в процессе резания циклических напряжений в режущем инструменте и значительно уменьшить влияние на точность измерения периодически повторяющихся мешающих факторов.формула изобретения Устройство прогнозирования состояния режущего инструмента, содержащее преобразом тель вибраций, подключенный к нему предмрительный усилитель, два измерительных канала, подключенные .к выходу предварительного усилителя, каждый из которых включает последомтельно соединенные полосовой фильтр и усилитель-преобразомтель, сумматор, входами соединенный с усилителями-преобраэомтелями, последовательно соединенные интегратор, подключенный входом к выходу сумматора, и индикатор износа, о т л н ч аю ш е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дополнительно иизмерительными каналами состоящими иэ последомтельно соединенных полосового фильтра и усилителя-преобразомтеля; масштабными усилителями-преобразователями по числу каналов, подключенными к выходам полосовых фильтров;схемой совцадения,входами соединенной с выходами масштабных усилителей-преобразователейа выходами -с управляющими входами усилителей-преобразователей; блоком регулиромния скорости интегрирования, вход которого подключен к выходу сумматора,а выход - к управляющему входу интегратора последовательно соеднненнымн между собой603505 Составитель И, ПетровскийРедактор Т, Шагова Техред 3. фанта Корректор А, Лакнда Заказ 1974/14 Тираж 1263 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5моделирующим блоком, схемой сравнения, второй вход которой подключен к выходу интегратора, и регистратором ресурса работы инструмента, а усилители-преобразователи во всех каналах выполнены управляемыми,Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе:. 1. Авторское свидетельство СССР% 312686, кл, В 23 В 49/00, 1970. 2. Уэллер н др. "Определение износа инструмента по уровню звука при токарной обработкеф,-"Конструирование и технология машиностроения, 1969, % 3.