Устройство активного контроля состояния режущего инструмента

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.з 0 01 й 3/58 Государственный комитет СССР о делам изобретений и открытий(71) Заявитель Пензенский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТАИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля режущего инструмента. 5Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство активного контроля режущего инструмента, содержащее последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, интегратор, выход которого подключен к одному из входов компаратора, два параллельных канала оцен- ки величины напряжения, каждый из которых включает в себя фильтр, детектор и компаратор 111.Однако у этого устройства невысокая надежность контроля состояния режущего инструмента.Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля.Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено регулируемым источником напряжения смещения, двумя делителями напряжения, двухпози ционным ключом, двумя переключателями, двумя триггерами, блоком управления, генератором импульсов, ключом, счетчиком, блоком цифрового отсчета, тремя дешифраторами и выключателем,при этом источник напряжения смещенияподключен через делители напряжения квходам детекторов, два переключателяв первом положении - между выходамидетекторов, входом интегратора и вторым входом компаратора, а во второмположении переключателей вход первогопереключателя через двухпозиционныйключ, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, подсоединен к входу источника напряжениясмещения, вход второго переключателяво втором положении подключен к выходу первого детектора, а выход блокауправления подсоединен к интеграторуи установочному входу триггера,сбросовый вход которого подключен к выходу компаратора, а выход триггера подключен к одному из входов ключа, второй вход которого соединен с выходомгенератора импульсов, а вход ключаподсоединен к счетчику, связанному сблоком цифрового отсчета и двумя дешифраторами, выход блока управлениячерез выключатель соединен со счетным входом дополнительного триггера,единичный и нулевой выходы которогоподключены соответственно к первойи второй обмоткам первого переключателя, а дополнительный дешифраторсоединен с выходом счетчика.На чертеже изображена блок-схемаустройства активного контроля состояния режущего инструмента,бУстройство содержит последонательно соединенные датчик вибраций 1, усилитель 2, интегратор 3, выход которого подключен к одному из входов компаратора 4, два параллельных каналаоценки величины напряжения, каждыйиэ которых нключает н себя фильтр О5, 6, детектор 7, 8 и компаратор 4.Устройство снабжено регулируемымисточником напряжения смещения 9,двумя делителями напряжения 10, 11,двухпозиционным ключом 12, двумя переключателями 13, 14, двумя триггерами 15, 16, блоком упранления 17, генератором импульсон 18, ключом 19,счетчиком 20, блоком цифрового отсчета 21, тремя дешифраторами 22, 23,24 и выключателем 25.Устройство работает следующим образом.Включается станок. Датчик 1 преобразует вибрацию станка в электрические колебания. Переключатели 13, 14ставят но второе положение, На входинтегратора 3 через переключатель 13и двухпозиционный ключ 12 подаетсяпостоянное напряжение смещения от источника 9 по сигналам от блока управления 17, Прй интегрировании постоянного напряжения на выходе интегратора 3 получается пилообразное напряже,ние. Напряжение пилы растет до момента его равенства порогу, задаваемому 35на втором входе компаратора 4. Этонапряжение определяется низкочастотной составляющей спектра звуковогоизлучения станка, снимаемого черезпереключатель 14 с выхода детектора7. Интервал времени между старт-импульсом, вырабатываемым блоком управления 17 на взведение триггера 16 ивключение двухпозиционного ключа 12и стоп-импульсом с выхода компаратора 4 при равенстве напряжений с вы45хода интегратора и напряжения низкочастотного детектора 7 пропорционален ОГ.Действительно,1Оо 50ОГ = -О Дс = - тН = бС . о бСогде О о - постоянное напряжение, подаваемое на вход интеграторас выхода источника смещения,бС - постоянная времени интегра 55тора;.- время интегрирования,ЙсОткуда с = ОнОо т.е. пропорционально О 1 н,Заполняя интервал с импульсамис выхода генератора 20, получаетсяцифровой эквивалент О 1 н на счетчике20. Этот цифровой эквивалент отракает вибрацию станка. Если неличинавибрации станка больше заданной величины, тогда срабатывает дешифратор22, который указаынает на необходимость повышения жесткости креплениястанка. Далее делителем напряжения10 компенсируют низкочастотную составляющую напряжения на выходе детектора 7 до получения нуля на счетчике 20. Затем ставят переключатель14 в первое положение, после чегона второй вход компаратора 4 подается напряжение высокочастотной составляющей с выхода детектора 8. Делителем 13 компенсиРУют напряжение с выхода детектора 8, при котором в счетчике 20 будут нулевые показания,указынающие на исключение из измерений вибраций станка. При работе режущего инструмента низкочастотная ивысокочастотная составляющие с выхода датчика соответствуют только вибрациям режущего инструмента, Отношениенапряжений этих состанляющих измеряется антоматически и выдается в цифровом коде, Переключатели 13 и 14 стоятв первом положении. Напряжение с выхода детектора 7 интегрируется до момента его равенства напряжению с выхода детектора 8: О 1 нОГ = - ./ ОГ д 1 = - гВ бС 0 н бСВСОСИоткуда с = нГОЪ т.е. пропорционален отношениюОНа этот интервал времени ск между стюарт- и стоп-импульсами вводится триггер 16 и открывается ключ 19, Поэтому число импульсов, пришедших через ключ 19 с генератора импульсов 18 на счетчик 20 будет цифровым эквивалентом отношения напряжений- регистрируемого блоком цифровоОвО 1 нго отсчета 21, по которому можно су. - дить, н частности, о степени затуплЬ- ния режущего инструмента, его частичной поломки и т.д. Когда это отношение превзойдет определенное число, дешифратор 24 подает импульс на отключение станка.Для перевода схемы в режим определения поломки режущего инструмента включается выключатель 25. По сигналам блока управления триггер 15 периодически переводит устройство из режима контроля измерений высокочастотных нибраций в режим контроля холостого хода. Так как напряжение вибраций холостого хода скомпенсиронано, то при поломке инструмента исчезает высокочастотная составляющая вибраций. Поэтому дешифратор 25 является схемой сонпадения нулевых значений показаний счетчика 20.Основным преимуществом изобретения является повышение точности и наТираж 1019 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.Заказ 6683 53 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дежности контроля состояния режущего инструмента. Оно дает воэможность ликвидировать один иэ основных источников брака изделий машиностроения и уменьшает объем послеоперационного контроля.Формула изобретенияУстройство активного контроля состояния режущего инструмента, содержащее последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, интегратор, выход которого подключен к одному из входов компаратора, два параллельных канала оценки величины напряжения, каждый из которых включает в себя фильтр, детектор и компаратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 15 с целью повышения точности и надежности контроля, оно снабжено регулируемым источником напряжения смещения, двумя делителями напряжения, двухпоэиционным ключом, двумя переклю-Щ чателями, двумя триггерами, блоком управления, генератором импульсов, ключом, счетчиком, блоком цифрового отсчета, тремя дешифраторами и выключателем, при этом источник напряжения смещения подключен через делители напряжения к входам детекторов, два переключателя включены в первом положении - между выходом детекторов, входом интегратора и вторым входом компаратора, а во втором положениипереключателей вход первого переключателя через двухпоэиционный ключ,управляющий вход которого подключенк выходу блока управления, подсоединен к входу источника напряжения смещения, вход второго переключателя вовтором положении подключен к выходупервого детектора, а выход блока управления подсоединен к интегратору иустановочному входу триггера, сбросовый вход которого подключен к выходу компаратора, а выход триггера подключен к одному иэ входов ключа, второй вход которого соединен с выходомгенератора импульсов, а выход ключаподсоединен к счетчику, связанному сблоком цифрового отсчета и двумя дешифраторами, выход блока управлениячерез выключатель соединен со счетным входом дополнительного триггера,единичный и нулевой выходы которогоподключены соответственно к первойи второй обмоткам первого переключателя, а дополнительный дешифраторсоединен с выходом счетчика. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе