Способ обнаружения поломок режущего инструмента на металлообрабатывающих станках

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 02. 04. 81 (21) 3268822/25-08 3) М. КЛ,З В 23 В 25/06 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 151182, Бюллетень М 42 Дата опубликования описания 15. 11. 82 М.П. Козочкин и В.В. Смирнов)": тОрдена Трудового Красного Знамени еисперимфтадьнин" -":,нинаучно-исследовательский институт металлорекущих:,;станков) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЛОМОК РЕЖ НА МЕТАЛЛООБРАБАТЫВА)0ЕГО ИНСТРУМЕХ СТАНКАХ па п А, т О ства Изобретение относится к обработке металлов резанием, преимущественно к способам диагностики состояния режущего инструмента, и можетнайти широкое применение для оценкисостояния режущего инструмента в условиях автоматического производства.Известен способ обнаружения поломок режущего инструмента на металлообрабатывающих станках, заключающийся в том, что преобразовываютмеханические колебания системы СПИДв электрический сигнал и выделяют иэнего высокочастотную составляющую (11Недостатками известного способаявляются его сложность и низкая надежность,Целью изобретения является упрощение процесса обнаружения поломоки повышения его надежности.Указанная цель достигается тем,что при перемещениях инструментального узла, которые должны сопровождаться резанием металла, генерируютэталонйый сигнал постоянной величиныи одновременно с появлением. эталонного сигнала сравнивают амплитудувысокочастотной составляющей, измеряемую в частотном диапазоне 1030кГц, с пороговым значением, в случае превышения которого генерируют постоянный сигнал, равный эталонному, этисигналы сравнивают между собой и при 5несовпадении во времени подают коман.ду на остановку станка.На фиг. 1 показан пример блок-схемы устройства для обнаружения поломокрежущего инструмента, работающегов соответствии с предлагаемым способом; на фиг. 2 - примеры спектровколебаний инструментального узластанка модели 1 К 62 при холостом ходеи в .процессе нормального резания.В соответствии с блок-схемой нафиг. 1 механические колебания инструментального узла (или другогоэлемента системы СПИД) с помощьюпьезоэлектрического акселерометра 1преобразуются в электрический сигнал,который усиливается блоком усиления2 и поступает на фильтр высоких частот 3 и далее в блок детектирования4, откуда он поступает на вход релес нормально разомкнутыми контактами 25 5, откуда сигнал при замыкании релепоступает на вход порогового устройства б. Если амплитуда входного сигнаревышает заранее заданный уровеньо на выходе порогового устрой генерируется постоянный сигнал,который поступает на первый вход сравнивающего блока 7 представляю,щего в данном случае логический элемент называемый ИСКЛЮЧАЮЩИЙ ИЛИ (несовпадение высказйваний). На второй вход блока 7 подается постоянный сиг нал (эталонный) с устройства ЧПУ 8 во время обработки заранее выделенных кадров, во время отработки которых должно присутствовать резание металла. Этот сигнал по амплитуде 10 равен сигналу, который может появляться на выходе блока б, Одновременно по сигналу с блока 8 через реле 5 включается измерительная схема (блоки с 1 по 4), При несовпадении сигналов на входах блока 7 вырабатывается сигнал на остановку станка. В отдельных случаях, например при прерывистом резании, целесообразно сигнал с выхода .блока 7 подавать на интегрирующий блок, который позволит отключать станок только тогда, когда сигнал на выходе блока 7 удерживается постоянно в течение некоторого времени. Это позволит исключить ложное срабатывание при прерывистом резании.Из рассмотрения спектров на фиг.2 видно, что на холостом ходу (кривая 1) частота колебаний инструментального узла не превышает 5 кГц. При резании они распространяются в зависимости от скорости резания до 20 и более кГц (кривая 2), Исследования показывают, что с изменением режимов резания спектр в высокочастотном диапазоне может существенно меняться, но при наличии подвижного контакта между поверхностями твердосплавной . режущей пластины и поверхностью обрабатываемой детали обязательно воз никает высокочастотный сигнал, который может быть выделен на фоне помех, Обычно можно использовать фильтр с полосой пропускания 10-20 кГц. В связи с тем, что частотная характеристи ка реального фильтра отличается от идеальной характеристики, то во из- бежание ложного диагноза на выходе фильтра устанавливают пороговое устройство, которое срабатывает толь- щ ко при появлении сигнала, превышающего уровень помех. При сколе режущей пластины (или при полной поломке сверла, резца, метчика и т.п,) на время или полностью может прерываться контакт инструмента с деталью, и высокочастотная составляющая исчезает, а на выхоце блока сравнения формируется сигнал на остановку станка, Если же при поломке инструмента он ломается не полностью, а только скалывается его режущая часть и контакт инструмента с заготовкой не прерывается, то такую поломку можно будет обнаружить позднее, когда инструмент после выхода из металла будет врезаться в новую поверхность заготовки. Если положение этой поверхности известно, то из-за укорочения режущего инструмента, вызванно-. го сколом, резание начнется позже. Это запаздывание и сформирует сигнал на остановку станка. Однако наиболее перспективным является использование предлагаемого способа для обнаружения поломок концевого инструмента при работах на станках типа обрабатывающий центр или на автоматических линиях. Тонкие спиральные сверла, как показывает практика, ломаются обычно до самого места крепления. Обнаружить это с помощью предлагаемого способа можно при врезании инструмента. Сломанное сверло не вызовет при врезаниии появления высокочастотной составляющей, это и послужит сигналом к отключению станка.Применение предлагаемого способа позволяет увеличить интенсивность режимов резания- на 20-30%.Формула изобретенияСпособ обнаружения поломок режущего инструмента на металлообрабатывающих станках, заключающийся в .том,что преобразовывают механические колебания системы СПИД в электрическийсигнал и выделяют из него высокочастотную составляющую, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса обнаружения поломок иповышения его надежности, при перемещениях инструментального узла,которые должны сопровождаться резанием металла, генерируют эталонныйсигнал постоянной величины и одновременно с появлением эталонного сигнала сравнивают амплитуду высокочастотной составляющей, измеряемую вчастотном диапазоне 1030 кГц, спороговым значением, в случаепревышения которого генерируют постоянный сигнал, равный эталонному, этисигналы сравнивают между собой и принесовпадении во времени подают команду на остановку станка.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 512027, кл. В 23 Я 17/12, 1976.ф 973245 1 Р .-- .- /г.Е Составитель В. Платоновактор О. Перснянцева Техред А, Бабинец Иэрректор Н. Буря Заказ 8582/11ВНИ лиал П фПатент, г.ужгород ул ктная,Тираж 1153 ПИ Государственного ко по делам изобретений 35, Москва, Ж, Рауш