Устройство для контроля состояния режущего инструмента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСИИХРЕСПУБЛИК 09) И 1) 11 в гз в 25/06 ЕТЕН ПЬСТ удового озяй теграторов,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Ростовский.на-Дону ордена ТрКрасного Знамени институт сельскохственного машиностроения53) 621,91 088,8)(56) 1, Уэйлер и др. Определение износаинструмента по уровню звука при токарнообработке, - "Конструирование и технологмашиностроения", 1969, У 3, с. 17 (прото(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СО - СТОЯНИЯ РЕЖУЮЕГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее преобразователь виброакустической эмиссии, предварительный усилитель, соединенный с первым входом первого блока деле. ния через последовательно соединенные первый полосовой фильтр и первый детектор и со вто рым входом блока деления через последова. тельно соединенные второй полосовой фильтр н второй детектор, систему управления станком,отличаюшееся тем,что, с целью повышения точности измерения износа инструмента и расширения технологических возможностей за счет фиксации момента выхода инструмента из строя, в него введены последовательно соединенные источник опорного напряжения, аналоговый ключ, первый интегратор, второй блок деления, аналоговое запоминаюшее устройство и первый компаратор, усилитель. ограничитель, вход которого соединен с выходом второго детектора, а выход - с вторым входом аналогового ключа, второй интегратор, вход которого соединен с выходом первого блока деления, а выход - с вторым входом второго блока деления, второй комнаратор, вход которого соединен Я с выходом червого блока деления, а выход - с входом системы управления станком, выход второго блока деления соединен с входом первого компаратора, выход которого соединен с системой управления станком, к которой подключены вторые входы аналогового запоминаюшего устройства и обоих ии 1079368Изобретение относится к машиностроениюи может быть использовано для определенияизноса и поломок режущего инструмента непосредственно в ходе обработки деталей настанках. 5Известно устройство для определения из.носа режущего инструмента, содержащее преобразователь виброакустической эмиссии, установленный на режущем инструменте, и соединенный с предварительным усилителем, выход которого связан с входами двух полосовых фильтров, выходы фильтров подключены через детекторы к блоку деления, Принцип работы устройства основан на перераспределении высокочастотной и низкочастотной 5частей спектра виброакустической эмиссии приувеличении износа инструмента, что позволяет,не внося изменений в конструкцию суппортастанка, оценивать непосредственно в ходеобработки износ инструмента, Кроме того,измерительный преобразователь может устанавливаться в месте, удаленном от зоны резания, что обеспечивает высокую технологичность и надежность устройства 1.Однако точность показания устройства -невелика, так как сигнал виброакустическойэмиссии является, в большей степени, величи.ной стационарно случайной и характеризуетсябольшой дисперсией, при обработке деталейсложной формы показания данного устройства.в различных местах детали, несколько отлича.ются в силу изменяющейся с диаметром скорости резания и изменения нрипуска. Крометого, в устройстве не предусмотрено определенпе сколов инструмента и его поломок.Цель изобретения - повышение точности35измерения износа инструмента, в частностипри обработке деталей сложной конфигура.шш на станках с ЧПУ, и расширение технологпчсс.:.;их возможностсй за счет фиксации40момента выхода инструмента из строя,Поставленная цель достигается тем, чтоустройство, содержащее преобразователь виброакустической эмиссии, предварительныйусилитель, соединенный с первым входомпервого блока целения через последовательно45соединенные первый полосовой фильтр ипервый детектор и с вторым входом блокаделения через последовательно соединенныевторой полосовой фильтр и второй детектор,систему управления станком, снабжено двумя интеграторами, вторым блоком деления,двумя компараторами, аналоговым заномина-.ющим устройством, усилителем-ограничителем,источником опорного напряжения, аналоговым ключом, выходы интеграторов соединены 55с входами второго блока деления, выходкоторого соединен непосредственно и черезаналоговое запоминающее устройство с вхо дами первого компаратора, выход которогоподключен к системе управления станком,вход второго интегратора соединен с выходомпервого блока деления, вход первого интегратора соединен с выходом источника опорного напряжения через аналоговый ключ, управляющий вход которого подключен черезусилитель-ограничитель к выходу второго детектора, к выходу первого блока деленияподключен второй компаратор, а управляющиевходы интеграторов, второй вход аналоговогозапоминающего устройства и выход второгокомпаратора, подключены к системе управления станком.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит преобразователь 1 вибраций, предварительный усилитель 2, полосовые фильтры 3 и 4, детекторы 5 и 6, блоки7 и 8 деления, компараторы 9 и 10, интеграторы 11 и 12 . усилитель-ограничитель 13, ис.точник 14 опорного напряжения, аналоговыйключ 15, аналоговое запоминающее устройство16, систему 17 управления станком.Предварительный усилитель 2, вход которо.го связан с преобразователем виброакустической эмиссии 1, связан с первым входомблока 7 деления через полосовой фильтр 3 идетектор 5 и с вторым входом блока 7 деления через последовательно соединенные по.лосовой фильтр 4 и детектор 6,Первый компаратор 9 соединен входом спервым блоком 7 деления, а выходом - . ссистемой 17 управления станка. Выходы интеграторов 11 и 12 соединены со входамиблока 8 деления, выход которого соединеннепосредственно и через аналоговое запвгина.ющее устройство 16 с входами компаратора10, выход которого соединен с системой 17управления станком,Вход первого интегратора 12 соединен свыходом первого блока 7 деления, вход второго интегратора 11 соединен с выходом источника 14 опорного напряжения через налоговый ключ 15, управляющий вход которогосоединен с выходом второго детектора 6 че.реэ усилитель. ограничитель 13, управляющиевходы интегратора 11 и 12 подключень 1 ксистеме 17 управления. Устройство работает следуюшим образом,Сигнал виброакустической эмиссии (ВАЭ),излучаемой зоной резания, регистрируетсяпреобразователем 1 вибраций, усиливаетсяпредварительным усилителем 2 и подается напараллельно включенные полосовые фильтры3 и 4, Фильтр 3 выделяет низкочастотнуюсоставляющую спектра ВАЭ, а фильтр 4 вы.сокочастотную составляющую.Увеличение износа инструмента приводитк перераспределению спектра ВАЭ (высоко.частотная часть возрастает). Поэтому дляопределения величины износа сигнал с фильт.ров 3 и 4 детектируется блоками 5 и 6и подается на вход блока 7 деления, сигнална выходе которого соответствует величинеизноса инструмента.Однако при обработке деталей сложнойформы показания на выходе блока 7 деле Ония (т.е, фактически устройства - прототи.па) будут различны в различных местах де.тали, вследствие влияния на спектр ВАЭ из.менения скорости резания, геометрии среза,вариаций припуска. Кроме того, переход на 5новый диаметр при обработке ступенчатыхЬеталей вызывает сравнительно длительныйнесколько секунд) переходной процесс навыходе блока,7, обусловленный тем, чтоинструменту необходимо притереться к ново 20му диаметру,Поэтому для исключения влияния указанных факторов на точность измерения износав устройство введен интегратор 12, которыйинтегрирует сигнал на выходе блока 7 деле. 25ния в течение всего времени обработки детали, Таким образом, сигнал на выходе бло.ка 12 представляет собой средне-интегральноезначение износа, а так как сигнал ВАЭ стационарно случайный, то точность измерения пара 30метров на его основе будет тем выше, чембольше время усреднения. Следовательно сигнал на выходе интегратора 12 существенноболее точно характеризует износ инструмента,Для дальнейшего повышения точности уст 35ройства сигнал с выхода интегратора 12 пода.ется на блок 8 деления, на второй вход которого подается напряжение с выхода интегра.тора 11, пропорциональное фактическому вре-мени обработки каждой детали.Измерение фактического времени обработкипроизводится следующим образом.Высокочастотная часть сигнала ВАЭ; какменее зашумленная, подается через усилительограничитель 13 на управляющий вход анало 45гового ключа 15 и открывает его на времяпротекания процесса резания, а так как ин.тегратор 11 заряжается постоянным напряже. ннем от источника напряжения, то напряжение на выходе интегратора 11 пропорционально времени обработки.Далее сигнал с выхода блока 8 деления, представляющий собой усредненное по времени значение износа, подается на вход компа. ратора 10, на друтой вход которого подается напряжение с аналогового запоминающего устройства 16, в котором в режиме обучения запоминается среднее значение сигнала, соот. ветствуюшее изношенному инструменту (в ре. жиме обучение производится обработка изношенным инструментом) . В рабочем режиме компаратор 10 сравни 1 вает значение износа после обработки очеред. ной детали с запомненным и при их совпа-.1 дении или превышении запомненного напряжения подает команду на систему ЧПУ для прекрашения процесса и вызова оператора или на автоматическую смейу инструмента,Аварийные ситуации в процессе резания, детали с повышенным припуском, врезание инструмента на ускоренной подаче в деталь,вследствие ошибки в программе юти отказа оборудования и тд.) и поломки инструмента сопровождаются повышенной интенсивностью ВАЭ и расширением ее спектра, поэтому сигнал на выходе блока 7 деления резко увеличивается, что вызывает срабатывание компаратора 9, дающего команду на немед. ленный быстрый омод инструмента иэ эоны обработки и остановку вращения шпинделя. Это позволяет предотвратить повышенные динамические нагрузки на станок, что увеличивает время его работы до очередного ремонта и исключить внеплановый ремонт станка, Кроме того существенно уменьшает. ся вероятность выхода детали в брак при поломках инструмента (имеются ввиду поломки, вызванные посторонними включени. ями в детали и т.п. предотвратить которые невозможно иэ-за ограниченного быстродействия исполнительных устройств станка, дру. гие виды поломок, например обусловленные чрезмерным износом режущего инструмента исключаются) .1079368 10 Тираж 1037 Подпи ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 35, Москва, Ж - 35, Раушская набд. 4/5 аказ 1218/ВН ное илиал ППП "Патент ород, ул. Проектн Составитель В, Алексеенкоедактор Н. Воловик Техред А Ач Корректор О. Би