Устройство для контроля износа режущего инструмента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ИЙ И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС(56) 1, Авторское свидетельство СССР М 1019289, кл, Ь 01 й 3/58, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЙТРОЛЯ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, по авт.св. Р 1019289, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, оно снабжено цепью, содержащей последовательно соединенные усилитель заряда, усилитель с переменным коэффициентом усиления и узкополосный высокочастотный фильтр,. включенной между датчиком вибраций и счетно-решаКицей схемой, блоком регистрации максимума отклика, интерфейсом ЧПУ станка, блоком логики и.ЛОы 084662 А управления, блоком автоматического выбора коэффициента усиления, ключевым блоком и возбудителем вибрации, причем вход интерфейса ЧПУ станка и первый вход блока логики и управления соединены с выходом второго триггера, второй вход блока логики и управления соединен с выходом блока регистрации максимума отклика, третий вход соединен с выхЬдом интерфейса ЧПУ станка, первый выход блока логики и управления соединен с входом узкополосного высокочастотного фильтра, второй выход - с входом блока автоматического выбора коэффициента усиления, выход которого соединен с входом усилителя с перемен- Я ным коэффициентом усиления, а третий выход блока логики и управления через 1 ключевой блок соединен с входом возбудителя вибраций,Изобретение относится к контролю износа режущего инструмента при металлообработке и может быть использовано дЛя повышения долговечности, надежности работы режущих инструментов и станков с числовым программным управлением (ЧПУ)По основному авт,св. М .1019289 известно устройство для контроля износа режущего инструмента, содержащее датчик, параллельно соединенные 10 блок вычисления уменьшения приращения виброскорости и блок вычисления увеличения приращения виброскорости, счетно-решающую схему, соединен ную с последним и блок индикации, 15 оно.снабжено блоком блокировки, первым триггером, вторым триггером, датчик выполнен в виде двухкомпонентного измерителя вибрации, счетно-решающая схема в виде последовательно соединенных сумматора и блока выделения среднеквадратического значения, . вход сумматора соединен с двухком- понентным измерителем вибрации, блок вычисления увеличения приращения виброскорости и блок вычисления уменьшения виброскорости.выполнены в виде схемы Фиксации, усилителя, схемы сравнения, ахема временной селекции и делителя напряжения, вход схемы Фиксации, положительный вход усилителя и вход делителя напряжения сое-. динены с выходом блока среднеквадратичного значения, выход схемы Фиксации соединен с отрицательным входом усилителя, . а выходусилителя - с положительным вхо-З 5 дом схемы сравнения, выход делителя напряжения соединен с отрицательным входом схемы сравнения, выход которой соединен с входом схемы временной се лекции, первый выход ее соединен с 40 вторым. входом схемы фиксации, а вто рой выход блока вычисления увеличения приращения виброскорости соединен с первым входом первого триггера, второй выход схемы временной 45 селекции блока вычисления уменьшения приращения виброскорости соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен с входом блока . .,индикации, вход блока блокировки соединен с выходом блока выделения среД. неквадратического значения, а выход - с вторыми входами первого и второго триггеров, выход, первоготриггера соединен с вторым входом схемы фиксации блока вычисления уменьшения приращения виброскорости 13 Недостатком известного устройства для контроля износа режущего инстру- Я) мента является изменяющаяся жесткость системы СПИД в широких пределах, что приводит к изменению информативной полосы частот, что снижает надеж. ность контроля. 65 Цель изобретения - повышение надежности контроля.Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля износа режущего инструмента снабжено цепью, содержащей последовательно соединенные усилитель заряда, усилитель с переменным коэффициентом усиления и узкополосный высокочастотный филЬтр, включенной между датчиком вибраций и счетно-решающей. схемой, блоком регистрации максимумаотклика, интерфейсом ЧПУ станка, блоком логики и управления, блоком автоматического выбора коэффициента усиления, ключевым блоком и возбудителем вибраций, причем вход интерфейса ЧПУстанка и первый вход блока логики и управления соединены с выходом второго триггера, второй вход блокалогики и управления соединен с выходом блока регистрации максимума отклика, третий вход соединен с выходом интерфейса ЧПУ станка, первый выход блока логики и управления соединен с входом узкополосного высокочастотного фильтра, второй выход - свходом блока автоматического выборакоэффициента усиления, выход котооогосоединен с входом усилителяс переменным коэффициентом усиления, а третий выход блока логики и управления через ключевой блок соединен с вхо. -дом возбудителя вибраций.На фиг, 1 изображена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг. 2 - диаграммы, поясняющие принцип работы устройства,Устройство для контроля износарежущего инструмента содержит датчик 1 вибраций, соединенный черезцепь, включающую усилитель 2 заряда, усилитель 3 с переменным коэффициентом усиления и узкополосный высокочастотный Фильтр 4 со счетно-решающей схемой 5, выход которой соединенс входами блока 6 вычисления увеличения приращения .виброскорости, блока 7 блокировки, блока 8 регистрациимаксимума отклика, выход блока 6 вычиспения увеличения приращения виброскорости соединен с первым входомпервого триггера 9, выход блока 10вычисления уменьшения приращения виброскорости соединен с первым входомвторого триггера 11, выход которогосоединен с входом блока 12 индикации, интерфейсом 13 ЧПУ станка, первым входом блока 14 логики и управления, второй вход блока 14 соединен с выходом блока 8 регистрации,максимума отклика, третий вход блока 14 соединен с выходом интерфейса 13 ЧПУ станка. Первый выход. блока 14 логики и управления соединен1 О с входом узкополосного высокочастотного фильтра 4, второй выход соединен свходом блока 15 автоматического выбора коэффициента усиления, выход которого соединен с входом усилителя 3 с переменным коэффициентом 5 усиления, а третий выход блока 14 логики и управления через ключевой блок 16 соединен с входом возбудителя 17 вибраций, Выход блока 7 блокировки соединен с вторыми входами триггеров 9 и 11, Счетно-решающая схема 5 выполнена в виде сумматора 18 и блока 19 выделения средне- квадратического значения. Блок б.вычисления увеличения приращения виб роскорости и блок 10 вычисления уменьшения приращения виброскорости выполнены аналогично в виде схем 20 и 21 фиксации, разностных усилителей 22 и 23, схем 24 и 25 сравнения, 2 О делителей 26 и 27 напряжения и схем 28 и 29 временной селекции.Устройство работает следующим образом.Для определения частоты собствен ного резонанса системы СПИД анализируется отклик датчика 1 вибраций, закрепленного в непосредственной близости от режущего инструмента, на уйарное возбуждение, осуществляемое возбудителем 17 вибраций. Поиск искомой частотной области основан на том, что в диапазоне Е =0,8 - .10 кГц отклик узкополосного фильтра 4, имею-щего резонансную частоту, совпадаю щую с искомой частотой резонанса СПИД, на ударное возбуждение будет максимальным по сравнению с фильтром, имеющим другую резонансную частоту. При включении станка блок 14 дешиф О рует команду от интерфейса 13 ЧПУ станка о начале обработки и запускает блок 15 автоМатического выбора коэффициента усиления, необходимость введения которого в схему устройства обусловлена значительным разбросом 45 амплитуд вибрации для различных видов станков, приспособлений, инструментов, заготовок, видов обработки вариации режимов резания. Блок 15 автоматического выбора коэффициента 5 О усиления может быть выполнен, например, в виде двоичного счетчика, ге.нератора тактовых импульсов комнаратора предельного уровня сигнаЛа, блокирующего поступление тактовых импульсов на счетчик, при достижении выходного напряжения уровня срабатывания компаратора. Определение момента износа режущего инструмента при работе станка. основано на анализе вибрации, 6 О воспринимаемой датчиком 1, выполненным в виде двухкомпонентного измерителя вибраций. Электрические сигналы с датчика 1, после усиления усилителем 2 заряда и усилителем 3 с регулируемым коэффициентом усиления, отфильтровываются узкополосным высокочастотным регулируемым фильтром 4 и поступают на сумматор 18 и далее на .блок 19 выделения среднеквадратического значения сигнала виброскорости, На выходе блока 19 образуется сигйал, соответствующий среднеквадратическому значению векторной суммы 1виброскоростей в ортогональных направлениях. С выхода блока 19 сигнал виброскорости поступает на вход схемы 20 фиксации максимумов, Разностный усилитель 22 вырабатывает сигнал разности между текущим значением сигнала и его максимальным значением. Схема 24 сравнения срабатывает в том случае, когда эта разность превыша" ет величину, задаваемую текущим значением, уменьшенным делителем 26 напряжения в о раз, т,е, при уменьшении сигнала относительно его максимального значения на величину "1", задаваемую в процентах, относительно его текущего значения. Схема 28 временной селекции блокирует прохождение кратковременных сигналов, длительность которых меньше величины С и обновляет содержимое схемы 20 фиксации максимумов сигнала виброскорости. Триггер 9 устанавливается в состояние логической единицы при срабатывании схемы 24, чему соответствует время Тд в перйод нормального износа инструмента и включает вработу блок 10 вычисления уменьшения приращения виброскорости, снимая сигнал сброса со схемы 21 Фиксации минимумов сигнала виброскорости. Блок 10 вычисления уменьшения приращения виброскОрости работает аналогично блоку б с той лишь разницей, что схема 25 сравнения срабатывает при изменении уровня минимального значения сигнала на величину П, мень- шую П. Этим достигается уменьшение, воэможности времени работы на участке катастрофического износа (участок при 1 7 Т при сохранении достоверности выдачи аварийного сигнала эа счет .последовательного во времени вычисления максимума и минимума сигнала, Сигнал со схемы 25 сравнения через схему 29 временной селекции устанавливает триггер 11 в состояние логической единицы во время Т соотФ ветствующее катастрофическому изно-. су, срабатывает блок 12 индикации, включая звуковой или световой сигнал на замену изношенного инструмента.Блок 7 блокировки сигнала виброскорости при переходных режимах блокирует установку триггеров 9 и 11 в состояние логической единицы при включении двигателя, при его работе в режиме настройки, при выключении цвигателя на время, достаточное дляФокончания переходных процессов в уст,ройстве,Использованиепредлагаемого устройства позволяет повысить эффективность использования режущих инструментов, повышая надежность контроля за счет исключения влияния мешающих факторов, увеличить экономическуюстойкость режущего инструмента засчет объективного и своевременногоконтроля его затупления, снижает трудоемкость механической обработки эасчет повышения режимов резания и надежности контроля состояния режущегоинструмента.