Устройство для измерения мощности резания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 28296 3 В 25/06 ИСАНИЕ РЕТЕНИЯ нститут ев,А,Д.Н Б. Аптак еское управлей на станСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Тверской М. М. Автоматиление режимами обработки детках. М., 1982, с. 141 - 143.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ РЕЗАНИЯ(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах автоматического управления станкам и. Изобретение позволяет повысить динамическую точность измерения мощности резания. Известно, что между тангенциальной составляющей силы резания, а следовательно, и мощностью резания и электрическим сопротивлением контакта инструмент - деталь существует корреляционная связь. Измерение мощности холостого хода, среднего значения мощности резания, электрического сопротивления контакта инструмент - деталь позволяет уменьшить погрешность измерения в момент врезания инструмента в деталь.1282967 Р= СрК, (2) 30Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах автоматического управления станками,Цель изобретения - повышение динамической точности измерения мощности резания за счет учета колебаний глубины резания в процессе обработки.Повышение динамической точности измерения обусловлено тем, что существует корреляционная связь между тангенциальной составляющей силы резания,0 связанной с мощностью резания выра- жением 15 где Рх - тангенциальная составляющая силы резания;Мр - мощность резания;Ч - скорость резания,и электрическим сопротивлением контакта инструмент в дета. Наличие этой связи 20 обусловлено тем, что тангенциальная составляющая силы резания и электрическое сопротивление контакта инструмент - деталь определяются общим фактором - площадью сечения среза. Экспериментально установлено, что корреляционная связь носит практически безынерционный характер й" может быть выражена через степенную зависимость выражением где Ср - коэффициент пропорциональности,зависящий от величины подачи инструмента и физико-механических свойств обрабатываемого и инструментального материалов; 35В - электрическое сопротивление контакта инструмент в дета;2 - показатель степени, численное значение которого постоянно и рав но 1,7.40Таким образом, используя информацию об электрическом сопротивлении контакта инструмент - деталь, можно формировать сигнал, пропорциональный текущему мгновенному значению тангенциальной составляющей силы резания и, следовательно, мощ ности резания. Значение коэффициента пропорциональности Срх в выражении (2) в процессе обработки изменяется сравнительно медленно, и для его определения можно использовать среднее значение активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя 1 Чр,р -- хф, и среднее значение электрического сопротивления контакта инструмент в дета, возведенного в степень - Х(Р ), . Тогда Срх вычисляется по формулесрйиУФ )ср 2После подстановки выражения (3) в выражении (2) текущее значение мощности резания определяется зависимостью КЪ = Рх Ъ = 11.р - =кв . (4)р н-"Ь,На чертеже изображена олок-схема устройства.Устройство содержит блок 1 управления, пороговый элемент 2, последовательно соединенные датчик 3 активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя, первый блок 4 выборки-хранения, .блок 5 суммирования, первый фильтр 6 низких частот, блок 7 деления, второй блок 8 выборки-хранения, блок 9 умножения, последовательно соединенные датчик 10 электрического сопротивления контакта инструмент - деталь, функциональный преобразователь 11 и второй фильтр 12 низких частот, причем выход блока 1 управления соединен с управляющим входом первого блока 4 выборки-хранения, вход порогового элемента 2 соединен с выходом первого фильтра 6 низких частот, а выход - с управляюш,им входом второго блока 8 выборки-хранения, второй вход блока 5 суммирования соединен с выходом датчика 3 активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя, выход второго фильтра 12 низких частот соединен с вторым входом блока 7 деления, выход функционального преобразователя 11 соединен с вторым входом блока 9 перемножения.Устройство работает следующим образом.При включении двигателя привода шпинделя на выходе датчика 3 активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя, формируется сигнал 1.1 в, пропорциональный активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя:1-1 з = Кв 11 дв (5)где Кв - коэффициент передачи датчика активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя.После окончания переходного процесса в приводе шпинделя блок 1 управления формирует сигнал 11 на управляющий вход первого блока 4 выборки-хранения, которым он переводится из режима Выборка в режим Хранение. До прихода сигнала сброса из блока 1 управления в первом блоке 4 выборки-хранения хранится сигнал, пропорциональный мощности холостого хода 1 А = К 11 дв.х.х. (6)На выходе блока 5 суммирования формируется сигнал1.35 - 1-13 11 = Кз(11 дв Мрв.хх) (7) На холостом ходу сигнал на выходе блока 5 суммирования равен нулю, контакт инструмент в дета отсутствует, и его электрическое сопротивление стремится к бесконечности, а сигнал 11,О на выходе датчика 10Формула изобретения 30 электрического сопротивления контакта инструмент- в дета имеет предельное значение, при котором сигнал 1311 на выходе функционального преобразователя 11 равен нулю. В результате входные сигналы фильтров 6 и 12 низких частот при отсутствии процесса резания равны нулю. Амплитуднофазовые характеристики фильтров 6 и 12 низких частот должны быть такими, чтобы при возмущающих воздействиях, вызванных колебаниями припуска на обработку, амплитуды и фазы сигналов на выходе фильтров 6 и 12 низких частот отличались незначительно. Это условие обеспечивается, если постоянные времени фильтров 6 и 12 низких частот на порядок больше постоянной времени каналов измерения активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя. Постоянные времени фильров 6 и 12 низких частот должны составлять 5 - 10 с. На выходе фильтра 6 низких частот формируется сигнал 16 =- КзК 6(1 Мдь - 1 х 1 дьхх)с,р = КК 61 х 1 рс,р(8) где К - коэффициент передачи фильтра 6низких частот;31 Рс - среднее значение мощности резания,и поступает на входы блока 7 деления и порогового элемента 2. В процессе резания на выходе датчика 10 электрического сопротивления контакта инструмент в дета формируется сигнал1110 =- Ко 1 х, (9)где Кщ - коэффициент передачи датчика 10электрического сопротивления контакта инструмент - деталь, поступающий на вход функционального преобразователя 11, с выхода которого снимается сигнал-к -ь1 А 1 = 13 о = Кц Ко Й (10) где Ка - коэффициент передачи функционального преобразователя 11.Сигнал поступает на вход фильтра 12 низких частот, с выхода которого снимается сигнал131 х = Кб(1.311) ср = Кь Коо (1 )ьр, (11) а также на вход блока 9 перемножения.Таким образом, на входы блока 7 деления поступают сигналы 13, и 131, а на выходе блока 7 деления формируется сигналКтК йр р13 и К.К-, р-) (12)где К, - коэффириент передачи блока 7 деления, который поступает через второй блок 8 выборки-хранения, работающий в режиме Выборка (13 = 13 т), на первый вход блока 9 перемножения, на второй вход которого поступае. сигнал 13. На выходе блока 9 перемножения формируется сигнал 5 1 О 5 20 25 35 40 45 50 55 аК"1-39 138 130. К 9 К 9 К 1 К Рч 1-хК М, (13) )Р где К 9 - коэффициент передачи блока 9перемножения;Х=Е 9 КзКт - коэффициент передачи устройства для измерения мощности резания;Х = Х р. ---- мощность резания.Р в.)Введение второго блока 8 выборки-хранения и порогового элемента 2 позволяет умень шить погрешность измерения в момент врезания инструмента в деталь вследствие того, что фильтры 6 и 12 низких частот имеют большую постоянную времени. При выходе инструмента из зоны резания сигнал 1.3 на входе порогового элемента 2 уменьшается, и при достижении им величины, пропорциональной 10 ой от номинальной мощности двигателя привода шпинделя, пороговый элемент 2 срабатывает и сигналом Га переводит второй блок 8 выборки-хранения из режима Выборка в режим Хранение. После врезания инструмента в деталь сигнал 13 б увеличивается, и при достижении им величины, пропорциональной 10 О/о от номинальной мощности двигателя привода шпинделя, пороговый элемент 2 срабатывает и переводит второй блок 8 выборки-хранения из режима Хранение в режим Выборка. Устройство для измерения моцности резания, содержащее блок управления и последовательно соединенные датчик активной мощности, потребляемой двигателем привода шпинделя, первый блок выборки- хранения и блок суммирования, причем выход блока управления соединен с управляющим входом первого блока выборки-хранения, а второй вход блока суммирования соединен с выходох: датчика активной мощности, отличающееся тем, что, с целью повышения (динамической) точности измерения, в устройство дополнительно введены последовательно соединенные первый фильтр низких частот и пороговый элемент и последовательно соединенные датчик электрического сопротивления контакта инструмент в дета, функциональный преобразователь, второй фильтр низких частот, блок деления, второй блок выборки-хранения и блок умножения, причем вход первого фильтра низких частот соединен с выходом блока суммирования, второй вход блока деле,шя соединен с выходом первого фильтра низких частот, второй вход блока перемножения соединен с выходом функционального преобразователя. а выход порогового элемента - с управляющим входом второго блока выборки-хранения.Составитель А. Семдактор Е. Копча Техред И. Вересказ 7334/8 Тираж 972НИИПИ Государственного комитета СССР по дел113035, Москва, Ж - 35, РаушскаяПроизводственно-полиграфическое предприятие, г. новаКорректор А. ОбручарПодписноеам изобретений и открытийнаб., д. 4/5Ужгород, ул. Проектная, 4