Устройство для определения износа инструмента

ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциапистическикРеспублик 111) ЩЩ ь 1)Дополнительное к авт, свид 2) Заявлено 0 присоединени 3) Приоритет заявкиГосударственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий.09 75 Бто Опубликова 621.7.0088,8) Дата опубликования описания 06,0(71) Заявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИ ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТА 2 Из н ками путем установки на выходе суммато- ра пороговых элементов, Это достигаетсят м, что сигнал об износе формируется в виде разности двух интегральных нормирс ванных значений напряжений, снятых с полосовых фильтров, настроенных на резонансные частоты изгибных колебаний неизношенного и изношенного до критического значения инструмента, Для этого устройство имеет фильтр, который выделяет сигнал от датчика вибраций, лежаший в пределах двух собственных частот системы инструмент-зона резания, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, охваченным отрицательной обратной связью, нормируюшей резонансную амплитуду на шкоде усилителя, два узкополосных фильтра, настроенные на резонансные частоты вибраций соответственно неизношенного и изношенного до критического значения инструмента, пороговые элементы - триггеры Шмитта, настроенные на срабатывание от различных уровней сигнала, несушего информацию об износе инструмента. Для определения износа применяется пьезоэлект-,Известныизноса инстранализу спекдатчиком виб е ановленно усилительнымюшими и порточность из-а ания (ос же из-за т циям низкочций низкая.ел ю и Ц ь зобрвых, увеличениества путем анал зонансных част шенного инстру чение диапазона без потери точи билизации обще ходе предварите их, получение д об износе для и системах програ нта вторых, увелирежимов резанияения пут ста- Оапряжения на вы-,лителя, в-третьвида информации вариац ги уровня н ного уси искретного рименения ммного уп ее в цифровыхравления стание касается станкостроения, устройства для определения умента в процессе резания по тра его вибраций, снабженные рацИй типа акселерометра, го на режушем инструменте, и, фильтруюшими, детектируоговыми элементами. Однако а влияния вариаций режимов бенно скорости резания), а чувствительности к флуктуастотной части спектра вибраетения является, во-перточности работы устройиза перераспределения рет у неизношенного и изно 51) М. Кл.В 2 5,06 В 23 15/00рический датчик - акселератор колебанийинструмента. Число пороговых элементов- триггеров, осуществляющих дискретнь;йвыход информации об износе, принимается,исходя из конкретных требований к точности и широте диапазона работы устройства,Предлагаемое устройство повышает точностьизмерения и расширяет диапазон режимоврезания, при которых происходит измерениеизноса. Дискретный выход информации позволяет использовать устройство в различных системах контроля износа инструмента,На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства, на фиг, 2 - статическая1частотная характеристика узкополосныхфильтров вместе с суммирующим устройством,Устройство для определения износа инструмента 1 (см.фиг,1) имеет датчикльеэоэлектрический акселерометр 2, установленный на режущем инструменте 1 илиего державке, Выход датчика соединен спредварительным усилителем 3 специальным экранированным кабелем. Выход предварительного усилителя 3 соединен с активным фильтром 4, выполненным так, чтсьси лал на его выходе не затухает в пре 1лолах двух резонансных частот 4 +Кои) щ)ричем частота 7 (см.фиг.2) соот-01ветствует одной из резонансных частотизгиблых колебаний неизношенного инструмента, а частоте. -частоте инструмента, изношенного до критического 35состояния.За указанными пределами сигнал навыходе фильтра сильно затухает, Выходфильтра 4 через суммирующее устройство соединен с усилителем 5, имеющим 40регулируемый коэффициент усиления, Всуммирующем устройстве складываютсясигналы фильтра 4 и блока 6, осуществляющего параметрическу 1 о отрицательнуюобратную связь для поддержания постоянного уровня сигнала на выходе усилителя 5. Выход усилителя 5 соединен со входами двух узкополосных фильтров 7 и 8.Выход фильтра 7, настроенного на частсьту соединен с детектирующим блоком 50,Э и со сглаживающим фильтром 10. Выход фильтра 10 соединен с сумматором11. Аналогично выход фильтра 8, настроенного на частоту,До 2, соединен с детектором 12, фильтром 13 и сумматором 11.Выход сумматора 11 соединен с блокомпороговых элементов 14 типа триггеровОх итта, настроенных на срабатываниелри различных уровнях сигнала, Выходыпороговых элементов несут инфОрмацию,60 об износе режущего инструмента и могут быть соединены с различными приборами регистрирования и системими управления процессом резания.Предлагаемое устройство работаетследующим образом, Датчик 2 вибрацийвоспринимает шум инструмента 1 лрирезании, преобразованный операторомсистемы СПИД. Интенсивность шума инструмента и все составляющие спектранапряжений на выходе датчика зависятот скорости резания. Сигнал датчикаусиливается в предварительном усилителе 3. Активным фильтром 4 из него вы 1деляется наиболее информативный участокспектра, имеющий две собственные резо.нансные частоты (Х,р ), соответственно неизношеныого и изношенного инструмента (30-;40. кгц), Выделенныйучасток спектра затемнормируется спомощью усилителя 5 с регулируемымкоэффициентом усиления и блоком параметрической обратной связи 6, осуществляющим изменение коэффициента усиления усилителя 5. Стабилизация максимального уровня сигнала на выходо усилителя5 позволяет избавиться от иияния нестабильности амплитуды вибраций при вариациях режимов резания. Причем применениеавтоматического регулирования уровня сиг,нала не изменяет соотношения между отдельными амплитудами спектра, Получением нормированного по уровню сигнала заканчивается предварительная обработка информации,цель которой - расширить диапазон вариаций режимов резания, при которых возмож-но измерение степени износа инструментабез уменьшения точности. Нормированныйсигнал с выхода усилителя 5 подается надва параллельно включенных активных узкополосных фильтра 7 и 8, настроенныхна резонансные частоты, - , Затем01 с 02сигналы по двум параллельным каналамдетектируются в блоках 9 и 1, сглаживаются фильтрами 10 и 13 и поступаютдля вычитания н а сумматор 11.На фиг. 2 дана статическая частотная характеристика преобразования напряжений в двух параллельных каналах, Пунктирными линиями показаны характеристикиэлементов, соответственно 7, 8, 10 и 8,12, 13. Если инструмент на изношен,спектр сигнала на выходе в усилителе 5определяется в основном амплитудами,расположенными в районе,Яг, и поэтому на выходе 11 имеет максимальнонапряжение положительной полярности. Помере износа спектр на выходе усилителя 5перераспределяется так, что основной сигналсмешается в сторону,Ущ В результатеэтого напряжение на выходе 11 уменьшается до нуля, При максимальном износе, спектр определяется амплитудами, и .на выходе сум-, матора он имеет максимальное напряжение ;отрицательной полярности . Полоса пр пускания фильтра 4 выбирается в пределах (Гиии У.ссср. ), поэтому на выходе уси-лителя 5 появляется сигнал, изменяющийся лишь в этом частотном диапазоне. Благодаря установке фильтров 10 и 13 удаеъ- щ ся избежать случайных девиаций частоты шума резания в рассматриваемом диапазоне частот. Путем варьирования добротности фильтров 7 и 8 добиваются практически линейной характеристики, связывающей величину износа инструмента по задней грани с напряжением на выходе сумматора 11. Полученное на выходе сумматора 11 напряжение подается на систему пороговыхустройств триггеров Шмитта, настроенных на срабатывание при разпичных уровнях сигнала, Так опозновательным методом цли после проведения тарировочных экспериментов осуществляется градуирование ,каждого триггера в единицах износа. Градуирование можно осуществлять как по длине изношенной фаски на инструменте, так и по ее плошади, Именно эти величины наиболее точны в выходной информацииустройства. В результате отсутствия по мех со стороны системы СПИД за счет настройки полховых фильтров на резонанс ные частоты в диапазоне выше 20 кгц ,точность устройства увеличилась . Диапазон .режимов резания, при которых происходит М 6измерение износа ийСтрумента, значитель но Расширен,Предмет изобретения,1. Устройство для определения износаинструмента в процессе резания по анализу спектра его виораций, снабженно датчиком вибраций типа акселерометра, устаФновленного на режущем инструменте, усилительными, фильтрующими, детектируюшимии пороговыми элементами, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и помехозащишенности измерения, датчйк вибраций через усилитель с регулируемым. коэффициентом соединен с двумя избирательными узкополосными параллельными фильтрами, настроеннымина собственные частоты изгибных колебаний, соответственно неизношенного и изношенного до критического значения инструмента, при этомвйходыфильтров через детектирующие и сглаживающие элемЕнтывключены на сумматоре встречно,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширенияпределов режимов резания, при которыхвозможно измерение износа инструмента,выход и вход усилителя сондинен с блокомотрицательной обратной связи.3. Устройство по п,1, о т л,и ч а ющ е е с я тем, что, с целью полученияинформации об износе инструмента в диск-ретной форме выход сумматора соединенс параллельными пороговыми элементами,настроенными на срабатывания от сигналов различного уровня.484939 краж 1061Поиписно аказ СФ 7 ц 11111111 1 осьтвеиного комитета Совета Министров ССС пилам изобретений и открытийва, 113035, Раушская иаб., 41 редврвятие (сИатевт, Москва, Г 59, Бережковская наб., 24