Устройство для контроля выходных параметров процесса резания

(23) П риоритет Опубликовано 23.04,82. Бюллетень15Дата опубликования описания 230482 во делам иааоретений и открытий(53) УДК 621.9.62 52(088 8) В,Н,Подураев, А,А,Барзов, Н.Д.Голдобин,А,Ю.Кулагин, С.А,Тарараксин, А.А.Тутнов,И.А.Тутнов, А.А.фетченко и Г.В.Яковлев1э 1Московский ордена Ленина, ордена Октябрьско Революции,и ордена Трудового Красного Знамени высшее тЪФтттчеаксиучилище им. Н.Э,Баумана(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯИзобретение относится к измерению и контролю износа режущих инстру-, ментов и формированию качества поверхностного слоя обрабатываемой заготовки и может быть применено для5 автоматического управления процессом резания на обрабатывающих станках.Известно устройство для определения износа инструмента в процессе резания по анализу спектра его вибра 1 О. ций, которое снабжено датчиком вибраций типа акселерометра, установденного на режущем инструменте, усилительными, фильтрующими, детектирующими и пороговыми элементами, при этом датчик вибраций через усилитель с регулируемым коэффициентом соединен с двумя избирательными фильтрами, настроенными на собственные частоты изгибных колебаний соответственно неизношенного и изношенного инструмента, а выходы фильтров через детектирующие и сглаживающие элементы включены на сумматоре встречно, причем выход сумматора соединен с параллельными пороговыми элементами, настроенными на срабатывание от сигналов различного уровня Ц 1.Данное устройство имеет существенный недостаток, так как может измерять параметры только колебаний (вибраций), которые характеризуются периодическим макропереносом массы объекта и не может изменять параметры сигналов акустической эмиссии, т,е. волн напряжений (ВН), генерируемый в зоне резания и несущих информацию об энергоемкости процессов их порождающих. Таким образом ВН несут однозначную информацию о формировании выходных параметров в процессе обработки, поэтому, не проводя трудоемких стойкостных испытаний и измерений параметров качества поверхностного слоя, осуществляется оптимизация процесса резания.Наиболее близким по технической сущности является устройство для из 3 92168мерения акустической эмиссии, котороеможно использовать для контроля выходных параметров процесса резания,Оно содержит последовательно соединенные приемный электроакустицескийпреобразователь, предварительныйусилитель, полосовой фильтр, основной усилитель с детектором и блок регистрации сигнала ВН 23 .Недостатком известного устройства 10является то, что оно не позволяетпроводить автоматический анализ иобработку информации об уровне сигнала ВН и времени его изменения, чтоприводит к недостаточной точности 1контроля выходных параметров процесса резания,Цель изобретения - повышение точности контроля выходных параметров20процесса резанияПоставленная цель достигаетсятем, что устройство снабжено усредняющим фильтром низких частот, тремядискриминаторами-формирователями,одновибратором, блоком сравнения,триггером и блоком сигнализации,при этом усредняющий фильтр низкихчастот включен менщу выходом основного усилителя и входами блока ре 30гистрации и трех дискриминаторов-формирователей, а выход первого дискри;минатора-Формирователя соединен содним из входов блока сравнения, ковторому входу которого через одновибратор, подключен выход второго дискриминатора-формирователя, причем выход блока сравнения через триггер ивыход третьего дискриминатора-формирователя непосредственно подключены ко входам блока сигнализации.На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - возможныеФормы изменения сигналов амплитудыВН в зависимости от уровня выходныхпараметровУстройство для контроля выходныхпараметров процесса резания содержитпоследовательно соединенные приемныйэлектроакустический преобразовательширокополостный предварительный ыоусилитель 2, полосовой фильтр 3,рассчитанный для работы в полосахчастот; 30 кГц - 400 кГц, 400-700 кГц,1200-3000 кГц, основной усилительс детектором 4, усредняющий фильтр 5 мнизких частот, регистрирующий блок 6типа самопишущего прибора Нитри дискриминатора-формирователя 7,98, 9 с регулируемыми порогами дискриминации, а также одновибратор 10 с регулируемым временем срабатывания, блок 11 сравнения, триггер 12 и блок 13 сигнализации.Устройство работает следующим образом.Электрические сигналы с электро- акустического преобразователя 1, установленного на режущем инструменте, детали или другом элементе системы СПИД вблизи зоны обработки поступаютна вход широкополостного преобразовательного усилителя 2, затем на вход полосового фильтра 3, на котором устанавливается наиболее информативная для контролируемого процесса полоса частот, выбираемая экспериментально.Затем сигнал поступает на вход основного усилителя с детектором 4 с регулируемым коэффициентом усиления и далее на вход усредняющего Фильтра 5 низких частот, который позволяет устранить аномальные импульсы ВНвозникающие в результате случайных процессов, характерных для стружкообразования, и получить огибающую регистрируемого сигнала, Это дает возможность после усредняющего фильтра 5 использовать относительно инерционную регистрирующую аппаратуру 6,например, самописец Ни непосредственно контролировать кинетику Формирования выходных параметров в процессе резания, а также исключить возможность ложного срабатывания системыавтоматического контроля и с помощьюрегистрирующего блока 6 более тоцно ее настроить, С выхода усредняющего Фильтра 5 сигнал поступает также на входы трех дискриминаторов-Формирователей 7,8,9 с регулируемыми порогами дискриминации. Дискриминаторпропускает электрические сигналы, превышающие заданный уровень Дц (фиг, 2), который выбирается из условия исключения побочных шумов генерируемых системой СПИД и самим прибором, и срабатывает в тоцке Б, подавсигнал.в блок 11 сравнения, как бывключая всю схему автоматической обработки сигнала. Дискриминатор 8 пропускает электрические сигналы, превышаюшие заданный уровень Дн (фиг. 2) и далее через одновибратор 10 подает импульсы в блок 11 сравнения, который включает триггер 12 в режим "Да" при этом блок 13 сигнализации пока5 921 б 8 зывает на то, что идет нормальныйпроцесс резания. Одновибратор 10 настроен на определенное время срабатывания гр, которое выбирается изусловия 51,0 г,с г,р 1,5 г, (1)где г - минимальное время, за которое сигнал изменяет свою величинумежду уровнями дискриминации Д 4 и Дпри выходе инструмента из зоны обра оботки. На фиг, 2 вРемЯ го схематичнопоказано отрезком ДЕ.При резании, когда инструмент периодически выходит из зоны обработки,сигнал ВН во время холостого хода падает до уровня шумов (фиг. 2, кривая1) и пересекает уровень дискриминации Дм в точке Г, а уровень дискриминации Д - в точке Е, При этом выдерживается условие (1) и одновибра,тор 10 с помощью блока 11 сравненияисключает срабатывание дискриминатора 8 при уровне дискриминации Д,Сигнал, дойдя до уровня дискриминации Д с помощью дискриминатора 7, 25отключает схему автоматической обработки сигнала,30 формула изобретения Устройство для контроля выходных параметров процесса резания, содержащее последовательно соединенные приемный электроакустический преобразователь, предварительный усилитель, полосовой фильтр, основной усилитель с детектором и блок регистрации сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено усредняющим фильтром низких частот, тремя дискриминаторами- формирователями, одновибратором, блоком сравнения, триггером и блоком сигнализации, при этом усредняющий фильтр низких частот включен между выходом основного усилителя и входами блока регистрации и трех дискриминаторов-формирователей, а выход первого дискриминатора-Формирователя соединен с одним из входов блока сравнения, ко второму входу кото. - рого через одновибратор подключен выход второго дискриминатора-формирователя, причем выход блока сравнения через триггер подключен ко входу блока сигнализации, к второму входу кото 8 случае аномального уменьшения сигнала ВН (Фиг. 2, кривая 2), связанного с выходом контролируемого параметра за пределы допуска, например, появление прижогов при шлифовании, время изменения сигнала между уровнями дискриминации Дн и Д становится больше времени г(фиг. 2, отрезок ИК, ИК ДЕ). При этом срабатывает дискриминатор Д, и подает импульс на блок сравнения 11, триг-, гер 12, включается в режим "Нет", срабатывает блок 13 сигнализации, указывающий на выход контролируемого параметра за пределы допуска. В случае аномального увеличения сигнала ВН (фиг. 2, кривая 3), связанного с выходом контролируемого параметра за пределы. допуска, например, износ режущего инструмента (фиг, 1), происходит срабатывание дискриминатора 9, который пропускает электрические сигналы только ниже указанного уровня дискриминации, Д и включает блок 13 сигнализации, который указывает на вход контролируемого параметра за пределы допуска,Уровни порогов дискриминации До,Д, Д дискриминаторов-формировате 35 4 О 45 5055 9 6лей /, 8, 9, а также время срабатывания одновибратора 10 выбираютсяэмпирически в результате тарировочных экспериментов. В качестве параметра сигналов ВНв данном уровне выбрана амплитудаволн напряжений,Таким образом, данное устройство для контроля выходных параметров процесса резания может осуществлять автоматический контроль износа режущего инструмента и характеристик качества обрабатываемого поверхностного слоя не прерывая обработки,что существенно увеличивает точность контроля по сравнению с известными устройствами, Кроме того, совместно с системой автоматического адаптивного управления станком, данное устройство позволяет осуществить процесс резания материалов при определенной его энергоемкости, которая является наиболее общим критерием оценки совокупности доминирующих процессов в зоне Формообразования и впрямую отражает формирование выходных параметров механической обработки,921689 81. Авторское свидетельство СССРМф 484939, кл, В 23 В 25/06, 1974.2. Авторское свидетельство СССРИ 544907, кл, В 23 В 25/06, 1975. оставитель Ф.М ехред 3. Фант орректор А,Дзятко акто нд каз 2 Подписноета СССРрытийб., д. 4/5 113 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проект рого подключен выход третьего дискриминатора-формирователя.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе/11 Тираж 1151ВНИИПИ Государствейного комипо делам изобретений и от 35, Москва, Ж, Раушская н сра 1 ащыЬниеСНХНИМЗИРЦЮЩРустройств О