Способ контроля износа режущего инструмента и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН В 25/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 30.08,83. Бюл, й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 72) В,Н.Подураев, С, В.Пащенко,(56) 1. Авторское свидетельство СССР й 416165, кл. В 23 В 1/00, 19742. Барзов А,А, и др, Непрерывный контроль иЗноса инструмента методом акустической эмиссии, - В сб,: Металлорежущий и контрольно-измерительный инструмент, 1979, М 7, с, 14" 16,(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЯО 1038083 А(57) 1. Способ контроля износа режущего инструмента по параметрам сигнала акустической эмиссии, возникаю( щего в зоне резания в виде последовательности импульсов различных амплитуд, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возмож" , ностей, регистрируют амплитудное распределение сигналов акустической эмиссии, определяют общее число им" пульсов амплитудного распределения и число импульсов, полученных в узком диапазоне амплитуд, серединой которого является мода амплитудного распределения, а ширина не превышает10"ь моды амплитудного распределения,ф . и по соотношению указанных чисел им" пульсов определяют износ режущего инструмента.1038083 10 20 2. Устройство для контроля износа- режущего инструмента, содержащее блок регистрации и последовательно соединенные приемник сигналов акустической эмиссии, предварительный усилитель, блок полосовых фильтров, основной усилитель и дискриминатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, в него введены последовательно соединенные дифференциальный дискриминатор с репулируемыми порогами дисИзобретение относится к станкостроению, в частности к измерению износа режущего инструмента, и может быть использовано на автоматических линиях, станках с числовым и адаптивным управлением для непрерывного и дискретного контроля работоспособности инструмента и прогнозирования условий резания.Известен способ контроля процессаОрезания при механической обработке, при котором в процессе обработки регистрируют датчиками, расположенными в теле инструмента, амплитуды действующих сил, по которым контролируют процесс 1 1.Однако при этом способе отсутствует контроль состояния инструмента в процессе резания.Известен также способ контроля износа с помощью акустической диагностики, который заключается в том, что режут материал и одновременно регистрируют пиковые значения или интенсив. ность сигналов акустической эмиссии (АЭ) по которым судят об износе режущего инструментаИзвестно устройство для контроля износа режущего инструмента, содержа. щее последовательно соединенные приемник сигналов АЭ предварительный усилитель, блок полосовых фильтров, основной усилитель, дискриминатор и регистрирующееустройство 1 2 1,Недостатками известных способов и устройстаа является низкая точность измерений, так как регистрируют интегральные (осредненные) характеристики сигнала АЭ и не учитывают статистический характер процесса рекриминации, первый двоичный счетчикимпульсов с регулируемым числомдвоичных разрядов, второй двоичныйсчетчик импульсов, цифроаналоговыйпреобразователь, аналоговый запоминающий блок,к выходу которого подключенблок регистрации, причем вход дифференциального дискриминатора подключен к выходу основного усилителя, а аторой входвторого счетчика импульсов подключен квыходу первого дискриминатора,зания, что приводит к большому разбросу значений регистрируемого сигнала, Известные способ и устройствоиспользуют размерные величины: амплитуду, интенсивность, которые сильно зависят, например, от смены инструмента, так как регистрируемый сигнал проходит через границу контактаинструмент - шпиндель (инструментреэцедержатель),а это также снижаетточность измерения,Цель изобретения - повышение точности и расширение технологических возможностей.15 Поставленная цель достигается тем,что согласно способу контроля износа режущего инструмента по парамет.рам сигнала АЭ, возникающего в зоне резания в виде последовательностиимпульсов различных амплитуд, регистрируют амплитудное распределение сигналов АЭ, определяют общее число импульсов амплитудного распределенияи число импульсов, полученных в уз ком диапазоне амплитуд, серединойкоторого является мода амплитуд ного распределения, а ширина непревышает 104 моды амплитудного распределения, и по соотношению указанЗ 0 ных чисел импульсов определяют из нос режущего инструмента,В устройство для контроля износарежущего инструмента, содержащееблок регистрации и последовательносоединенные приемник сигналов АЭ,предварительный усилитель, блок полосовых фильтров, основной усилитель и дискриминатор, введены последовательно соединенные дифференци альный дискриминатор с регулируе038083 4Одновременно контролируют износ по боковой поверхности задней режущей кромки фрезы и , а также с помощью прибора ИАСйиковые значения амплитуд Д и интенсивность Э, а с помо щью прибора АИ-6 амплитудное рас.пределение сигнала АЭНа фиг. 2 представлены результаты эксперимента, Линия м обознача- . 10 ет изменение износа по задней кромке боковой поверхности, линия Ь -изменение безразмерного комплекса отношение общего числа импульсов амплитудного распределения для 12/ амплитуд к числу импульсов в узком диапазоне амплитуд " 40 амплитуд 2амплитуд при времени экспозицииравном 10,24 с, линия с - изменение пиковых значений амплитуд, линия д - изменение интенсивности сигнала, /Для исследования влияния условийконтакта на изменение беэразмерНого комплекса используют соотношение 25 3 1мыми порогами дискриминации, первыйдвоичный счетчик импульсов с регулируемым числом двоичных разрядоввторой двоичный счетчик импульсов,цифроаналоговый преобразователь,аналоговый запоминающий блок, к выхо.ду которого подключен блок регистрации, причем вход дифференциальногодискриминатора подключен к выходуосновного усилителя, а второй входвторого счетчика импульсов подклЬченк выходу первого дискриминатора,На фиг, 1 изображена блок-схемаустройства для контроля износа режущего инструмента; на фиг, 2 и 3зависимости сигнала АЭ от износа режущего инструмента,Способ контроля износа режущегоинструмента основан на том, что регистрируют амплитудное распределение за определенный интервал времени, так называемое время экспозиции,В процессе изучения измененияамплитудных распределений сигналовАЭ при фрезеровании различных металлов и сплавов лезвийным инструментом, изготовленным из разныхинструментальных сталей и сплавов,установлено, что безразмерным комплексом, который бы снизил чувствительность способа к условиям соприкосновения контактных поверхнос 1 айчерез которые проходит регистрируемый сигнал, и тесно коррелировалс износом режущего инструмента, является отношение общего числа импульсов к числу импульсов в узком диапазоне амплитуд, причем средняя амплитуда диапазона является модойамплитудного распределения,Узкий диапазон амплитуд - +53 моды амплитудного- распределения - необходим потому, что экспериментально регистрируемое распределение псФорме напоминает нормальное распределение и увеличение диапазона ампритуд приводит к увеличению доличисла импульсов в диапазоне к обще.му числу импульсов,что снижает точность измерений, однако уменьшениедиапазона требует увеличения време.ни экспозиции.П р и м е р. Проводят стойкостной эксперимент при встречном фреэеровании, Режимы обработки; Ч=(А- мода амплитудного распределения).Для определения пиковых значенийамплитуд интенсивности сигнала140 проводят следующий эксперимент. Фреэу вставляют в переходную втулку, автулку с Фрезой - в шпиндель фрезерного станка и закрепляют различными. усилиями. Проводят встречное фреэерование материала АМГ 6 1 чтобы износ 45не влиял на сигналы АЭ), Одновремен- .но регистрируютамплитудное распределение, интенсивность, пиковые значения амплитуд. Режимы обработки:9=3157 м/мин, 5=50 мм/мин й 2,5 мм,В=10 мм. Фреза: 2=5 Р 6 М 5, 0=201 мм,ф 14 о К 15 о ж 40 оНа фиг. 3 представлены результаты эксперимента. Линия обозначает изменение К, линия 1 " изме нение пиковых значений амплитуд,линия 9 - изменение интенсивности сигнала АЭ, В процентах указаносоответствующее относительное изме-.10 20 25 30 35 40 45 50 нение параметра АЭ в зависимости от затягивающего момента М.Устройство для контроля износа режущего инструмента,(фиг. 1) состоит из последовательно соединенных приемника 1 сигнала ДЭ, предварительного усилителя 2, блока 3 полосовых фильтров, основного усилителядискриминатора 5, параллельно с которым к выходу усилителя 4 подкпю. чены последовательно соединенные дифференциальный дискриминатор 6, первый двоичный счетчик 7 импульсов с регулируемым числом двоичных разрядов, второй двоичный счетчик 8 импульсов, цифроаналоговый преоб" разователь 9, аналоговый запоминающий блок 10 и блок 11 регистрации, причем второй вход счетчика 8 соединен с выходом первого дискриминатора 5, а дифференциальный дискриминатор 6 включает блоки 12 и 13 регулирования верхнего и нижнего уровней дискриминации, блок 14 настройки и схему 15 антисовпадений,Устройство работает следующим образом.Установленный вблизи зоны резания датчик 1 принимает механические импульсы АЭ, генерируемые в процессе резания материалов, и преобразует их в электрические сигналы, которые поступают на вход высокочастотного предварительного уси" лителя 2. Затем по экранированному кабелю необходимой длины сигналы АЭ поступают на блок 3 полосовых фильтров, а затем на вход основногоусилителя 4, После усиления сигнал АЭ поступает на вход дискриминатора 5 с регулиремыми порогом дискриминации при этом дискриминатор пропускает в се сигналы АЭ, превышающие по амплитуде уровень собственных шумов измерительной аппаратуры. Затем сигнал АЭ поступает на вход двоичного счетчика 8, который подсчитывает общее цисло импульсов. Одновременно с выхода основного усилителя 4 сигнал поступает на вход дифференциального дис,криминатора 6, который позволяет благодаря схеме 15 антиссападений, регулируемых верхнего и нижнего уров ней дискриминации получить на выходе сигнал АЭ в узком диапазоне амплитуд, При этом блок 14 настройки позволяет перемещать узкий диапазон амплитуд по всему спектру амплитуд, что позволяет по ленте регистрирующего блока (например, самописца) найти моду и соответствующим образом настроить устройства. С выхода дифференциального дискриминатора 6 сигнал поступает на двоичный счетчик с регулируемым числом двоичных разрядов 7, который позволяет благодаря регулируемому числу двоичных разрядов у станавливать для конкретного процесса обработки необходимую статистическую точность измерений. Затем сигнал АЭ поступает на вход сброса двоичного счетчика 8, Так как сброс двоичного счетчика 8 происходит по переполнению счетчика 7, то на выходе счетчика 8 формируется число, пропорциональное отношению общего числа импульсов к числу импульсов в узком диапазоне амплитуд с необходимой статистической точностью. Цифроаналоговый преобразователь 9 преобразует содержимое двоичного счетчика 8 в аналоговую величину, которая запоминается аналоговым запоминающим блоком 1 О для дальнейшего вывода на блок 11 регистрации, в кацестве которого может быть использован самописец М-1, на ленте которого можно наблюдать состояние инструмента в процессе обработкиИзобретение позволяет повысить надежность прогнозов определения гарантированного ресурса работы режущего инструмента, исследовать процесс износа, определить момент времени критического износа, осуществить непрерывный и дискретный. контроль на заводах-автоматах, автоматических линиях, на станках с числовым и адаптивным управлением.