Устройство для контроля износа инструмента на металлорежущих станках

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 58 САНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ 25-28 3608446 17,06.8 07.09,8 В.В.Сми Шагинян(72) ектронным иком питания и вт Бюл, к 33нов, М.П.Козочк И,У.Сулеймано, 11 752 ГОС 3 фАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС 110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ алининский ордена Трудово го Знамени политехнически тут620,178.53(088,8)1. Авторское свидетельст 157, кл. С 01 М 3/58, 19(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТА НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХСТАНКАХ, содержащее последовательносоединеннь 1 е датчик вибраций, усилитель, фильтр и детектор, о т л и -ч а ю щ с е с я тем, что, с цельюповьщ 1 ения надежности контроля, оноснабжено последовательно соединеннымпервым электронным ключом, дифференциатором, первой схемой селекции ирежимов резания, первьм и вторым логическими элементами И, счетчикомимпульсов и первым блоком индикациипоследовательно соединенными источключом, выходом соединенным с входомпервого электронного ключа, а входом -с выходом детектора, вторым блокоминдикации, последовательно соединенными логическим элементом ИЛИ и третьим логическим элементом И, последовательно соединенными второй схемой селекции и режимов резания и линией задержки, таймером, и, пороговыми элементами, входами соединенными с выходом первого электронногоключа, а выходами - с входами второго блока индикации, вход таймерасоединен с выходом второго электронного ключа, а выход - с входом счетчика импульсов, выход первой схемыселекции и режимов резания соединен с входом логического элементаИЛИ, вход которого соединен с выходом второй схемы селекции и режимоврезания, выход дифференциатора соединен с входом второй схемы селекции и режимов резания, вход третьего логического элемента И соединен выходом линии задержки, а выход -входом второго блока индикации.Изобретение относится к средствамдиагностики состояния режущего инструмента и может найти широкое применение для оценки степени износа5инструмента на металлорежущих станках.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому эффекту является устройстводля контроля износа инструмента наметаллорежущих станках, содержащеепоследовательно соединенные датчиквибраций, усилитель, фильтр и детектор 1 .Однако известное устройство позволяет контролировать степень изношенности инструмента только в томслучае, когда износ инструмента происходит в основном по задней поверхности, и не позволяет оценивать износ по предельной поверхности инструмента, что снижает надежностьконтроля износа инструмента.Целью изобретения является повыше ние надежности контроля,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для контроля износа инструмента на металлорежущихстанках, содержащее последовательносоединенные датчик вибраций, усилитель, фильтр и детектор, снабженопоследовательно соединенными первымэлектронным ключом, дифференциатором,первой схемой селекции и режимоврезания, первым и вторым логическими35элементами И, счетчиком импульсови первым блоком индикации, последовательно соединенными источникомпитания и вторым электронным ключом,40выходом соединенным с входом первогоэлектронного ключа, а входом - свыходом детектора, вторым блоком индикации, последовательно соединенными логическим элементом ИЛИ и45третьим логическим элементом И, последовательно соединенными второйсхемой селекции и режимов резания илиний задержки, таймером, П пороговыми элементами, входами соединенны 50ми с выходом первого электронногокпоча, а выходами - с входами второго блока индикации, вход таймерасоединен с выходом второго электронного ключа, а выход - с входомсчетчика импульсов, выход первойсхемы селекции и режимов резаниясоединен с входом логического элемента ИЛИ, вход которого соединенс выходом второй схемы селекции и режимов резания, выход дифференциатора соединен с входом второй схемы селекции и режимов резания, вход третьего логического элемента И соединен с выходом линии задержки, а выход - с входом второго блока индикации.На фиг. 1 представлена блоксхема устройства для контроля износа инструмента на металлорежущих станках; на фиг. 2 - характер изменения уровня высокочастотных колебаний при врезании инструмента в заготовку; на фиг. 3 - зависимости диагностических параметров от изменения Фаски износа й по задней:. поверхности инструмента, радиуса округления режущей кромки 1, глубины лунки износа 11 по передней поверхности. Устройство для контроля износа инструмента на металлорежущих станках содержит последовательно соединенные датчик 1 вибраций, усилитель 2, фильтр 3 и детектор 4, последовательно соединенные первый электронный ключ 5, дифференциатор 6, первую схему 7 селекции и режимов резания, первый логический элемент И 8, второй логический элемент И 9, счетчик 10 импульсов и первый блок 11 индикации, последовательно соединенные источник 12 питания и второй электронный ключ 13, выходом соединенный с входом первого электронного ключа 5, а входом - с выходом детектора 4, Устройство снабжено вторым блоком 14 индикации, последовательно соединенными логическим эле" ментом ИЛИ 15 и третьим логическим элементом И 16, последовательно соединенными второй схемой 17 селекции и режимов резания и линий 18 задержки, таймером 19, и пороговыми элементами 20, 2122, входами соединенными с выходом первого электронного ключа .5, а выходами - с входами второго блока 14 индикации, вход таймера 19 соединен с выходом второго электронного ключа 13, а выход - с входом счетчика 10 импульсов, выход первой схемы 7 селекции и режимов резания соединен с входом логического элемента ИЛИ 15, вход которого соединен с выходом второй схемы 17 селекции и режимов резания, выход дифференциатора 6 соединен с входом второй схемы 171112 20 селекции и режимов резания, вход третьего логического элемента И 16 соединен с выходом линии 18 задержки, а выход - с входом второго блока индикации,На фиг. 2 показан характер изменения уровня высокочастотных колебания при врезании инструмента в заготовку на малой подаче. Процессврезания подразделяется на три стадии: первая - изменение сближения поверхности заготовки и задней поверхности инструмента на величину максимальной шероховатости (протекает от 0 до Т 1 ), вторая - процесс упругого деформирования поверхности , резания (протекает от г до 1) и третья - процесс образования устой-. чивой стружки (отдо С). При этом уровень Е имеет пря 1мую взаимосвязь с величиной фаскиизноса задней поверхности Ь,Величина интервала времени д йопределяется временем 25перехода от упругого контакта крезанию, которое является функциейрадиуса округления режущей кромки,Переход от упругого контакта к резанию осуществляется при выполненииусловия. тг 12 фгде ь /6 т - отношение тангенциальнойлпрочности молекулярной 35связи к пределу текучести материала основы (константы данного материала);- величина упругого внедрения инструмента в заготовку;Г - радиус округления режущей кромки, т.е. чембольше величина радиуса, 45тем больше величина 0при которой выполняется данное условие,3Величина Д Т = в , где Я - величи 8 Уна подачи инструмента в единицу 50времени. Таким образом, чем большег, тем больше 8, следовательно, тембольше ДС,Разница в уровнях Д. =: 1. - Е 1определяется взаимодействием микронеровностей контактирующих поверхностей стружки и передней поверхности инструмента. Очевидно, что 262 4,чем пбольше величина лунки износапередней поверхности, тем большеэта разница.Работа устройства основана нарегистрации зависимости величин Е 4от Ь, Ь 1, - Е 2 - Е 1 от Ь и Ь 1= Т 2 - Сот г.Устройство работает следующимобразом,Механические колебания посредством датчика 1 вибрации преобразуют в электрический сигнал, который затем усиливают усилителем 2, фильтруют с помощью фильтра 3 высоких частот и выделяют постоянную составляющую сигнала с помощью детектора 4. При появлении сигнала с выхода детектора срабатывает второй электронный ключ 13, который открывает первый электронный клю 5 посредством подачи напряжения от источника 12 напряжения на его управляющий вход и, таким образом, открывается дальнейшая схема. При этом источник 12 напряжения выдает сигнал. только во время проведения контроля износа инструмента. В остальное время на дальнейшую часть схемы сигнал не поступает.После того, как первый электронный ключ 5 открыл дальнейшую часть схемы, сигнал поступает на систему из и пороговых элементов 20, 21..22, настроенных на разные пороги срабатывания таким образом, что при увеличении уровня входного сигнала начинают срабатывать последовательно пороговые элементы этой системы. Количество пороговых элементов, сработавших при подаче сигнала на вход устройства, отражает уровень входного сигнала. При врезании скорость изменения уровня сигнала максимальна, что приводит к срабатыванию схемы 17 селекции и режимов резания, построенных таким образом, чтобы Ао было несколько меньше сигнала дифференциатора 6 при стружкообразовании на третьей стадии, а А 1 было несколько меньше сигнала дифференциатора 6 при врезании (на первой стадии). При переходе от первой стадии к второй, т.е. при уменьшении скорости изменения входного сигнала до нуля, вторая схема 17 селекции и режимов резания выключается и этот сигнал используют для контроля момента считываниявеличины износа задней поверхности, которая пропорциональна номеру по" следнего сработавшего порогового уст.ройства из системы из и пороговых элементов 20,2122.При уменьшении скорости изменения уровня входного сигнала до значения, при котором сигнал дифференцпатора 6 меньше величины А, срабатывает первый логический элемент И 8, если это уменьшение следует за первой стадией врезания, т,е. при получении сигнала с линии 18 задержки срабатывает второй логический элемент И 9, сигнал которого используют для начала отсчета импульсов таймера 19 счетчиком 10 импульсов, При переходе к третьей стадии врезания 1,стружкообразованию) уровень сигнала дифференциатора 6 увеличивается и превышает порог Ао, не превышая порог А 1. Превышение порога Ао вызывает отключение первого логического элемента И 8, затем второго логического элемента И 9, Этот сигнал используется для оста- нова счетчика 10 импульсов, сигнал которого считывается и регистрируется блоком 11 индикации радиуса округления режущей кромки, так как число импульсов пропорционально величине д, а следовательно, и радиусу округления режущей кромки (Р). При наличии сигналаВремя задержки сигнала линией 18задержки равно времени оценки степени изношенности инструментов. Данное устройство позволяет контролировать не только величину износа инструмента по задней поверхности, нотакже и величину радиуса округления и лунки износа по передней по верхности. Это позволит увеличитьнадежность оценки степени износаинструмента и, таким образом, уменьшить вероятность поломок инструмен-та в процессе обработки. 1 О1520 с первой схемы 7 селекции и режимоврезания и отсутствии сигнала свторой схемы 17 селекции и режимоврезания срабатываетлогический элемент ИЛИ 15 и выдает сигнал на входтретьего логического элемента И 16.При наличии сигнале с логическогоэлемента ИЛИ 15 и с линии 18 задержки срабатывает третий логический элемент И 16, при прекращениисигнала с которого считывается номер последнего сработавшего порогового устройства из системы 11 пороговых элементов 20,222 ипо величине разности этого номераи номера порогового элемента, использованного для контроля величиныфаски износа, определяют величинулунки износа на передней поверхности.1112262 Составитель О,Губерниеваедактор Н.Джуган Техред М,Тепер К ор М.Максимишине аказ лиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проек 4 449/29 Тираж 822 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж,Раушская наб., д. 4/5