Устройство для обнаружения поломок и износа инструментов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51) 4 ГОСУД АРС ПО ДЕЛАМ САНИ ТЕНИЯ ОБ(71) Ордена Трудовни экспериментальньвательский институстанков(56) Авторское свидР 1220003, кл. В 2 ного Знамео-исследоого Кра й науч металлорежущи И.У.Сулейманов, ов и М.Г.Тренин етельство СССР 15/00, 24,01.84. ЕНИЯ я2 Я нааще ах, содеркоторого орежущих станкрометр, выходрез первый усиному входу перо управляющимение", а выход ме одкл аксел чен ч литель к и ого ключа, ходом с ши ацио анно ои ичерез зм но второи й частоть е последоватефильтр высо ненн тел ННЫИ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОВНА ОЛОМОК И ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТО входом детектора, подключенного выходом к информационному входу второго ключа, соединенного выходом с первым входом первого порогового блока, а3управляющим входом - с шиной Рабочая подача", которая также подключена к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу первого порогового блока, связанного вторым входом с шиной "Уровень помех холостого хода станка", выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен через первый элемент задержки к первому входу элемента ИЛИ, выход детектора подключен также к информационному входу третьего ключа, управляющий вход которого соеЯ 01258630 А 1 дипел с шиной "Рабочая подача , авыход подключен к первому входу второго порогового блока, второй входкоторого соединен с шиной Максимальный уровень вибросигнала работоспособного инструмента", выход второгопорогового блока подключен через второй элемент задержки к второму входуэлемента ИЛ 1 и третий пороговый блокс шиной "Максимальный .уровень вибросигнала изношенного инструмента",подсоединенной к его первому входу,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности оценкиизноса и быстродействия обнаружениполомки инструмента,. в устройстводополнительно введены быстродействующий детектор с постоянной детектирования 5-10 мс, четвертый пороговыйблок с шиной "Уровень спада вибросигнала при поломке инструмента",подсоединенной к его первому входу,первый и второй триггеры, реле времени и элемент И, причем вторые входытретьего и четвертого пороговых блоков подключены через быстродействующий детектор к выходу фильтра высокой частоты, выход третьего порогового блока соединен с первым входомпервого триггера, выход четвертогопорогового блока соединен с первымвходом второго триггера, причем первые выходы третьего и четвертоготриггеров соединены и подключены через реле времени к своим вторым входам, вторые выходы первого и второготриггеров подключены соответственнок первому и второму входам элементаИ, выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ.Изобретение относится к обработке металлов резанием, преимущественно к средствам диагностики состояния режущего инструмента, и может найти применение для оценки состояния режущего инструмента при создании гибкого автоматизированного производства.11 ель изобретения - повышение точности оценки износа и быстродействия за счет дополнительного контроля параметров процесса, обусловленных характером срезаемой стружки.На Фиг.1 изображена блок-схема устройства для обнаружения поломок и износа инструментов на металлорежущих станках; ца Фиг.2 - пример изменения уровня (1,а) вибросигнала во времени (с),при поломке инструмента; ца фиг.3 - то же, при ударах стружки, цамотавшейся на шпиндель.Устройство состоит из пьезоэлектрического акселерометра 1, электрический сигнал с которого усиливается в первом усилителе 2 и поступает на информационный вход нормально разомкнутого первого ключа 3, управляющий вход которого соединен с шиной "Измерение". При появлении управляющего сигнала в этой шине вибросигнал блока 2 передается во второй усилитель 4, где оц окончательно усиливается, и затем поступает на вход фильтра 5 высокой частоты, который пропускает вибросигцал в частотном диапазоне свыше 10 кГц на вход детектора 6, с выхода которого сигнал поступает на информационный вход нормально разомкнутого второго ключа 7, управляющий вход которого соединен с шиной цРабочая подача", При появлении управляющего сигнала в этой шине (этот сигнал появляется при включении рабочей подачи на станке) вибросигнал приходит на первый вход первого порогового блока 8, второй вход которого подключен к шине Уровень помех холостого хода станка". При превышении вибросигнала уровня холостого хода станка, оц поступает ца второй вход элемента ИСРЛЮЧЛЮШЕЕ ИЛИ 9, первый вход которого соединен с шиной "Рабочая подача". При появлении сигнала в шине "Рабочая подача" на выходе блока 9 появляется сигнал, который запускает первый элемент 10 задержки, который задерживает сигнал ца время С, . Если за время С подаваемый ца блок 10 сигнал сохранится, то он подается далее на элементИЛИ 11 и является сигналом на остановстанка, Если за время Т ца второйвход блока 9 подан сигнал, то сигнална выходе блока 9 сбрасывается, чтовызывает сброс времени в блоке 10. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Вибросигнал с выхода детектора 6 поступает также на информационный вход нормально разомкнутого третьего ключа 12, управляющий вход которого соединен с шиной "Рабочая подача", При появлении управляющего сигнала в этой шине вибросигнал блока 6 передается на первый вход второго порогового блока 13, второй вход которого соединен с шиной "Максимальный уровень вибросигнала работоспособного инструмента". Если вибросигцал превышает уровень сигнала в этой шине, то он передается на вход второго элемента 1 ч задержки со временем задержки. Если сигнал на выходе блока ,13 продержится в течение времени то он передается на второй вход блока 11 и служит сигналом для останова станка. К выходу блока 5 подключен также быстродействующий детектор 15 с постоянной детектирования 5-10 мс (это в 20-50 раз меньше, чем постоянная детектирования детекора 6), к входу которого подключены первые входы третьего 16 и четвертого 17 пороговых блоков, вторые входы которых соединены соответственно с шинами "Максимальный уровень вибросигнала изношенного инструмента" и цуровень спада вибросигнала при поломке инструмента". При превышении уровня вибросигнала уровня сигнала шины Максимальный уровень вибросигнала изношенного инструмента" с выхода блока 16 поступает сигнал на первый вход (запоминающий) первого триггера 18. Выход триггера 18 соединен с выходом триггера 19 и связан с реле 20 времени. Сигнал на выходе триггера 18 запускает реле 20 времени с временем срабатывания ТЗ и одновременно поступает на первый вход элемента И 21. Если же уровень вибросигнала станет меньше уровня сигнала в шине "Уровень спада вибросигнала при поломке инструмента", то с выхода блока 17 поступает сигнал на первый вход (запоминающий) второго триггера 19. С выхода триггера 19 сигнал поступает на вход реле 20 времени, запускает его и на второй вход элемента И 21. Еслй в те630 1258 чепце временисрабатывает только один из триггеров, то появляющийся через время С сигнал на выходе блока 20 поступает на вторые входы (сбрасывающие) триггеров 18 и 19, в результате чего сигнал ца выходе срабатывающего триггера сбрасывается, Если же в течение временисработали оба триггера 18 и 19, то сигналы триг - геров, поступившие на первый и второй 0 входы соответственно элемента И 21 вызывают его срабатывание. В результате ца выходе блока 21 появляется сигнал, который поступает на третий вход блока 11, сигнал которого служит 5 для остацова станка.Устройство работает по трем каналам. Поломка инструмента сопровождаетс не только пиком, цо и спадом уровня вибросигнала иногда перед пиком и обычно после него. При ударах стружки о деталь такого спада сигнала не наблюдается, Поэтому вибросигнал подается на два обычных пороговых блока: блок 16 с порогом, задаваемым шиной "Максимальный уровень вибро сигнала изношенного инструмента , и блок 17 с порогом, задаваемым шиной "Уровень спада вибросигнала при поломке инструмента", Если произошел удар стружки ца выходе блока 16, по является сигнал, и триггер 18 запускает реле 20 времени, и одновременно подает сигнал ца первый вход блока 21, Но так как при ударах стружки спад вцбросцгнала це присутствует, блок 17 не срабатывает. В результате не срабатывает блок 19 и соответственно блок 21. Таким образом, исключено ложное срабатывание третьего Блоки 6-10 образуют первый канал, который фиксирует такие неполадки, как отсутствие заготовки на станке, отсутствие или поломка инструмента, Работа канала основана на том, что процесс резания всегда сопровождает ся высокочастотным вибросигналом, который превышает уровень помех холостого хода станка, При переходе исполнительного органа станка на рабочую подачу отпирается второй ключЗО 7 и одновременно срабатывает блок 9, и вибросигнал подается на первый вход блока 8. Если резания цет, то сигнал не поступает на второй вход блока 9, В результате такого рассогласованияна выходе блока 9 появляется сигнал,который подается ца элемент 1 О задержки. Рассогласование при переходена рабочую подачу может быть вызваноразбросом припуска заготовок и неточностью установки инструмента и базирования заготовки, Для исключенияложного срабатывания первого каналавведен элемент 10 задержки, который.задает допустимое время рассогласова.ния сигналов на входе блока 9 в виде 45временного интервала С (Т, =1-3 с взависимости от условий обработки),Блоки 12-14 образуют второй капал, который фиксирует предельный износ 50 инструмента. Износ инструмента приводит к устойчивому росту вибраццонцого сигнала, Когда уровень вибросиг нала превышает порог, задаваемый в шине "Г 1 аксимальный уровень вибросиг31 нала работоспособного инструмента на выходе блока 13 появляется сигнал, который поступает ца вход элемента 414 задержки. Блок 1 ч предназначендля исключения ложного срабатываниявторого канала при бросках сигна-.ла, вызванных твердыми включениями вматериале или изменениями условийстружкоотвода. Если превышение поро 3га в блоке 13 сохраняется в течениевремени с, подается сигнал на сменуинструмента,Блоки 15-21 образуют третий канал,регистрирующий поломки инструментав процессе резания. Испытания макетных образцов предлагаемого устройствапоказали, что для надежной работыблоков первого и второго каналов целесообразно использовать детектор сбольшои постоянной времени. Поломкиинструмента сопровождаются пикомвибросигцала длительностью 0,3-0,03 с,поэтому для цх регистрации в схемувведен быстродействующий детектор 15.При возникновении поломки инструмента, сопровождаемой пиком вибросигнала, превышается порог, задаваемыйшиной Максимальный уровень вибросигнала изношенного ицструмента" в блоке 16 и подается сигнал на экстренный останов станка. Для исключенияложного срабатывания третьего каналапри наличии пиков вибросигцала, неотносящихся цепосредствеццо к поломкеинструмента, например, при намоткестружки на шпиндель станка и ее ударах по детали, предусмотрены блоки17-21.1258630 станка. ифуИЗиереиие О 3 5канала. Если же произошла поломка инструмента, сопровождаемая пиком и спадом вибросигнала, которые ноявляются с временным интервалом з "- 0,1- 0,4 с, срабатывают оба пороговых блока 16 и 11, что вызывает срабатывание триггеров 18 и 19 и появление сигналов на обоих входах элемента И 21. В результате на выходе блока 21 появляется сигнал, вызывающий появление сигнала на выходе блока 11 для экстренного останова ЬПосле поломки, сопровождающейсярезким пиком уровня сигнала (выше порога А)(фиг,2), возникает кратковременный спад сигнала, связанный сразрывом фрикционного контакта инст. румент - деталь. Уровень спада нижепорога А . На фиг.З показан пример резания, сопровождаемого ударами стружки. Возникающие удары имеют уро О вень вибросигнала, превышающий ыорогА,но их отличает отсутствие провалов, что и позволяет отличать их от поломок/15ВНИИПи035,Тираж 1001Государственнделам изобретсква, Ж, Р Подписноео комитета СССРий и открытийшская наб д. 4/