Способ контроля состояния кромки режущего инструмента и устройство для его осуществления

(5)5 С 01 В 21/О ОСУЩЕСТВЛЕУСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГ НИЯ(57) Изобретение относ измерительной технике. повышение точности, Сп преобразовании оптичес жен ного движущейся кро струмента, в электризмерении амплитуды и трического сигнала и оп ния кромки по измередлительности, 2 с, и 1 з,п ится к контрольноЦель изобретения -особ заключается вкого сигнала, отрамкой режущего инический сигнал,длительности элекределении состоянным амплитуде и(56) Авторское свидетельство ССМ 1472760, кл. 0 01 В 21/02. 54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ КРОМКИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И Изобретение относится к контрольноизмерительной технике,Известен способ определения износа инструмента, по которому измеряют значение ЭДС резания, находят отношение текущего значения ЭДС резания к максимальному значению ЭДС переходного процесса и по величине указанного отношения судят о величине износа. Этот способ реализован устройством. включающим усили-. тель, аналого-цифоовой преобразователь, пороговое устройство, устройство определения максимального значения ЭДС переходного процесса, запоминающее устройство, задатчик времени и арифметическое устройство, Недостатком известного устройства является невысокая точность контроля состояния кромки режущего инструмента,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ бесконтактного измерения размеров деталей, по которому измеряемую деталь перемещают по опорной поверхности, Л сигнал оптического излучения от источника через полупрозрачное зеркало и объектив направляют на контролируемую поверхность детали, отраженный от этой поверхности оптический сигнал, коллимируют объективом и направляют полупрозрачным зеркалом на другое полупрозрачное зерка ло, пройдя через которое часть светового О потока попадает на светоделительную приз- д) му, а другая часть потока попадает на кол- СО лиматор и далее - на полупрозрачные, ) зеркала, отразившись откоторых часть по- .(тока проходит через диафрагмы и соответственно воздействует на фотоприемники, сигналы, вырабатываемые фотоприемниками, направляют на входы компаратора, который выдает разрешающий сигнал на электронный ключ.Устройство. реализующее этот способ, включает канал изменения угла поворота контролируемой поверхности, состоящий из полупрозрачного зеркала, светоделительной призмы. фотоприемников, компаратора, а также электронный клый ключ. Недо- оборотного датчика 6 подключен к третьемустатком известного способа является невы- входу блока 5 деления.сокая точность контроляоля состояния кромки Блок 5 деления состоит из следующихрежущего инструмента, элементов: аналого-цифровой преобразоваЦелью изобретения является повыше тель 7, регистр 8, первый реверсивный счетние точности контроля со тсостояния кромки чик 9, первый логический элемент 10 И-НЕ,режущего инструмента. Поставленная цель первый счетчик 11, первый формировательменен способ кон, первый инвертор 13, второй инвертортроля состояния кромки режущего инстру, второй реверсивный счетчик 15, ВЯ-тригмента, по которому формирф р ируют оптическое 10 гер 16, второй логический элемент 17 И-НЕ,излучение, направленное ное на кромку движу- третий логический элемент 18 И-НЕ, умнож его инструмента, преобразу- житель 19 частоты, второй счетчик 20, опорт ой фо ми овательют отраженное излучение в электрический ный генератор 21. второи ф р рсигнал, измеряют амплитуду этого сигнала 22, делитель 23, причем вход аналого-цифи длительность г сигнала оптического дат рового преобразователя 7 является первымчика, в течение которого максимальная ам- входом блока 5 деления (фиг, 1), выходыплитуда сигнала оптичА о тического датчика аналого-цифрового преобразователя 7 подпревышает уровень Д напряжт овень Д напряжения источни- ключены к входам регистра 8, выходы котока опорного напряжения, измеряют период рого подключены к входам первогоТв ащения ежущегоинструмента,опреде реверсивного счетчика 9, выход котороголяют относительную толщину зуба режуще- подключен к первому входу первого логичего инструмента т/Т, вычисляют отношение ского элемента 10 И-НЕ, выход которогоотносительной толщины зуба режущего ин- подключен к счетному входу первого счетчиструмента т/ТкмаксимальнойамплитудеА ка 11, выходу первого формирователя 12сигнала оптического датчика, 25 является вторым входом блока 5 деления иП остигается также подключен кпервомувходутретьегологичеПоставленная цель достигает ятем, что устройство контроляй тво контроля состояния ского элемента 18 И-НЕ, выход которогокромки режущего инструмента включает оп- подключен к счетному входу второго счетчитический датчик, источник опорного напря- ка 20, выходы которого подключены к вхокомпаратор, пиковыйдетектор, блок 30 дам второго реверсивного счетчикаделения и оборотный датчик, причем выход выход которого подключен к -входуоптического датчика подключен ко входам триггера 16, выход которого подключен кокомпаратора и пикового детектора, выход второму входу первого логического элеменисточника опорного напряжения подкло напряжения подклю- та 10 И-НЕ, к второму входу второго логичечен ко второму входу компаратора, выход 35 ского элемента 17 И-НЕ, к входу второгопикового детектора подключен к первому формирователя 22, выходоборотногодатчивходу блока деления, выход компаратора ка 6 и выход делителя 23 подключены к:. ==. -. подключен к второму входу блока деления, третьему входу блока 5 деления и к входувыход оборотного датчика подключен к умножителя 19 частоты, выход котороготретьему входу блока деления, оба выхода 40 подключен ко второму входу третьего логиблока деления являются выходами устрой- ческого 18 И-НЕ, кроме того, выход первогоства. формирователя 12 подключен к входу обнуления первого счетчика 11, к входу первогоНа фиг, 1 изображена структурная схе- инвертора 13, выход которого подключен кма устройства; на фиг. 2 - схема блока деле входу делителя 23, к С-входу второго реверния, сивного счетчика 15, к Я-входу ВЯ-триггераУстройство контроля состояния кромки 16, к входу второго инвертора 14, выходежего "инструмента включает оптиче- которого подключен к входу обнуления втоский датчик 1, источник 2 опорного напря- рого счетчика 20 и к С-входу ре с ргита 8жения, пиковый детектор 3, компаратор 4, 50 выход. опорного генератора 21 подключен кблок 5 деления и оборотный датчик 6, при- счетному входу первого реверсивного счетчем выход оптического датчика 1 подключен чика 9 и к первому входу второго логическоко входам пикового детектора 3 и компара- го элемента 17 И-НЕ, выход котороготора 4, выход источника 2 опорного напря- подключен к счетному входу второго ревержения подключен ко второму входу 55 сивного счетчика 15, С-вход первого ревер-.компаратора 4, выход пикового детектора 3 сивного счетчика 9 подключен к выходу тогоподключен к первому входу блока 5 деле- же счетчика.ния, выход компаратора 4 подключен ко вто- Устройство работает следующим обрарому входу блока 5 деления, выход зом,При вращении режущего инструмента с выхода оптического датчика 1 поступает электрический сигнал, Каждому из импульсов этого сигнала соответствует прохождение мимо оптического датчика очередного зуба режущего инструмента. Из оптического датчика 1 сигнал поступает в пиковый детектор 3, выходной сигнал которого характеризует максимальную амплитуду А сигнала оптического датчика 1, Сигнал оптического датчика 1 поступает также на компаратор 4, где сравнивается с напрякением Д источника 2 опорного напрякения. Выходной сигнал компаратора 4 характеризует длительность сигнала оптического датчика 1 7= ЛМ, в течение которого максимальная амплитуда А сигнала оптического датчика 1 превышает уровень Д напряжения источника 2 опорного напря,кения, Сигнал А оптического датчика 1 поступает с выхода пикового детектора 3 на вход блока 5 деления и преобразуется аналого-цифровым преобразователем 7 в код, Сигнал т оптического датчика 1 поступает с выхода компаратора 4 на вход блока 5 деления, По заднему фронту сигнала т первый формирователь 12 формирует импульс полокительной полярности для обнуления первого счетчика 11, затем этим ке проинвертированным вторым инвертором 14 сигналом код аналого-цифрового преобразователя 7 записывается в регистр 8 и служит опорным кодом для первого реверсивного счетчика 9, выполняющего функцию делителя частоты опорного генератора 21 на код регистра 8, так как первый реверсивный счетчик 9 обнуляется импульсами опорного генератора 21 и вновь заносит код регистра 8 по импульсу обнуления, поступающего на С-вход первого реверсивного счетчика 9, Таким образом, выходная частота первого реверсивного счетчика 9 обратно пропорциональна максимальной амплитуде А сигнала оптического датчика 1 и равна 10/А, где 1 о - частота опорного генератора 21,Информация о периоде Т вращения режущего инструмента поступает с оборотного датчика б на вход блока 5 деления, являющегося входом умножителя 19 частоты, опорный сигнал на умножитель 19 частоты может поступать не только с оборотного датчика 6, а например, с делителя 23, который может быть выполнен в виде реверсивного счетчика, на входы которого заносится код, соответствующий числу зубьев режущего инструмента, Установка этого кода может быть осуществлена коммутатором с ручным набором, например, переключателем ПК. На счетный вход "-1"поступают импульсы с выхода формирователя 12 через инвертор 13, а импульсы обнуления с выхода "0" поступают на С-входтого же счетчика и на вход умножителя 19 частоты. Во время поступления на вход блока 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 деления сигнала азиз умножителя 19 частоты на вход второго счетчика 20 через третий логический элемент 18 И-НЕ проходят импульсы умножителя 19 частоты, коэффициент умножения К которого выбирается порядка 2000 - 4000. Полученный во втором счетчике 20 код переписывается во второй реверсивный счетчик 15, где списывается импульсами опорного генератора 21, В результатее на выходе ВЯ-триггера 16 формируется временной интервал т = К , где 7- = В - относительная толщина зуба режу- Тщего инструмента, В течение этогс интер" вала первый счетчик 11 заполняется импульсами первого реверсивного счетчика 9 с частотой 1 о, Временной интервал т естьфункция относительной толщины зуба режущего инструмента и не зависит от скорости вращения режущего инструмента, так как т =К - .110Таким образом, на выходе первого счетчика 11 получим код частного от деления относительной толщины зуба режущего инструмента тЛ на величину максимальной амплитуды А сигнала оптического датчика 1. т.е, М = К = К - , Одновременно пот Взаднему фронту выходного импульса ЙЯ- триггера 16 формируется сигнал готовности результата деления В/А для поступления в схему управления станком. В процессе обработки детали продолжается вращение режущего инструмента. и в поле зрения оптического датчика 1 попадает следующий зуб режущего инструмента. на выходе первого формирователя 12 формируется импульс, обнуляющий первый счетчик 11, и цикл определения параметров кромки повторяется.Формула изобретения 1, Способ контроля состояния кромки режущего инструмента, по которому формируют оптическое излучение, направленное на кромку движущегося режущего инструмента. преобразуют отраженное излучение в электрическии сигнал и измеряют амплитуду этого сигнала. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля состояния кромки режущего инструмента, дополнительно измеряют длительность т электрического сигнала, в течение которо1763890сть го его амплитуда превышает заданный уровень Д, измеряют скорость движения режущего инструмента и определяют степень износа режущего инструмента по амплитуде электрического сигнала, длительности г и скорости движения режущего инструмента.2. Устройство для контроля состояния кромки режущего инструмента. содержащее оптический датчик, выход которого подключен на вход компаратора. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля состояния кромки режущего инструмента, оно снабжено источником опорного напряжения, пиковым детектором, блоком деления и оборотным датчиком, предназначенным для связи с контролируемым режущим инструментом, причем выход оптического датчика подключен к входам компаратора и пикового детектора, выход источника опорного напряжения подключен к второму входу компаратора, выход пикового детектора подключен к первому входу блока деления, выход компаратора подключен к второму входу блока деления, выход оборотного датчика подключен к третьему входу блока деления, оба выхода блока деления являются выходами устройства,3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок деления выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, регистра, первого реверсивного счетчика, первого логического элемента И-НЕ, первого счетчика, первого формирователя, первого инвертора, второго инвертора. второго реверсивного счетчика, ВЯ-триггера, второго логического элемента И-НЕ, третьего логического элемента И-НЕ, умнокителя частоты, второго счетчика, опорного генератора, второго формирователя, делителя. причем вход аналого-цифрового преобразователя является первым входом блока деления, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к входам регистра, выходы ко торого подключены к входам первого реверсивного счетчика, выход которого подключен к первому входу первого логического элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, 10 выход первого формирователя является вторым входом блока деления и подключен к первому входу третьего логического элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, выходы 15 когорого подключены к входам второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к Я-входу ВЯ-триггера, выход которого подключен к второму входу первого логического элемента И-НЕ, к второму 20 входу второго логического элемента И-НЕ, квходу второго формирователя, выход которого подключен к схеме управления станком, выход оборотного датчика и выход делителя подключены к третьему входу бло ка деления к входу умножителя частоты, выход которого подключен к второму входу третьего логического элемента И-НЕ, кроме того. выход первого формирователя подключен к входу обнуления первого счетчика, 30 входу первого инвертора, выход которогоподключен к входу делителя, к С-входу второго реверсивного счетчика, к Я-входу ЙЯ- триггера, входу второго инвертора, выход которого подключен к входу обнуления вто рого счетчика и к С-входу регистра, выходопорного генератора подключен к счетному входу первого реверсивного счетчика и первому входу второго логического элемента И-Н Е, выход которого подключен к счетному 40 входу второго реверсивного счетчика. Свход первого реверсивного счетчика подключенн к выходу того же счетчика.1763890 Редактор О.Стени орректор Л филь 3450 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ка город, ул. Гагарина, 101 роизводственно-издательский комбинат "Патент",Составитель ехред М.М