Способ контроля состояния резца и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 3 19) 23 В 2 ЕТ СССРОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ Е ИЗОБРЕТЕСВИДЕТЕЛЬСТВУ. СА К АВТОРСК ТОЯНИЯ Р ОСУЩЕСТВ Н ьный научно-иссл тут металлорежуВ.Рыбасенко8) детельство СССРВ 1/00, 1975, ильев С.В. Конт жущего инструмен Обзор. Сер. Си абразивно-алсть", М.; НИИМАШ(71) Эксперименталдовательский инстщих станков(56) Авторское свиР 466953, кл. В 2Палей С.М., Вароль состояния рена станках с ЧПУ.(57) Изобретение относится к области обработки металлов резанием иможет быть использовано на токарныхстанках с ЧПУ для контроля поломкирезца. Цель изобретения - расширениобласти применения и повышение надежности контроля за счет исключенивлияния внешних условий. Сущностьспособа заключается в том, что сливная стружка при неизменном режимерезания и при неизменной геометриирежущей части инструмента сходит вопределенном направлении. Изменение1291292 исправления схода будет свидетельствовать об изменении геометрии режущей части инструмента. Самопроизвольное .изменение геометрии являетсяполомкой инструмента.,Для осуществления способа использовано устройство, в котором на резцедержке установлены два дугообразных кронштейнаб и 7 с датчиками 5 наличия стружки.,Изобретение относится к обработке металлов резанием с образованием сливной стружки и может быть использовано преимущественно на токарных станках с ЧПУ,5Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности контроля за счет исключениявлияния внешних условий.На фиг, 1 показана общая схема 1 Опредлагаемого устройства, на фиг,2 -вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрезБ-Б на фиг, 1 (выполнение .датчиковв виде трансформатора); на фиг. 4 -разрез В-В на фиг, 3; на фиг. 5 - 15разрез Б-Б на фиг, 1 (выполнениедатчиков в виде пневмопреобразователей); на фиг. 6 - узел 1 на фиг. 5;на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг, 1 (ис.пользование в качестве датчиков воздушных конденсаторов).Сущность способа заключается втом, что спивная стружка при неизменном режиме резания (главным образомпри неизменной глубине резания) ипри неизменной геометрии режущейчасти инструмента сходит в определенном направлении. Если режим резанияне изменяется, а изменяется направление схода стружки, то это свидетель ствует об изменении геометрии режущейчасти инструмента. Самопроизвольноеизменение геометрии режущей части инструмента является поломкой инструмента, Таким образом, изменение направления схода стружки свидетельст-,. вует о поломке инструмента.Устройство для контроля при обработке детали 1 резцом 2 с режущейпластиной 3 (с образованием стружки4) содержит датчики 5 наличия стружсвязанными с устройством ЧПУКронштейны установлены с зазором дляпрохода между ними стружки. В качестве датчиков могут быть использованы: трансформа 1 ор с двумя дугообразными параллельными ярмами, пневмоэлектрические преобразователи, а также воздушные конденсаторы. 2 с,п.ф лыр 3 3 фпф лыу 7 иле 2ки, размещенные по дуге, центром которой является вершина режущей пластины 3, Приемные части датчиков раз мещены на кронштейне 6, а передающие - на кронштейне 7. Оба кронштейна закреплень в корпусе 8, который крепится к резцедержке 9. Крон-,. штейны 6 и 7 расположены с зазором 10, .обеспечивающим свободный проход стружки 4 между ними, и с внутренней стороны защищены от повреждения стружкой.При выполнении датчиков в виде трансформатора оба кронштейна являются ярмами 11 и 12 шихтованного сердечника многостержневого трансформатора. Длинный стержень 13 трансформатора закреплен в корпусе 8, На стержне 13 расположена первичная,обмотка 14, питаемая источником 15 синусоидального, неизменного по амплитуде и частоте напряжения, Остальные короткие стержни 16 трансформатора выполнены на ярме 11: с равным шагом и направлены к ярму 12. Между торцами стержней 16 и ярмом 12 имеется воздушный зазор 10 На стержнях 16 расположены вторичные обмотки 17, соеди. ненные с системой 18 ЧПУ автономно друг от друга. Торцы стержней 16, ярмо 12 и обмотки 14 и 17 защищены от повреждения стружкой 4,проходящей через зазор 10, экраном 19,Для обеспечения автономности магнитных цепей стержней в электромагнитном отношении экран выполнен из неферромагнитного материала, например из минералокерамики ВОК. Для того, чтобы удалить из магнитной цепи лишние магнитные сопротивления, вызванные неферромагнитным экраном, 129129255 в нем вдоль осей стержней 16 расположены вставки 20 из ферромагнитного материала, например из стали Г 13,Использование предлагаемого устройства предполагает обработку деталей из ферромагнитного материала,В другом случае используют пневматические сигналы для связи между приемными и передающими частями датчиков наличия стружки. При этом на резцедержке закреплены два кронштейна 21 и 22, имеющие вид параллельных дуг. Кронштейны расположены с зазором 10. Таким образом, кронштейны 21 и 22 одновременно выполняют роль экранов, защищающих датчики от повреждения стружкой. В обеих частях выполнены дугообразные ряды отверстий 23 и 24, расположенные один напротив другого, К отверстиям 23, являющимися передаюшими, примыкают сопла пневмосети 25. К отверстиям 24 примыкают входные сопла 26 пневмоэлектрических преобразователей мембранного типа. Пневмоэлектрические преобразователи собраны в одном корпусе,состоящем из диэлектрических секций 27, стянутых шпильками 28, имеющими дугообразную форму, Между секциями зажимаются мембраны 29, в которые вставлены контакты 30. На стенках секций расположены контакты 31и 32, к которым припаяны выводы 33,посредством которых контакты 31 соединены с источником 34 постоянногонапряжения, а контакты 32 - с системой 18 ЧПУ,Между контактами 30 и 32 расположена токоведущая пружина 35, прижимающая контакт 30 к контакту 31 и припаянная к контактам 30 и 32.Мембраны 29 разделяют внутренние полости преобразователей на две части,предмембранную полость 36 и замембранную полость 37, сообщающуюся с атмосферой через отверстие 38, При равенстве давлений в полостях 36 и .37 контакты 30 и 31 замкнуты под действием пружины 35, Такое устрой-. ство применимо при обработке заготовок иэ любого материала, образующего сливную стружкуВ третьем случае в качестве датчиков наличия стружки использованы воздушные конденсаторы, образован-. ные пластинами 39 и 40, расположенными с зазором 10 и выполненными из износостойкого материала. 5 10 20 25 35 40 45 50 Пластина 39, размещенная на кронштейне 41 и изолированная от не опрокладкой 42, имеет дугообразнуюформу, является общей для всех конденсаторов и соединена с одной изклемм источника 15. Пластины 40, расположенные напротив пластин 39 параллельно ей на кронштейне 43 и изолированные от него и друг от другапластиной 44, независимо друг от друга соединены с системой 18 ЧПУ ичерез резисторы 45 с общим проводом,соединяющим вторую клемму источника15 и систему 18 ЧПУ,В случае использования трансформатора контроль поломки резца осуществляется следующим образом.Источник 15 создает в обмотке 14переменный синусоидальный ток. Поддействием этого тока в стержне 1 3возникает магнитный поток 46, меняющийся также по синусоидальному закону, Этот поток замыкается через ярма 11 и 12, стержни 16, вставки 20и зазор 10, При этом в обмотках 17наводится ЭДС по закону электромагнитной индукции, Но из-за того, чтов магнитной цепи имеется зазор 10,величина потока 47, пронизывающеговитки каждой обмотки 17, мала вследствие рассеяния магнитного потокаи большего магнитного сопротивленияв магнитной цепи,При появлении стружки 4 в зазоре10 магнитный поток 46 замыкается восновном через тот стержень 16 и тевставки 20, к которым стружка 4 расположена ближе всего. Таким образом,ЭДС индукции в обмотке 17, находящейся на этом стержне 16, больше,чем в других обмотках 17. Следовательно, по тому, с какой обмотки 17 поступает больший сигнал, можно еудитьо направлении схода стружки.Определение поломки резца производится следующим образом.При переходе на новый режим резания исправным резцом в память системы 18 ЧПУ вносится номер только тойобмотки 17, с которой поступает наибольший сигнал. Как только режим резания устанавливается, это значениепринимается в качестве эталонного,Затем сигналы с обмоток 1 Т сравниваются с этим эталонным значением.Если отклонение номера обмотки 17 превышает заранее установленное допусти" мое значение, то система 18 ЧПУ вырабатывает команду на замену резца, 1291292В случае использования пневмодатчиков устройство работает следующим образом,При подаче давления в пневмосеть 25 струи 48 воздуха из отверстий 23 устремляются в отверстия 24 и в полостях 36 создается избыточное давление, При этом контакты 30 и 31 размыкаются и на вход системы 18 ЧПУ напряжение не подается, При появлс- О нии стружки 4 в зазоре 10 доступ воздуха из некоторых отверстий 23 в соответствующие отверстия 24 прес кращается и соответствующие контакты 30 и 31 под действием пружин 35 за мыкаются, на вход системы 18 ЧПУ подается напряжение только с тех пневмоэлектрических преобразователей, перед входными соплами .26 которых находится стружка 4. 20Дальнейшее функционирование сис. темы 18 ЧПУ аналогично для случая использования трансформатора.В случае использования конденсаторов устройство работает следующим 25 образом. Источник 15 создает в цепях конденсаторов синусоидальный, неизменный по амплитуде и частоте ток.При этом на резисторах 45 падает напряжение. Поскольку воздушный зазор 10 велик, то емкостное сопротивление цепей конденсаторов велико и ток, протекающий по их цепям, мал, Следовательно, мало и падение на пряжения на резисторах 45. При появлении стружки 4 в зазоре 10 емкост ное сопротивление того конденсатора, возле пластины 40 которого находится стружка 4, меньше, чем в цепях 40 других конденсаторов, ток в его цепи возрастает, а следовательно, возрастает и падение напряжения на соответствующем резисторе 45, регистрируемое на входе системы 18 ЧПУ. 45Дальнейшая работа устройства аналогична указанному выше. формула изобретения501, Способ контроля состояния резца путем наблюдения эа снимаемой стружкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежнос ти контроля, при установившемся режиме резания определяют допустимый сектор изменения направлений схода снимаемой стружки непосредственно около зоны резания исправным резцом и по изменению направления схода стружки эа пределы упомянутого сектора при том же режиме резания в процессе обработки детали определяют критическое состояние резца.2. Устройство для контроля состояния резца на станке с ЧПУ, содержащее связанные автономно с устройством ЧПУ датчики наличия стружки, установленные с равным шагом на резцедержке в дугообразный ряд, поперечный ожидаемым траекториям схода стружки, непосредственно вблизи зоны резания, о -и и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью расширения области применения и повышения надежности контроля, каждый датчик состоит из противолежащих передающей и приемной частей, и расположенных с зазором, обеспечивающим свободный проход стружки между ними.3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве датчиков наличия стружки использован трансформатор с двумя параллельнымй дугообразными ярмами, соединенными длинным стержнем с первичной обмоткой, на первом ярме перпендикулярно расположены с равным шагом параллельные между Собой и направленные к второму ярму короткие стержни с вторичными обмотками,торцы коротких стержней и второе ярмо защищены двумя экранами иэ неферромагнитного материала со сквозными ферромагнитными вставками, расположенными напротив торцов коротких стержней и примыкающих соответственно к торцам и второму ярму. 4, Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что передающие части датчиков выполнены в виде выходных сопл пневмосети, установленных в отверстиях первого дугообЬразного кронштейна, а приемные части датчиков выполнены в виде входных сопл пневмоэлектрических преобразователей, расположенных в отверстиях второго дугообразного кронштейна, причем оба кронштейна закреплены на резцедержке и выполнены из иэносостойкого материала. 5, Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве датчиков использованы воздушные конденсаторы, пластины которых вы1291292 17 Фиг.2 7полнены из износостойкого материалаи подключены к источнику синусоидального, неизменного по амплитудеи частоте напряжения.291292 ставитель Л,Семеновахред И.Попович орректор Т .Кол дакторИ.Шулл аказ 79/13 аж 976 Подпи ударственного комитета СССР изобретений и открытий а, Ж, Раунская наб., д.,Е (убеличено)29 ив33 38 37 ВНИИПИ Гос по делам 13035, Москв