Способ определения износа инструмента и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 23 В 49/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ вторым цифровь вом, причем вь механизма сое с входами дат пряжения и да ход датчика т входами сумма м отсчетным йст- нног оизводст оответст модыдинень нно ка, датчика наемпературы, выдинен с первым ка т ика а со ра и ы омпарат ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР по заявке У 3689825,кл. В 23 В 49/00,1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к станкостроению и предназначено для применения на металлорежущих станках. Цель изобретения - повышение производительности труда и точности определения износа инструмента. Для определения износа инструмента измеряют ток, напряжение и температуру в приводе производственного механизма. Сигнал на продолжение работы или на останов производственного механизма получают сравнением задаваемого износа инструмента с верхним порогом .срабатывания, получаемым суммированием сигналов о величинах тока и температуры, и нижним порогом срабатывания, образуемым сигналом о величине напряжения, а сигнал о текущем износе инструмента получают путем суммирования сигналов о величинах тока и температуры и вычитания сигнала о величине напряжения. Устройство снабжено датчиком тока, датчиком напряжения, датчиком температуры, регулируемым источником опорного напряжения, компаратором, первым и вторым преобразователем напряжения в часто- . ту, квадратурным фильтром, первым и ход датчика напряжения соединен стретьим входом сумматора и четвертымвходом компаратора, выход датчикатемпературы соединен с вторыми входами суьщатора и компаратора, выходрегулируемого источника опорного напряжения соединен с третьим входомкомпаратора и входом второго преобразователя напряжения в частоту, выходы сумматора и компаратора соединенысоответственно с входами первого преобразователя напряжения в частоту ипервого исполнительного механизма,выход первого исполнительного механизма соединен с вторым входом производственного механизма, выход первого преобразователя напряжения вчастоту соединен со счетным входомпервого цифрового блока отсчета и спервым входом квадратурного фильтра,выход второго преобразователя напряжения в частоту соединен с вторымвходом квадратурного фильтра и сосчетным входом второго цифрового блока отсчета, вход второго исполнительного механизма соединен с выходомквадратурного фильтра и с входамисброса первого и второго цифровыхблоков отсчета, а выход - с первымвходом производственного механизма.2 с.п.ф лы, 2 ил.Изобретение относится к станкостроению и может найти применение на многоинструментальных металлорежущих станках, станках с ЧПУ и автоматических линиях.Цель изобретения - повышение производительности труда и точности определения износа. инструмента путем формирования непрерывного сигнала учета колебаний напряжения сети и температуры электродвигателя.На фиг. изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - часть принципиальной схемы.Устройство содержит. производственный механизм 1, датчик 2 тока,датчик 3 напряжения, датчик 4 температуры, регулируемый источник 5 опорного напряжения, сумматор 6, компаратор 7, первый преобразователь 8 напряжения в частоту, первый исполнительный механизм 9, второй преобразователь 10 напряжения в частоту, квадратурный фильтр 11, первый цифровой блок 12 отсчета, второй исполнительный механизм 13, второй блок 14 отсчета.На фиг.2 приняты следующие обозначения: ТТ 1, ТТ 2, ТТЗ - трансформаторы тока; 171, Ч 2 - блоки выпрямления датчиков тока и напряжения соответственно.В качестве датчика 2 тока используют трансформаторы тока ТТ, ТТ 2, ТТЗ, преобразующие величину тока каждой фазы устройства в пропорциональную ей величину напряжения, в зависимости от величины нагрузки (М,), которое выпрямляется блоком выпрямления 171 и поступает на вход суммирующей цепи, образованной резистором К 1, выход которой соединен с инверти - рующим входом сумматора 6 (причем выходное напряжение блока выпрямления Ч 1- пропорционально среднему значению тока на входе суммирующей цепи). Датчик 3 напряжения образован напряжением питания производственного механизма 1 и блоком выпрямления 72, который включает понижающие трансформаторы. Датчик 3 напряжения образует напряжение подвижного порога срабатывания, приложенное к неинвертирующим входам операционных усилителей А и А 2. Для точного соответствия зависимости напряжения, снимаемого с датчика 3 напряжения требуемо 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 му, производят калибровку регулировкой резистора К 2.В качестве датчика 4 температуры асинхронного двигателя производственного механизма 1 применена самонастраивающаяся мостовая схема с использованием термочувствительного элемента, выполненного в виде вынесенного кремниевого транзистора с малыми значениями обратных токов насыщЕения через эмиттерный и коллекторный переходы. В схеме используется прямопропорциональная зависимость напряжения база-эмиттер кремниевого транзистора от температуры. Выходной сигнал сумматора 6 о текущем износе инструмента получают путем суммирования выходных сигналов датчика тока Н и температуры Б на инвертирующем, а выходного сигнала датчика напряжения Н - на неинвертирующем входах операционного усилителя А 1. Регулирование напряжения Б потенциометром К 1 и напряжения 1 потенциометром К 7 осуществляют аналогично указанному при рассмотрении работы компаратора 7. Выходной сигнал компаратора 7 на продолжение работы или останов производственного механизма 1 получают суммированием выходных сигналов датчиков тока Н и температуры Б на инвертирующем входе компаратора. Эти сигналы образуют верхний порог срабатывания компаратораВыходной сигнал датчика напряжения Ь, образующего нижний подвижный порог срабатывания ц, суммируют на неинвертирующем входе компаратора. Напряжение Би Б сравнивают с напряжением сигнала 11 несущим информацию о задаваемом износе инструмента и снимаемым с регулируемого источника 5 опорного напряжения, Напряжение 1 регулируют потенциометром К 1 таким образом, чтобы суммарное напряжение Ц + Б удовлетворяло механической характеристике электродвигателя производственного механизма 1 с учетом запаса по току и температуре. Напряжение Ь регулируют потенциометром К 7 так, чтобы его зависимость от М, производственного механизма 1 повторяла механическую характеристику двигателя производственного механизма 1 для среднего допустимого тока через него в зависимости от М, с учетом запаса по току.3 13553Компаратор 7 имеет вход стробирования на котором подается сигнал от внешнего источника питания например, от системы управления производственным механизмом 1 при запуске программы на станке с ЧПУ). При этом учитывают, что, если на вход стробирования подан "О", выходной сигнал компаратора равен "О". Если на вход стробирования подан сигнал +4 В, то выходной сигнал .порогового элемента ограничен уровнем = З,ЗВ. После включения строба компаратор 7 готов к работе.5Выходной сигнал И, первого преобразователя 8 напряжения в частоту, стабилизированный по амплитуде и пропорциональный 11,=11, соз д,с, приходит соответственно на первый вход20 квадратурного фильтра 11 и через выделитель нуля и дешифратор на счетный вход реверсивного счетчика первого цифрового блока 12 отсчета, На второй вход квадратурного фильтра поступает сигнал 1 (С) второго прег. образователя 10 напряжения в частоту, стабилизированный по амплитуде и пропорциональный Б =Б совы С, причем значение опорной частоты второго преобразователя 10 напряжения в частоту устанавливают регулируемым источником опорного напряжения в зависимости от физических свойств от М задаваемого технологией обработки или исходя из опытных данных. Оба указан 35 ,ных сигнала Б, и Пг поступают на вход квадратурного фильтра 11, выходной сигнал которого Б выделения сосставляющей Я - ы Равный Б(Т)= =загсов(ы,-я,) при фиксированной частоте ыг второго преобразователя 1 О напряжения в частоту, соответствует определенному значению М , соответствующему М при заточенном режущем инструменте и ММ на величину степени износа режущего инструмента. Это соответствует определенному напряжению на обмотке статора двигателя производственного механизма 1 и соответствующей определенной частоте а, первого преобразователя 8 напряжения в частоту и вблизи частоты ь вызывает скачок амплитуды выходного напряжения в виде Резонансной кривой с узкой полосой пропускания, достаточного для срабатывания ,исполнительного механизма 13, заменяющего обрабатывающий инструмент. 71 4Одновременно сигнал квадратурного фильтра 11 поступает на нулевые входы реверсивных счетчиков первого12 и второго 14 блоков отсчета,сбрасывая их показания. Перестраивая частоту я второго преобразования О напряжения в частоту регулированием напряжения регулируемого источника 5 опорного напряжения, получают возможность устанавливать степень износа обрабатьвающего инструмента, при которой обработка ведет к браку, т.е. максимально допустимую степень износа.Способ определения износа инструмента включает получение сигнала о текущем износе инструмента. Сигнал о текущем износе инструмента получают на выходе сумматора 6 сравнением на его входах трех сигналов: сигналаснимаемого с датчика 2 тока, величина которого пропорциональна величине нагрузки М , возникающей при взаимодействии обрабатывающего инструмента с обрабатываемой деталью; сигнала 11, снимаемого с датчика 4 температуры. При увеличении температуры производственного механизма 1 снижается его мощность и уменьшается М . Для компенсации укаэанного сигЬРналы 11 и Б складьваются; сигнала Б, снимаемого с датчика 3 напряжения, При уменьшении напряжения пита- ния производственного механизма 1 его мощность и М уменьшаются (что противоположно по действию температуры). Поэтому сигнал П, подаваемый на неинвертирующий вход сумматора б, вычитают из суммы сигналов 11 +.Г подаваемых на инвертирующий вход сумматора б.Сравнение сигнала о текущем износе инструмента с сигналом, соответствующем износу инструмента до критического состояния.Сигнал о текущем износе инструмента получают с выхода сумматора 6, так как взаимодействие обрабатывающего инструмента с обрабатываемой деталью пропорционально М двигателя или Мс производственного механизма 1. Чем больше изнашивается инструмент в процессе обработки, тем большим становится М, и, соответственно, сигнал Б на выходе датчика 2 тока увеличивается. Значение напряжения Ц, со-, ответствующее износу инструмента до критического состояния, устанавлива 1355371ется регулируемым источником 5 опор,ного напряжения, преобразуется в частотный сигнал вторым преобразователем 1 О напряжения в частоту и подается на второй вход квадратурного фильтра 11 и на второй блок 14 отсчета, где его значение отображается в цифровой Форме. Выходной сигнал сумматора 6, характеризующий сигнал о текущем износе инструмента, преобразуется в частотный сигнал первым преобразователем 8 напряжения в частоту и подается на первый вход квад-ратурного фильтра 11 и на первый блок ,12 отсчета, где его значение контролируется. Равенство частот ы, и И на выходе квадратурного Фильтра 11, соответствующее достижению сигналом, снимаемым с сумматора б, критического износа инструмента, вызывает скачок амплитуды выходного напряжения квадратурного фильтра 11, достаточный для срабатывания первого исполнительного механизма 9, производящего замену обрабатывающего ин - струмента.Получение сигнала на продолжение работы или на останов производственного механизма 1 получают суммированием выходных сигналов датчика 2 тока и датчика. ч температуры, т,е, П и Б на инвертирующем входе компаратора 7. Сигналы 11 и Б, образуют верхний порог Б компаратора 7 Выходной сигнал Пц датчика 3 напряжения образует нижний порог П срабатывания компаратора 7. Напряжение П, и Пд сравнивают с напряжением регулируемого источника 5 опорного напряжения, несущего информацию о величине критического износа инструмента. Сигнал на отключение производственного механизма 1 на выходе компара ора 7 появляется при БпбПсБ.ч) т,е. Б и Б задают интервал попадания сигнала 1 г. Выходной сигнал компаратора 7 поступает на первый исполнительный механизм 9, отключающий производственный механизм 1, что происходит при резком увеличении И, производственного механизма 1 вследствие, например, выкрашивания обрабатывающего инструмента и резком падении или отключении напряжения сети.Формула изобретения 1. Способ определения износа инструмента, при котором получают сиг 5 1015 20 ния. 302. Устройство для определения износа инструмента, содержащее произ 85 40 45 50 55 нал о текущем износе инструмента пу-,тем измерения тока в приводе инстру-,мента, сравнивают сигнал о текущем износе инструмента с сигналом, соответствующим износу инструмента докритического состояния, и получаютсигнал на продолжение обработки илина смену инструмента, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности труда и точности определения износа инструмента, дополнительно измеряют напряжение питания и температуру в приводе инструмента, а сигнал на продолжение работы или на останов производственного механизма получают сравнением задаваемого износа инструмента с верхним порогом срабатывания, получаемым суммированием сигналов о величинах тока и температуры, и нижнимпорогом срабатывания, образуемым сигналом о величине напряжения, а сигнал о текущем износе инструмента получают путем суммирования сигналово величинах тока и температуры и вычитания сигнала о величине напряжеводственный механизм с датчиком тока в приводе, сумматор и исполнительные механизмы, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияпроизводительности труда и точностиопределения износа инструмента, оноснабжено датчиками напряжения и температуры в приводе, регулируемым источником опорного напряжения, компаратором, первым и вторым преобразователем напряжения в частоту, квадратурным Фильтром, первым и вторымцифровым отсчетным устройством, причем выход датчика тока соединен свходами сумматора и компаратора, выход датчика напряжения соединен свходом сумматора и входом компаратора, выход датчика температуры соединен с входами сумматора и компаратора, выход регулируемого источникаопорнОго напряжения соединен с входом компаратора и входом второго пре -образователя напряжения в частоту,выходы сумматора и компаратора соединены соответственно с входами пер -чого преобразователя напряжения вчастоту и первого исполнительного механизма, выход первого исполнитель 7 1 З 5 ЭЗ 71 8ного механизма соединен с входом про с входом квадратурного фильтра и со изводственного механизма выход счетным входом второго цифрового блопервого преобразователя напряже- ка отсчета, вход второго исполнительния в частоту соединен со счет- ного механизма соединен с выходом ным входом первого цифрового блока 5 квадратурного фильтра и с входами отсчета и с входом квадратурного сброса нуля первого и второго цифрофильтра, выход второго преобразова- вых блоков отсчета,а выход - с первым теля напряжения в частоту соединен входом производственного механизма.4изводственно-полиграФическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,Ти НИИПИ Госу по делам 113035, Нос