Устройство для измерения глубины и ширины фрезерования

(54) (57) УСТРОЙСБИНЫ И ШИРИНЫ Фдатчик силы резанчерез упругий вравижным токоировоженным на бабке ТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН РЕЗЕРОВАНИЯ, со я зуба фрезы, со шаюшийся контакт дящим кольцом, станка, контакты сброса, соединенн держащееединенный ненод. асноловключе.ые иервь читывания то, с целью расшиможностей, иовышеи работы устройства,ключения контактов,ес я тем ю ения технологических во ия точности и надежнос него введены магнитсноложенный на шиинд ле противоположнотором установлен асиоложению зуба, на атчик силы, в качеств контактов использов гналов выого рабо- контактов ы, а схема обработки сиз коммутатора, иодключеннами к вторым выводамсчитывания и сброса, ук выходу схемы уиравлым выходом - иараллельнух ВЯ-триггеров, вторымо к шине считывания шеустройств, к первому вхИ и к В-входу второго Ввыходом - параллельно ны герк пол иена торого управляю. тым интеблоком единен счими вховключени равляюшим ния иривовходом - дами, перввходам дв иараллельн минающих ножени которын параллельно к Явыхода ходом иестого заиомина оистваиональн юшего уствторого функц схема содержит онстант, первый выход орым входом первого четвертым входомвателя; и заио иреобраэок ввода же оду эле 3-триггерак шине которого .пока ум. мент соединен с третьим ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ми выводами с источником питания и расиоло.женные относительно центра фрезы на осях,совпадающих с возможными направлениями но. а также приводы подач, схему уиравлеи схему обработки сигналов, о т л и. сброса пяти интеграторов, причем выход первого Н 5-триггера соединен через первый интегратор и первый ключ параллельно с входом первого запоминающего устройства и с пер. выми входами первого и второго функциональных преобразователей, первый из которых через первый блок умножения подключен к входу второго запоминающего устройства, а второй подключен к входу третьего заиоминаюшего устройства, ири этом Я.вход первого ВЯ-триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, кроме того, схема содержит компаратор и усилитель, входы которых параллельно соединены с токопроводяшим кольцом, выход комиаратора параллельно соединен с вторым входом элемента ИЛИ и через второй с интегратор - с вторыми входами первого ивторого функциональных преобразователей, а выход усилителя через третий интегратор парал. лельно соединен с управляющим входом первого ключа, третьим входом второго функционального преобразователя и через последователь- - но соединенные второй блок умножения и блок деления - с входом четвертого запоминающе. го устройства, причем выходы приводов подач соединены через выпрямители с блоком выделения максимального сигнала, соединенным последовательно с вторым ключом, четвертым интегратором и третьим блоком умножения, который параллельно соединен с входом пятого эаиоминаюшегостройства и вторым входом ока деления; кроме того, выход -триггера параллельно соединен с м входом второго ключа и с пя атором, .соединенным с четвертьвноже ция второй Вьгхсе:седеее 1нОрьмВХОГОМ ВторОГО бЛОК уЬ.Ножсц: Г: а Г;,ЕТИйИзобретение отеюсится зехяике измеренияпараметров процесса рездция и может бьтьисиОльэОВдно В устроистнах ддаптивеОГО т правленияя мсталлореегсупсих станков,Известно устройство;чя измерения шириныфрсэеровдция, содержащее дагчик иирицы обработки, источник ггитдция и схему обработкисигналов, неподвижное токоцепроводящее кольцо со встросцньгми рабочими контактдмн иКОцтаКтаМИ ВКЛЮЧЕНИЯ И СбрОСя, а ЕЗКжЕ СЧС.- Е гчик имиульсон, запоминающее устройство иключ, причем рабочие контакть; сэегинены содним из 1 юлюсов источника питания и входомсчетчика импулсое, другой вход которого соединен с коигдктом сброся, выход счетчика че.15рсз ключ связал с входом заиомипакпцего устройства, другие входы к;пс Ед ппсое;епсецы кконтактам нк:1 ючеция и сб 1 осд причем детальсосди 1 епд с другим полюсом источника питания, и датчик выполнен В виде изолирован 2ного зуба фрезы, свяэсппюго ироводегиком с упругпм контактом, рас;оложецпьгм на пиинделеи изолировщсцым от него 1).Очпзко это устройство измеряет толькоодин параметр резания и нс дает информации25о глубицс, силе реза;гия и других,.ардметрах,Кромс тогооцо ирэе 3 иЕыО езмеряет иЕиринуфрезеронания ири свобо 1 щом" резании, д длянекоторых схсм фРсэсРРвдпиЯ пеэъ:1 ьтат и:3 мсреция может быть невернык 1 Е 1 а контак. иэолировдццого зуба с деталью будет также влиятьналичие стружки, СОК и т,д, геследствис определенной ориентаггни токонепроводящего коль.ца с эабогими контактами и коетактами нключения и сброса устройствс; измеряет и иринуфрезеровдпея ири обрдботкс только в одномнаправлении. Целью изобретения является иовьипенис точ. ности устройства и надежности его работы, д также распшрение области ирименентея.11 оставлегезя цепь достигается тем, что ь устройство, содержащее дат гик силы оезапия зуба фрсэы, соединецный через упругий вра. щаюшийся контакт с неподвижным токопроВодягпим кольцом, расположенным па бабке станка, контакты включения, считывания и сброса, соединенные первыми выводами с ис точциком питания и рдсишгоженные относи тельно Еецтрд фрезы нд Ося , нпдлгюигих с возможными цдиранленями 1 лдци, д Еак. же приводы подач, схегиу у рдн:гения и схс. му обработки сигналов,;юи;и Еитсльис вне. децы магнит вк;почециь контдкес;н, рдсЕижецпый цд и:иицлелеротсеоп лсжис рдсио:и- ЖСЕИЮ ЗЪба, ЦД КОТОРОМ ,СтаиЬП 1 СН гаЧИКсилы, н качестве конта;гов испоьэ;нация геркоцы, д с,ема обрдбогки .ипа;ив ныюлненз иэ коммутд 101 а,юдк,геогсппо рдоочи. МИ ВХО амИ К ВТ ГЬЕИ НЫНОДДИ ",01 ГДКТО ВКЛЕЧЕЕия, СЕст Ывдцця Сбгэос 1,1)твпяк- ЕДИМ ВХОДМ К НЫХД СХС И 1, ИРД 11 СЦИЯ привода.а Еерным вы; одомЗг;.лсльлс К Я-НХОДМ 1 НУХ ЯЯ.ЕРИЕГСЕОН, НОРЬМ НЕ,СО. Етом - пдрд;шельпо к шине считыдция пес:и эаиомицдю 1 цих устпойсте, к иегеому входу элемент:. ИЛИ и к В.огсу нтсртгс Я 5.трг. гедд, з третьим выходом . д 1 гл.сльегс ипце сброса пяти инте дтсрон, причем вы. ход .серного гБ тригзтсрд соелипсерез иср. вьгй интегратор и первый ключ драллсльцо с ьходом первого залогицдгогпсг у; ройсгнд и с первыми Входамиервого и гпорого функциональных иреобраэователеи,срный иэ которьгх через первый блок миожеция иод. ключен к входу второгс эаюмииакппего РОйетна, а НтОРОй - К ХОЕ тЕТЛСГО ЭаОМИ- цающего устройства, при эеои Р. Вход первого ВБ.трггггера соедицеп с выходом элсменгд ИЛИ; кроме того, схс: содержит ксмиардтор и усисвитсль, нходьг которых идрз:Елельцосоединепь. токоиронодяшим колыкм, выходкомпараторд параллельно соедиип с нторым вхсдом элемента ИЛИ и через .,торой интегратор - с Вторыми Входде и первого и Вторсго функциональных преобразователей, а Веход усилителя через третий ипегратор араллель. но соединен с уиравлягец ии входом первог КЛКЧЗ, ТВСТаИМ ВХОДОМ ВТОРОГО ф НК 1 ИОЦЗЛЬ- ного преобразовагсля и через последовательно соецнненные нтооой блок умножения и блок деления - с Входом четвертого эаоминаю.гцегэ устройства, причем выходы приводов . Еюддч соединены через вьирямитсли с блоком выделения максимальногс сигнала, соединен.цым геослсдонательно с В-орым ключом, чет вертым иетегрзторсф 1 и:.:ст 1 им блоком умно жсния который пардчлетгьцо соедицсн с вхо.)с Р СрЕ "- р где Ср дом пятого запоминающего устройства и вторым входом блока деления; кроме того, выход второго ВЯ.триггера параллельно соединен с управляющим входом второго ключа и с пятым интегратором, соединенным с четвер. тым блоком умножения, который параллельно соединен с входом шестого запоминающего устройства и четвертым входом второго функционального преобразователя; схема содержит также блок ввода констант, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, второй выход - с вторым входом второго блока умножения, а третий выход параллельно соединен с вторыми вхо. дами третьего и четвертого блоков умноже. ния.Выходные сигналы шести запоминающих устройств пропорциональны соответственно углу врезания, ширине фрезерования, окружной силе резания, глубине резания, подаче на зуб и углу зубцового шага.На фиг. 1 приведено устройство, общий вид; на фиг. 2 - схема, поясняющая методи. ку измерения угла вреэания о, угла кон. такта зуба фрезы с деталью у глубины резания т, ширины резания Ь, подачи на зуб Я; на фиг. 3 - временная диаграмма, поясняющая образование суммарной окружной силы резания Р иэ .составляющих зубцовых сил Р , на фиг. 4 - вид 1 на фиг. 1; на фиг. 5 - схема взаимного расположения датчиков и функциональная схема устройства; на фиг. 6 - временные графики работы уст. ройства.Измерение угла врезания Ч о (фиг, 2) основано на преобразовании временного интер. вала, за который зуб фрезы с угловой скоростью ао поворачивается на угол Ро, в напряжение при помощи ин:гратора. Начало интервала фиксируется контактом включения, а конец - моментом появления нагрузки на зуб, контролируемой датчиком силы.Измерение угла контакта зуба с деталью с(фиг. 2) производится по временному интервалу, в течение которого существует на. грузка на зуб. Измерение глубины резания (фиг. 2) основано на пропорциональности сины резания на зуб сечению среза. константа материала обрабатываемой детали, материала и геометрии режупей кромки зуба. 1 Р /с (2) ЕвахЪтах СРТаким образом, измерение глубины резаниявозможно производить по значению максимальной нагрузки на зуб Р, и максимальной 1 О подачи на эуб 5 х в а хИзмерение Рвд х осуществляется припомощи специального интегратора с малой постоянной времени заряда и с большой постоянной времени разряда.Измерение подачи на зуб основано на равен.стве обО,Ь) - частота вращения фрезы, . и 35 О 2 - число зубьев фрезы.30 Время одного оборота фрезы обратно пропорционально По . Если значение минутной подачи Я интегрировать в течение этого времени,то результат интегрирования будет пропорцио.нален значению Я по . Умножив это значениена Е, получим ЯВремя одногооборота (возможно также измерение времениполовины оборота путем выбора соответствую.щей постоянной интегрирования) контролируется при помощи контактов включения и 40 сброса.Ширина фрезерования (фиг, 2) определяется уравнением П -4 5 5 с 05 Ч-со 5( у ) (5) где О - диаметр фреэы,Измерение угла эубцового шагапроизводится измерением интервала времени иолу- периода вращения фреэы при помощи интегра. тора и деланием результата интегрирования на г/2: Измерение максимального зиачсппя суммар. ной окружной силы реэзцпя (фи. 3) основано на равенстве(где 2= ь.г х гЬ- число одновременно ра.ботаюгцих зубьев, Иа фиг, 3 привелен случаи образования Р гпгэ х для , = 3,В устройстве Ьфиг. 1 и 4) датчиксилыдействующей на зуб 2 фрезы 3, соединен однимЬО выводом через корпус фрезы, оправку 4, плгиндель 5, бабку станка б с массой, а другим - через уггрутий контакт 7, установленный при помощи токонепроводящего основания 8 на шпинделе,с токоггроводящим кольцом 9, уста 15 новленным при помощи токопроводящего коль. ца 10 на бабке станка. На шпинделе противопо. ложно месту установки зуба сдатчиком установ. лен магнит 11, который при вращении инструмента последовательно замыкает контакты 12, 2 О 13, 14 и 15, установленные на бабке станка(фиг. 5),Датчик 1 может быть выполнен;о принци. пу любого известного преобразователя силы,25 например по принципу пьезоэлектрического пре образователя, установленного в пазу между зубом 2 и корпусом фрезы 3 и преобразующего давление в электрический сигнал, либо по принципу тензометрического преобразовате- ЗО ля, наклеенного на зуб фрезы, Возможно примецение также индуктивных емкостных, магнитоупругих и других преобразователей.Контакты 12 - 15 Ьфиг, 5) соединены одним выводом с источником 16 гитання, второй 35 полюс которого соединен с землей, а вторыми выводами - к соответствующим входам коммутатора 17, Коммутатор управляется от схемы 18 управления приводами 19 и 20 подачи. Выходы приводов, на которых сигналы пропорциональны скоростям перемещений Ьнапример, выходы тахогенераторов), соединены через выпрямители 21 и 22 с блоком 23 вы Деления максимального сигнала,При направлении подачи влево Ьфиг. 5) схема 18 угграгзления подает соответствующуюкоманду на коммутатор 17 и он коммутирует цепи таким образом, что гервый выход соеди.нен с контактом 12 включения, второй - с контактом 14 считьгвания, а тоетий - с кон О тактом 15 сброса. Вь.ходной сигнал датчика 1 через упругийконтакт 7 и кОльцО 9 ггодается на входы компаратора 38 и усилителя 39, соединенныхвыходами с входами интеграоров 34 и 35. Вы.ход первого интегратора 33 соединен черезпервый ключ 40 с входом ервогс заоминающего устройства 27 и с гервьгми входамифункциональньгх греобразователей 41 и 42,Выход первого функционального:реобразователя 41 соединен через первый бгок 43 умно.жения с входом запоминаю,.пего устройства 28,Выход третьего интегратора 35 соединенчерез второй блок 44 умножения и блок 45деления с входом четвертого запомипаюпегогстройства 30,Выходы четвертого 36 и гятого .)7 интегра.торов соединены соответственно через третий46 и четвертый 47 блоки умножения с входа.ми пятого 3 Ь и шестого 32 запомипакчцихустройств. Выходьг блока 48 ввода кснстаптсоединены с соответствуюпгнми вхоцамн эле.ментов 43, 44, 46 и 47.Выход блока 23 выделения максымадьногосигнала соединен через вгорой ключ 47 с вхо.дом четвертого интегратора 36.Схема обработки информации разделяетсяна вхоггной блок 50, блок 5 интег):аторов,блОк 52 функционального цреооразозапия, ньг.ходной блок 5 3.Устройство работает спецуюпгим обраом.При включении от магнита 11 капактас первого выхода коммутатора 17 на 8-гхо;гытриггеров 24 и 25 оцается л улье, котсрыисвоим средним фронтом усанавливае; пх вединичное состояние Ьмомегт ,с а фнгл 6 ,Интегратор 33, формируюпий сигга;г ь)гозаряжается, но вследствие того, чо контактазуба датчика с деталью в интервале временил онет ключ 40 разомкнут, и в моментсчитывания Ьг.гомент ,т . а входе запомилнаюгцего устройства 2 нулевой уровень сигна.ла, Функцлональный преобразователь 41 и блок43 умножения формирующие выходнэй сигналв соответствии с равенством 4), также ны;а.ют на вход запоминающего устройсвг 28 гуневой сигнал фиг. 5 н 6).В момент , иьипульс со второго выходакоммутатора ььерез элемент И,гЬИ 26 и напря.мую устанавлизает триггеры 24 и 25 в нулевое состояние. В этот же момегт ггроггзводнтся запоминание входных сигналов запоминаю.шими устройствами 27 - 32, Первый выход коммутатора 17 соединен с Я.входами двух ЯБ-триггеров 24 и 25, второйГ 5 с первым входом элемента ИДИ 26, с шиной считывания запоминающих устройств 27 - 32 и с входом триггера 25, третий выход соединен с шиной сброса интеграторов 3336 В момент ,импульсом с третьегс вгихода колмутатора 17 устанавливаются нулевые начальные условия интеграторов ЗЗ - 37, чем схе. ма ггодготавпивается к следуюшему такту.В момент Ь,З происходит процесс, аналссггппый процессу в момент ,;При появлении сигнала нагрузки от датчика1 силы передним фронтом выходного напряже.ния компаратора 38 через элемент ИЛИ 26опрокидывается триггер 24, чем фиксируетсядлительность, пропорциональная при данной 5частоте вращения инструмента (до углу вре.лзаниямомент с 4 Интегратор 33 формирует напряжение, пропорциональное (оИнтегратор 34 формирует в интервал вре.мени 4- существования нагрузки на зуб 10напряжения, пропорциональное углу контактаЧкИнтегратор 35 заряжается от усилителя 39до максимального значения, соответствующегоР ,с,сохраняет его до момента установ.15лки начальных условий с зВ момент считыванияь запоминающиеустройства 27 - 32 формируют сигналы, пропорциональные углу врезания 1 уо, ширине фрезерования В, максимальному значению окружОной силы резания Р пс 1 , глубине резания т,подаче на зуб 82 и углу зубцового шага 1 рВ момент 8 схема подготавливается к следующему такту,25При изменении направления подачи коммутатор 17 по команде схемы 18 управления коммутнрует свои цепи таким образом, что следующий контакт включения подсоединяется к первому выходу, контакт считывания - к второму выходу, а контакт сброса - к третьему выходу.Предлагаемое устройство существенно рас. ширяет функциональные возможности адаптив. ного управления станком. Угол вращения (ро влияет на скорость износа инструмента и информации о его величине, позволяет вы. брать оптимальную схему фрезерования.Информация о ширине, глубине фреэерования и подаче на зуб позволяет определить мгновенный объем снимаемого металла, что важно для оценки производительности обработ. ки. Глубина резания, кроме того, может слу. жить в качестве меры возможности воэникно. вення вибрации.Угол зубцового шага обратно пропорционален частоте вынужденных колебаний от силы резания и может служить мерой близкостн частоты вынужденных колебаний к резонанс. ным частотам станков, на которых возникают самовозбуждающнеся вибрации.Сила резания характеризует нагрузку на инструмент и главный привод станка,Таким образом, технико-экономическая эффективность изобретения заключается в расширении функциональных возможностей адаптивного управления, в повышении точности и надежности работы.Составитель В, .алексееТехред,11, Яикещ ко.пп т открытн ская на Государственноголам изобретений иосква, Ж - 35, Раутн