Устройство управления процессом резания Советский патент 1984 года по МПК B23B25/06 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано д.тя управления процессом обработки материалов на токарных станках с числовым программным управлением.

Известна система управления металлорежущим станком, содержащая преобразователь вибрапии инструмента, соединенный через усилитель с когерентным оптическим ироиессором, содержащим .лазер, оптическую систему линз, акустооптический .модулятор, приемник с зарядовой связью, цифроаналоговый преобразователь, вычмсли.ге.1Ы1ое устройство, блок управления и .штчик термо-ЭДС 1.

Недостатком известного устройства яв.1нется узкая полоса пропускания частотного диапазона преобразователя вибраций, что не позволяет исследовать пирокополосtibm сигнал виброакустической эмиссии системы СПИД и формировать управляюИ1.ие команды с достаточным быстродействием.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности формирования управляющих команд на изменение режимов резания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство управления процессом резания, содержащее преобразователь вибрации инструмента, соединенный через усилитель е когерентным оптическим процессором, содержащим лазер, оптпческую систему линз, акустооптический модулятор, ирие.мпнк с зарядовой связью, цифроаналоговый преобразователь, вычиелительное устройство, блок управления и датчик термо-ЭДС, снабжено генератором песущего си1-нала, вы.ход которого соединен с акустооптичесKHV: модулятором, а входы - с выхода.мн

В1-лчис.ительного устройства и реобразо Нсгго.чя вибраций инсгру.мента, датчик тег)мо ЭДС выполнен в виде навитого на режу;иий инструмент световода из .магнитооптического .материала, в.чод которого расположен :; зоне действия луча лазера, а выход и зоне с оптической системой линз. выпо,1иеияой анаморфотной, причем две цилипдр.1 ческие линзы выполнены с взаимно перпендикулярными образую цими цилиндрических поверхностей, и кривизна поверхности первой линзы паралле,.тьна направлению распространения акустических колебательных процессов в звукопровуде акуС1ч.и)птического модулятора, установленного между линзами.

Ма чертеже приведена принципиальная схема устройства управления процессом .

lIpezyiaraeMoe устройство состоит из лазера 1 - источника когерентно о из.лучения, которое распространяется через световод 2 из магнитооптического матсриала. Световод 2 навит ria режущий инструмент Г{, ргсноложенныи и суппорте 4 cTaiiKa. Вьгход световода 2 ьзми.мслтейстзует ( амял;орфотной оптической си;темой, содержагцей носледонато. ibiif) устано.1;..:с.ьные па одной оптической оси .;гЬе)кческую ...1инзу 5, за которой располож1-ьП) первая 6 и вторая 7 цилиндрические линзы. -Тинзы 6 и 7 повернуты вокруг ОП;11ЧеСКОЙ OCii СИСТеМЬ ПО.а

углом 90 Друг к , причем кривизна поверхности це|)вой линзы параллельна направлению распространения акустической волны в акустическо. мсд -ляторе 8. В плоскости (joKycnrjciBKH О1ггкческой системы (.)ложе пр-иемпик Р изображения с зарядогзой CBM.ibHJ, иых(;д которс.О пол,к.дючен череп блок l(j (п-ггаиия ; управлении () к входу ап.лЛ:)1;-ци(})ровог() п|.)образонателя И (). Выход АЦП 1 подключен к входу 1 ычпс-лительно;-о устройства 12. выход кот)рого подк. паралле.;ьно к задаюп,е.- It; ератору 13 и сервоприводам суппорта 4. Fia режуще.м инстру.менте 3 также расположеп преобразователь 4 виброакустич еской ;;миссии, выход которого подключен через усилитель 15 к з.чоду задаюш.его генератора 13.

Устро ктво управления процессом резання работает с.тсдующпм образо.м.

Слнмоног; поток и:;.(.:ния лазера 1 п1 стунае-| через световод 2 из магпитоопiiiii-CKoro vaTC-риала. При врезапии pe:uia 3 в обраба1т 1ваел1 ю дет i-ijib, в нем возникает гермо-ЭДС, 11од де:-;гтзием которой проис.чодит H3.iieneiUie показателя преломле1:.ия материала световод;- 2. Переменная составляюпая термо-ЭДС приводит к флуктуациял показате.тя прел;)м.чепия материала cBeTOB{j,ia 2. что обеспечивает а.;1литудну.ч; модуляцию светово1о потока излучения ла.;ера 1 па выходно.ч световода 2. Этот световой потоь: расчи ряют сферической .:1Иг130Й 5 в r.; ocKOCTii, пер.чендикулярной хи опт1-1ческой системы. Далее этот поток раси1иряют в одномерп(;м направлении первой цилин.трической личзой 6 и фокусируют в 11ЛОСКОСТИ расположения ПЗС-ли.иейки 9. (сфокусированный свегэвой пучок имеет вид линии. Высота этой линии может измен птг-ся пере:летенйя вдоль оптической оси второй цилиндрической линзы 7. ; в,1хода преобразователя 14 поступает через усилитель, 15 сигнал вибрсакустпческои эмиссии сисгемы в задающей генератор 13, который ;к:у1иествляс.-т амп)итудну.Ч) моду;1яцию HCCVILUNO гармонического . Д1оду.Т рованный , поcTyiiaeT пя пьезопреобразовател) акустического моду.1ятора 8. .шторый преобразует временп ;й электрический ей.-;,),.; г :ро - ранствеккый акустический сигпа.; распр(/страннюп ийся в 36) коип.ьо.е мотхмятора. Оитичесхой системой линз 5-7 на ПЗСлинейке 9 формируют взаимный энергетический спектр сигналов термо-ЭДС и виброакустической эмиссии. Этот спектр представляет собой рас(тределенр е :,зетоГ)Ого потока по входной апертуре ПЗС-.Г|1-н.ейки и изменяется во времени согласно модуляции светового потока на выходном торце световода 2. ПЗС линейка 9 считывает спектр по синхроимпульсам из БПУ 10 через АЦП i 1 поступает в вычислительное устройство 12. Вычислительное устройство 12 осуществляет цифровую обработку сг ектра. При достижении пространственными и энергетическими параметрами спектра наперед заданных критических значений формируются управляющие команды на изменение режимов резания, которые поступают на сервоприводы суппорта 4, а также переключение частоты несущего сигнала в задающем генераторе 13. Адаптивное управление частотой несущего сигнала в генераторе 13 позволяет управлять быстродействием устройства и разрешающей способностью оптической системы спектрального анализа сигналов термо-ЭДС и виброакуст;1ческой эмиссии, критические значения пространственных и энергетических парамегроз снекра задают программно в памяти вычислительного устройства с учетом физико-.-имических параметров обрабатываемого :; инструментального материалов, типа реж;, щего инструмента, конструктивных особенностей станка и определяют экспериментально на этапе обучения системы. Предлагаемое устройство обеспечивает повыщение быстродействия формирования управ.;яющих команд за счет использования высокочастотных составляющих сигнала виброакустической эмиссии; тювы1.1ение надежности устройства за счет обработки при формировании управляющих команд параметров сигналов термо-ЭДС и виброакустической эмиссии; расширение функциональных возможностей устройства, достигаемое за счет его предварительно -о программного co чeни ;, что позволяет его применять для больпюго числа классов станков, различных марок обрабатываемых и инструментальных материалов, повышение качества изготовления деталей.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ, содержащее преобразователь вибрации инструмента, соединенный через усилитель с когерентным оптическим процессором, содержащим лазер, оптическую систему линз, акустооптический модулятор, приемник с зарядовой связью, цифроаналоговый преобразователь, вычислительное устройство, блок управления и датчик термо-ЭДС, отличающееся тем, что, с целью гатвышения его быстродействия и надежности формирования управляющих команд, оно снабжено генератором несущего сигнала, выход которого соединен с акустооптическим модулятором, а входы - с выходами вычислительного устройства и преобразователя вибрации инструмента, датчик термо-ЭДС выполнен в виде навитого на режущий инструмент световода из магнитооптического материала, вход которого расположен в зоне действия луча лазера, а выход - в зоне с оптической системой линз, выполненной анаморфотной, причем две цилиндрические линзы выполнены с взаимно перпендикулярными образующими цилиндрических поверхностей, и кривизна поверхности первой линзы параллельи на направлению распространения акустических колебательных процессов в звукопроводе акустооптического модулятора, установленного между линзами.