Устройство контроля затупления режущего инструмента Советский патент 1986 года по МПК G01N3/58 

1.

Изобретение относится к измерению износа режущего инструмента и может быть ислользовано для автоматического управления процессом резания на станках с числовым программным управлением.

Цель изобретения - повьшение точности за счет исключения влияния измерения скорости вращения привода станка на результаты контроля.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 вибраций, усилитель 2, фильтр 3, детектор 4, интегратор 5 с первым ключом 6, датчик 7 числа оборотов заготовки, усилитель-ограничитель 8,счетчик 9 числа оборотов, одновибратор 10, запоминающий блок 11, .источник 12 опорного напряжения, второй интегратор 13 с вторым ключом 14, второй запоминающий блок 15, переключатель 16, третий интегратор 17, схему 18 сравнения, триггер 19, схему 20 совпадения, генератор 21 опорной часто

ы, счетчик 22 импульсов, регистраор 23.

Выход датчика 1 вибрации через оследовательно соединенные усили- тель 2, фильтр 3, детектор 4 подсоединен к входу интегратора 5, щунти- руемого ключом 6. Выход датчика 7 числа оборотов через усилитель-ограничитель 8 и счетчик 9 подключен к управляющим входам ключей 6 и 14, а также к входу одновибратора 10 -и управляющим входам запоминающих блоков 11 и 15. Выход интегратора 5 связан с входом первого запоминающего блока 11. Источник 12 опорного напряжения через второй интегратор 13, шунтируемый вторым ключом 14, подключен к входу второго запоминающего блока 15, выход которого.связан с одним из входов переключателя 16, второй вход которого подсоединен к выходу запоминающего блока 11, а выход переключателя 16 через третий интегратор 17 подключен к одному из входов схемы 18 сравнения, второй вход которой связан с земляной шиной. Выход схемы 18 сравнения подключен к сбросовому входу триггера 19, установочный вход которого связан с выходом одновибратора 10, а выход триггера 19 подсоединен к управляющему входу переключателя 16 и к первому входу схемы 20 совпадения на два входа,, второй вход которой подключен к выходу генератора 21 опорной частоты, а ее выход через счетчик 22 импульсов связан со сбросовым входом регистратора 23. Второй управляющий вход переключателя 16 соединен с выходом одновибратора 10.

5

0

5

0

5

0

5

0

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, состоящий из полезного сигнала, пропорционального амплитуде вибрации резца, и сигнала помехи, вызванного вращением заготовки, с датчика 1 вибрации, закрепленного на режущем инструменте или на суппорте станка, подается на усилитель 2. Выходной сигнал усилителя 2 через фильтр 3, который вьщеляет спектр частот, несзпцих информацию об износе инструмента, промрдулиро- ванный частотой вращения заготовки, преобразуется в постоянное напряжение детектором 4 и поступает на вход первого интегратора 5. Последний интегрирует его за время пТщ, кратное периоду вращения Т заготов-: ки, где п - емкость датчика числа оборотов. Напряжение с выхода интег- ратора 5 фиксируется запоминающим блоком 11. Одновременно с работой первого интегратора за то же время nTbj интегрируется вторым интегратором 13 постоянное опорное напряжение и с с вькода источника 12 опорного напряжения. Результат интегрирования хранится в запоминающем блоке 15. По окончании времени и оборотов вращения заготовки пТцпосредством ключей 6 и 14 происходит сброс интеграторов 5 и 13 в исходное нулевое состояние и одновременно взводится одно- вибратор 10. По переднему фронту выходного импульса одновибратора 10 переключатель 16 переводится в верхнее положение. Таким образом происходит интегрирование напряжения с выхода запоминающего блока 11 интегратором 17 в течение постоянного времео, задаваемого одновибратором 10. Тр задним фрон- с выхода одновибратора

ни Т,

По

том импульса

окончании времени

10.взводится триггер 19. Выходной сигнал триггера 19 переводит переключатель 16 в нижнее положение, в ре- льтате чего на вход интегратора 17 подается напряжение с выхода второго запоминаннцего блока 15, Поскольку

3

напряжение, хранимое запоминаюпщм блоком 15, имеет полярность, обратную напряжению, хранимому запоминающим блоком 11, происходит разряд интегратора 17 до момента равенства ну лю его выходного напряжения, определяемого схемой 10 сравнения. В момент срабатывания схемы 18 сравнения ее выходным сигналом триггер 19 сбра сывается в нулевое состояние, а переключатель 16 переходит в нейтраль ное положение, так как сигналы на обоих управляющих входах отсутствуют. Интервал времени Ту, на который был взведен триггер 19, измеряется посредством заполнения его импульсами опорной частоты генератора 21 с помощью схемы 20 совпадения на два входа. Число импульсов, прошедших на вход счетчика 22, будет являться цифровым эквивалентом N напряжения вибрации режущего инструмента U, пропорционального его износу, при полном подавлении напряжения вибрации, вызванного вращением заготовки, и регистрируется регистратором 23,

Действительно, результат интегрирования первым интегратором 5 напряжения вибрации иу и помехи U sinuit равен

лТы

и, 4- J ( ТЬ sinJ3t)dt

-). (1)

/„ . „ COSUt

-t; .(u,t - и„ „

После подстановки пределов интегрирования , имеем

и и л. . t

(2)

так как второе слагаемое обращается в нуль.

Аналогично результат интегрирования опорного напряжения

. - -гТ -. -т--

о

где t, - постоянная времени интеграторов .

Интегрирование третьим интегратором 17 за время Тд- происходит до напряжения U , определяемого следующей формулой:

„, - -1- 1 u,at . , . (4)

Разряд третьего интегратора 17 до нуля напряжением с выхода вTopnj244567 4

го запоминающего блока I5 происходит за время t

Vt,

5

-i- , о.

(5)

Преобразуя (5) с учетом (3) и (4) получим выражение дпя Ту:

yiB-I jJis. У.

.-ч

Sfl

(6)

т -Mi т . и, с(7)

15 Заполняя интервал времени Т импульсами генератора опорной частоты с

m

периодом --, получим цифровой эк- m

вивалент

Tv-m

и.

., - - (8)

Код N не зависит от сигнала помехи, а также от изменения скорости вра- 25 .щения станка. ;.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить однозначные результаты износа режущего инструмента при различных скоростях вращения станка по сравнению с прототипом, дпя которого выходной -код определяется выражением

30

N

Twra

Г,

(9)

где IQ, R - постоянный ток и внутреннее сопротивление генератора тока.

Формула изобретения

Устройство контроля затупления режущего инструмента, содержащее последовательно соединенные датчик вибрации, усилитель, фильтр, детектор, первый интегратор и первый запоминающий блок, первый ключ, шунтирующий первый интегратор, последовательно

:соединенные датчик числа оборотов,

усилитель-ограничитель, счетчик числа оборотов, выходом соединенный с входом первого ключа, одновибратор и триггер, схему сравнения, выходом

соединенную с вторым входом триггера,- последовательно соединенные генератор опорной частоты, схему совпадения, счетчик импульсов и регистратор.

выход, триггера соединен с вторым входом схемы совпадения, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности контроля, оно снаб жено последовательно соединенными источником опорного напряжения,вторым интегратором, вторым запоминающим блоком, вторым ключом, нтирую- щйм второй интегратор, третьим интегратором, выход которого соединен с

входом схемы сравнения, переключателем, первый и второй входы которого .связаны с выходами первого и второго запоминающих блоков, управляющие входы - Ьоответственно с выходами одно- вибратора и триггера, а выход - с входом третьего интегратора, выход счетчика числа оборотов соединен с входами первого и второго запоминающих блоков и с вторым ключом.

Изобретение относится к области измерения износа режущего инструмен та и может быть использова.но для автоматического управления процессом резания на станках с программным управлением. Цель изобретения - повьше- ние точности за счет исключения влияния изменения скорости вращения привода станка. Выходной сигнал с триггера переводит переключатель в нижнее положение и на третий интегратор: подается напряжение с выхода второго запоминающего блока, происходит разряд третьего интегратора до момента равенства нулю его выходного напряжения, определяемого схемой сравнения. В момент срабатывания схемы сравнения ее выходным сигналом триггер сбрасывается в нулевое состояние, а переключатель переходит в нейтральное положение. 1 ил. с « СЛ С kU U сл Од ч

В

Редактор М.Петрова

Составитель О.Губерниева

Техред М.Ходанич Корректор И.Муска

3909/47

Тираж 778 , Подписное ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4