Способ защиты инструмента при сверлении отверстий малого диаметра Советский патент 1986 года по МПК B23B47/24 

1чЭ

05 QO (Г)

ьо Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в устройствах контроля состояния режущих инструментов. Цель изобретения - новышение надежности, чувствительности контроля и производительности обработки. Поставленная цель достигается за счет использования в качестве контролируемого параметра разности фаз между векторами напряжения сети и тока нагрузки асинхронного двигателя. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема; на фиг. 3 - временная диаграмма сигналов в точках а, Ь, с, d, е; на фиг. 4 - векторная диаграмма токов и напряжений цепи нагрузки. Сущность способа заключается в том, что срабатывание системы происходит при установленном минимуме сдвига фаз между векторами тока и напряжения, и устройство, реализующее способ, срабатывает при заданном значении сдвига фаз, соответствующем определенному значению нагрузки нна валу двигателя. Устройство, реализующее способ, состоит из блока 1 контроля тока нагрузки. блока 2 контроля опорного фазного напряжения сети, выполненных в виде формирователей логических сигналов, блока 3 регулируемого порогового устройства, выполненного в виде схемы совпадения, и блока 4 управления приводом подачи (фиг. 1). Выходы блоков контроля тока нагрузки 1 и напряжения сети 2 подключены к входу схемы совпадения 3, выход которого подключен к входу блока 4 управления приводом подачи. Как видно из принципиальной схемы (фиг. 2) блок 1 контроля тока нагрузки состоит из трансформатора Ti тока, эмиттерного повторителя, выполненного на элементах R1, С1, R3, R4, R5, СЗ, VT1, R9, фазосдвигающего элемента D5, R15, R14, С8, R16 и формирователя логических сигналов VD1, D1.1. Блок 2 контроля опорного фазного напряжения сети состоит из понижающего трансформатора Т2, эмиттерного повторителя С2, R6, R7, R8, С4, VT2, R10 и,формирователя VD2, D1.2, D1.3. Схема 3 совпадения включает D3.1, D3.3, С5, D3.4, D4. Блок 4 управления приводом подачи выполнен на элементах VT3, R13, С7, VD4, D2.1, D2.2, D2.3, С6, D2.4, R11, VT4, VD3, R12, К. Устройство работает следующим образом. Информационные сигналы от тока нагрузки 1и и фазного напряжения иФ поступает на входы блоков 1 и 2, с выхода которых формированные импульсы прямоугольной формы Uf и Ud поступают на вход схемы 3 совпадения, выходной сигнал которого определяется выражением U2 УсД Uj. Длитель ность импульсов Ue на выходе схемы 3 совпадения, как показано на фиг. 3, зависит от разности фаз между сигналами Lie и U. Амплитудные изменения сигналов Ua и U(, практически не влияют на форму сигналов Uc и Urf. Следовательно, формированные в прямоугольной форме логические сигналы и,: и LJj информацию об амплитудных изменениях сигналов Ua и U (соответственно об амплитудных изменениях тока нагрузки 1н и фазного напряжения УФ) не содержат. Этот факт используется для повышения надежности срабатывания предлагаемого устройства при случайных амплитудных изменениях фазного напряжения Оф и тока нагрузки 1н. В качестве информационного сигнала о нагрузке на валу двигателя используется изменение фазы вектора тока нагрузки 1н по отнощению фазы вектора фазного напряжения Оф. Изменение фазы вектора тока 1н при увеличении нагрузки на двигатель (фиг. 4) связано с нарастанием активной составляющей тока нагрузки Ь от значения 1ц до величины „. При этом фаза увеличивается от фо до ф|, где фо - начальная фаза тока нагрузки в режиме холостого хода. При настройке устройства в режиме холостого хода сдвиг фаз между сигналами Uc и U(i с помощью переменных резисторов R3, R14 выбирается таким, чтобы на выходе схемы 3 совпадения появились короткие импульсы отрицательной полярности, длительность которых уменьшается при увеличении нагрузки на валу двигателя и при определенной нагрузке приравнивается нулю. В этот момент срабатывает пороговое устройство и подает команду на блок управления приводом подачи на вывод сверла из обрабатываемого отверстия. Чувствительность системы определяется установкой начального сдвига фаз между векторами Оф, 1н. Устройство защиты при заданном значении сдвига фаз (ф2-фо) срабатывает при определенном значении нагрузки на валу двигателя. Увааичение чувствительности системы путем уменьщения начального сдвига фаз между векторами Оф и 1н ограничена кинематическими нагрузками на валу двигателя в режиме холостого хода. Следовательно, начальный сдвиг фаз (ф2-фо) устанавливается таким, чтобы система защиты не срабатывала от кинематических нагрузок на валу двигателя в режиме холостого хода. В устройстве имеется возможность регулирования чувствительности (в пределах соответствующих диаметрам сверл 0, 6 мм)путем плавного изменения начального сдвига фаз между сигналами LJ и U. При экспериментальных испытаниях устройство надежно функционирует при наличии помех питающей сети. Это объясняется тем, что на случайные изменения напряжения сети и другие помехи, приводящие к амплитудным изменениям опорного напряжения и тока нагрузки, устройство не реагирует, так как пороговый элемент срабатывает только при наличии фазовых изменений вектора тока Ь по отношению к вектору опорного напряжения Оф, т.е. имеет место условие ф2-ф| О, где ф2 - фаза вектора опорного напряжения, а ф1 - фаза вектора тока при нагрузке (фиг. 4).

В момент пуска двигателя ложные ерабатывания устройства также исключаются, так как фаза вектора тока 1н до набора номинальной скорости двигателя изменяется против часовой стрелки от нуля до значения фо, как показано на фиг. 4. Однако устройство срабатывает только тогда, когда фаза вектора тока Ь достигает значения ф2.

Условие обеспечивает запас устойчивости устройства к ложным срабатываниям в момент пуска двигателя.

Таким образом, указанные преимущества позволяют повысить надежность защиты инструмента при сверлении глубоких отверстий малого диаметра, исключить ложные срабатывания и тем самым повысить производительность обработки.

Формула изобретения

Способ защиты инструмента при сверлении отверстий малого диаметра, заключающийся в измерении параметров тока нагрузки и фазного напряжения сети в процессе сверления, отличающийся тем, что, с це.пью повышения надежности защиты и чувствительности контроля, параметры тока нагрузки и напряжения преобразуют в импульсы прямоугольной формы, сравнивают их между собой и по разности сдвига фаз определяют момент прекращения процесса резания.

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в устройствах контроля состояния режущих инструментов. Целью изобретения является повыщение надежности, чувствительности контроля и производительности обработки. Поставленная цель достигается за счет использования в качестве контролируемого параметра разности фаз между векторами напряжения сети и тока нагрузки амплитудных изменений сигналов тока и напряжения, а установка чувствительности системы путем уменьщения начального сдвига фаз между секторами напряжения и тока до величины срабатывания порогового устройства ограничивается кинематическими нагрузками на валу двигателя в режиме холостого хода, что также позволит исключить влияние этих нагрузок на срабатыва ние системы. 4 ил.

1г

1(аг. /

Я

1 к.,, .s ..15 ji, ;

U, .i3

.фшш:

nun

Й.-г.2

/Л /л

а2.3

Фиг.1{