Устройство для защиты концевого инструмента Советский патент 1986 года по МПК B23B49/00 B23B47/24 

1ЧЭ

а

05 Изобретение относится к автоматизации сверлильных, резьбонарезных и фрезерных станков и может быть использовано для контроля нагрузки стержневого инструмента (сверло, мет чик, фреза) с целью защиты его от перегрузок и поломки. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства для защить концевого инструмента за счет того, что контроль перегрузки концевого инструмента начинается при меньших значениях скольжения, а именно в начале режима перегрузки. На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - врег менная диаграмма работы устройства в режиме недопустимой перегрузки инструмента (где по.казаны сигнгшы на выходах основных элементов устройства и обозначены t , t - уставки соответственно первого и BTOjioro эл ментов задержки). Устройство содержит инструмент 1 (сверло), механизм 2 зажима инструмента, инструментальный шпиндель 3, пиноль 4 станка, кронштейн 5,, на ко тором размещена считывакш1,ая электро магнитная головка 6, размещенная в зоне кольцевой магнитной записи 7 на инструментальном шпинделе 3, фор мирователь 8 импульсов, к прямому (ВЫХОДУ которого подключен первый эл мент 9 задержки, к выходу которого подключен расширитель 10 импульсов. К инверсному выходу форм1-фователя 8 подключен второй элемент 11 задержки, выход которого совместно с выхо дом расширителя 10 импульсов подклю чен к элементу совпадения И 12. Устройство работает следующим об разом. 7 Перед началом обработки инструме том 1 детали (фиг.1) на поверхность .инструментального шпин,п,еля 3 нанося ,. кольце в ую-магнитную запись 7 в виде магнитйых меток (для этой цели используется магнитная головка 6, пер веденная в режим записи). Метки 7 наносят равномерно по окружности ишинделя 3 с постоянным угловым рас стоянием ZUT/m, где m - число меток Выбор числа m определяет быстродействие и точность устройства,, но с другой стороны увеличездае m ограничено разрешакяцей способностью устро ства, зависит от скорости вращения шпинделя 3. Приводят во вращение шпиндель 3. На холостом ходу скорости вращения ведущего п (об/мин) и инструментального п (об/мин) шпинделей одинаковы. При выполнении шпиндельного узла на базе муфты скольжения (не показано) в режиме холостого хода скольжения инструментального шпинделя относительно ведущего с равно нулю. При обработке детали скольжение S отлично от нуля и не должно превьш1ать допустимое значение Зэоп Часто принимают Saon 0,2, Если фиксировать только превьш1ение скольжением величины Зэоп о быстродействие устройства недостаточно, так как Saon как правило, соответствует предельным перегрузкам инструмента. В предлагаемом устройстве для повьш1ения быстродействия в качестве контрольного значения скольжения выбирается S Бэоп (например, при 0,2; S 0,1), т.е. контроль пере-, грузки концевого инструмента начинается при меньших значениях скольжения, в начале режима перегрузки. Одновременно контролируется скорость изменения скольжения dS/dt, для которой также устанавливается пороговое значение S,, Режим перегрузки концевого инструмента вьивляется по одновременному выполнению двух условий: dS/dt S Условия (1) означают, что при возникновении перегрузок инструмента (S SK) эти перегрузки возрастают dS/dt 0 и могут превысить предельно допустимое значение. УСЛОВИЯ (1) реализуются в устройстве двумя элементами 9 и 11 задержки. При прохождении магнитной меткой 7 зоны расположения считывающей головки 6 на выходе головки появляется остроугольный импульс напряжения (фиг.2). При равномерной скорости вращения шпинделя 3 длительность временного интервала между импульсами на выходе считывающей головки постоянна и равна 60 (1-S)n На прямом выходе формирователя 8 появляются импульсы длительностью. равной временному интервалу между двумя следующими друг за другом сиг налами с выхода считывакщей головки 6, причем первому сигналу соответствует начало импульса, а второму окончание, поэтому импульсы на выхо де формирователя 8 чередуются с пау зами. На инверсном выходе импульсы имеют длительность, равную длительности пауз на прямом выходе, а длительность пауз равна длительности импульсов на прямом выходе (фиг.2). Импульсы с прямого выхода формирователя 8 (длительностью, соответствукяцей выражению (2) ) поступают на первьй элемент 9 задержки, уставка выбирается S 8эол по началу перегрузки инструмента 1 d-Sj-n. m в 0,1; Например, при S, -§-33 j, Если длительность сигнала at с прямого выхода формирователя 8 превьппает уставку задержки 9, т.е. скольжение S инструментального шпинделя 3 превышает порог S, то на выходе элемента 9 задержки появляется сигнал длительностью 4t - t, . Этот сигнал расширяется далее расширителем 10 импульсов на величину, не меньшую длительности следукяцего импульса с инверсного выхода формирователя 8 (фиг.2). Если при этом появ ляется сигнал на выходе второго элемента 11 задержки, то одновременно на обоих выходах элемента совпадения И 12 появляется сигнал и устройство дает сигнал на прекращение рабочей подачи инструмента. С помощью второго элемента 11 задержки скорость dS/dt увеличения скольжения сравнивается с уставкой S. При увеличении скольжения вьшге допустимого S длительность импульса на инверсном выходе формирователя 8 60 ( 4t)n Превьш1ение скоростью нарастания скольжения dS/dt порогового значения Sjf оценивается в элементе 11 задержки по длительности импульса с инверсного выхода формирователя 8. УсIтавка элемента 11 задержки рассчитывается по формуле (3), если принять (3) At t S S, At t, что дает некоторый запас надежности 60 (1-S,- s; Если длительность сигнала с инверсного выхода формирователя 8 превьшает уставку t,, второй временной задержки элемента 11, то на его выходе появляется сигнал (фиг.2), поступающий на- один из входов схемы совпадения И 12. На втором входе схемы совпадения И 12 в это время есть сигнал с выхода расширителя 10, так как перед этим длительность сигнала на прямом выходе формирователя 8 больше уставки t (.,). Появляется сигнал на выходе элемента совпадения И 12 на прекращение подачи инструмента. Выявление режима перегрузки таким образом осуществляется за четверть оборота инструментального шпинделя, т.е. примерно за время 5/(1-S)-n Например, при S 0,1; t, 1000 об/мин; m 8; At 5 2 мс. Предлагаемое устройство обладает по сравнению с известными устройствами защиты концевого инструмента по- . вьшенным быстродействием, что существенно повьшает надежность обработки. Уставки временных задержек t , устанавливаются перед началом обработки в зависимости от скорости вращения ведущего шпинделя. Устройство может быть использовано как элемент автоматической системы управления процессом обработки. Формула изобретения Устройство для защиты концевого инструмента, содержащее схему управления с логическим элементом совпадения И и датчиком, состоящим из электромагнитной считьшающей головки, установленной на пиноли с возможностью взаимодействия с метками-, нанесенными на шпиндель, отличающееся тем, что, с целью повьшенкя быстродействия, схема управления снабжена формгфователем импульсов, вход которого соединен с электромагнитной считьшающей головкой, первым и вторым элементами задержки, соединенными соответственно с прямым и инверсным выходами формирователя импульсов, расширителем им пульсов, вход которого связан с выходом первого элемента задержки, а

1271676б

ВЫХОД - с первым входом логического элемента совпадения И, причем второй вход последнего связан с выходом второго элемента задержки.

Изобретение относится к области автоматизации сверлильных, резьбонарезных и фрезерных станков и может быть использовано для контроля.наг-; рузки стержневого инструмента. Целью изобретения явдяется повышение быс тродействия устройства за счет того, что контроль перегрузки кольцевого инструмента начинается при меньших значениях скольжения, а именно в наtIaлe режима перегрузки. Ус ; ройство v работает следующим образом. При поступлении сигнала нагрузки на элемент И с двух линий задержки одновременно устройство дает сигнал на прекращение рабочей подачи инструмента. Уставки временных задержек устанавливаются перед началом обработки в зависимости от скорости вращения ведущего шпинделя. 2 ил.

V

УуУчХЛ

.5

8

12