Способ контроля состояния резца и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК B23B25/06 

29

исправления схода будет свидетельствовать об изменении геометрии режущей части инструмента. Самопроизвольное .изменение геометрии является поломкой инструмента,,Для осуществления способа использовано устрой- ство, в котором на резцедержке установлены два дугообразных кронштейна 6 и 7 с датчиками 5 наличия стружки.

1 , .

Изобретение относится к обработке металлов резанием с образовани- ем сливной стружки и может быть использовано преимущественно на токарных станках с ЧПУ,5

Цель изобретения - расширение области применения и повышение надежности контроля за счет исключения влияния внешних условий,

На фиг, 1 показана общая схема Ю предлагаемого устройстваi на фиг,2 - вид А на фиг, 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг, 1 (вьшолнение .датчиков виде трансформатора); на фиг, 4 - азрез В-В на фиг, 3; на фиг, 5 - 15 азрез Б-Б на фиг, 1 (выполнение атчиков в виде пневмопреобразовате- ей); на фиг, 6 - узел I на фиг, 5; на фиг, 7 - разрез Б-Б на фиг, 1 (использование в качестве датчиков воз- 20 ушных конденсаторов) ,

Сущность способа заключается в том, что сливная стружка при неизменном режиме -резания (главным образом при неизменной глубине резания) и при неизменной геометрии режущей части инструмента сходит в определенном направлении. Если режим резания не изменяется, а изменяется направление схода стружки, то это свидетель-30 ствует об изменении геометрии режущей части инструмента. Самопроизвольное изменение геометрии режущей части инструмента являетс я поломкой инструмента. Таким образом, изменение на- 35 правления схода стружки свидетельст-: вует о поломке инструмента.

Устройство дпя контроля при обработке детали 1 резцом 2 с режущей пластиной 3 (с образованием стружки 4) содержит датчики 5 наличия струж292

связанными с устройством ЧПУ. Кронштейны установлены с зазором для прохода между ними стружки. В качестве датчиков могут быть использованы: трансформат ор с двумя дугообразными параллельными ярмами, пневмо- электрические преобразователи, а также воздушные конденсаторы, 2 с,п, ф-лы, 3 3,п, ф-лы, 7 ил,

ки, размещенные по дуге, центром которой является вершина режущей пластины 3, Приемные части датчиков размещены на кронштейне 6, а передающие - на кронщтб;йне 7, Оба кронштейна закреплены в корпусе 8, который крепится к резцедержке 9, Кронг- штейны 6 и 7 расположены с зазором 1U, обеспечиваюц им свободный проход стружки 4 между ними, и с внутренней стороны защищены от повреждения стружкой.

При выполнении датчиков в виде трансформатора оба кронштейна являются ярмами 11 и 12 шихтованного сердечника многостержневого трансформатора. Длинный стержень 13 трансформатора закреплен в корпусе 8, На стержне 13 расположена первичная .обмотка 14, питаемая источником 15 синусоидального, неизменного по амплитуде и частоте напряжения. Остальные короткие стержни 16 трансформатора выполнены на ярме 11с равным шагом и направлены к ярму 12, Между торцами стержней 16 и ярмом 12 имеется воздушный зазор 10, На стержнях 16 расположены вторичные обмотки 17, соединенные с системой 18 ЧПУ автономно друг от друга. Торцы стержней 16, ярмо 12 и обмотки 14 и 17 защищены от повреждения стружкой 4,проходящей через зазор 10, экраном 19,

Для обеспечения автономности магнитных цепей стержней в электромагнитном отношении экран выполнен из неферромагнитного материала, наприме из минералокерамики ВОК-60, Для того, чтобы удалить из магнитной цепи лишние магнитные сопротивления, вызванные неферромагнитным экраном.

в нем вдоль осей стержней 16 расположены вставки 20 из ферромагнитного материала, например из стали Г13

Использование предлагаемого устройства предполагает обработку деталей из ферромагнитного материала.

В другом случае используют пневматические сигналы для связи между приемными и передающими частями датчиков наличия стружки. При этом на резцедержке закреплены- два кронштейна 21 и 22, имеющие вид параллельных дуг. Кронштейны расположены с зазором 10,

Таким образом, кронштейны 21 и

22одновременно выполняют роль экранов, защищающих датчики от повреждения стружкой. В обеих частях вьтол- нены дугообразные ряды отверстий

23и 24, расположенные один напроти другого, К отверстиям 23, являющимися передающими, примыкают сопла пневмосети 25, К отверстиям 24 прим кают входные сопла 26 пневмоэлектри ческих преобразователей мембранного типа, Пневмоэлёктрические преобразователи собраны в одном корпусе, состоящем из диэлектрических секций 27, стянутых щпильками 28, имеющими дугообразную форму. Между секциями зажимаются мембраны 29, в которые вставлены контакты 30 На стенках секций расположены контакты 31

и 32, к которым припаяны выводы 33, посредством которых контакты 31 соединены с источником 34 постоянного напряжения, а контакты 32 - с системой 18 ЧПУ.

Между контактами 30 и 32 расположена токоведущая пружина 35, прижимающая контакт 30 к контакту 31 и припаянная к контактам 30 и 32.Мембраны 29 разделяют внутренние полости преобразователей на две части, предмембранную полость 36 и замем- бранную полость 37, сообщающуюся с атмосферой через отверстие 38, При равенстве давлений в полостях 36 и .37 контакты 30 и 31 замкнуты под действием пружины 35, Такое устройство применимо при обработке заготовок из любого материала, образующего сливную стружку

В третьем случае в качестве датчиков наличия стружки использованы воздушные конденсаторы, образован-- ные пластинами 39 и 40, расположенными с зазором 10 и вьтолненными из износостойкого материала.

15

912924

Пластина 39, размещенная нл кронштейне 41 и изолированная от него прокладкой 42, имеет дугообразную форму, является общей для всех кон- 5 денсаторов и соединена с одной из

клемм источника 15. Пластины 40, расположенные напротив пластин 39 параллельно ей на кронщтейне 43 и изолированные от него и друг от друга

пластиной 44, независимо друг от друга соединены с системой 18 ЧПУ и через резисторы 45 с общим проводом, соединяющим вторую клемму источника 15 и систему 18 ЧПУ,

В случае использования трансформатора контроль поломки резца осуществляется следующим образом.

Источник 15 создает в обмотке 14 переменный синусоидальный ток, Под

20 действием этого тока в стержне 13 возникает магнитный поток 46, меняющийся также по синусоидальному закону. Этот поток замыкается через ярма 11 и 12, стержни 16, вставки 20

и зазор 10, При этом в обмотках 17 наводится ЭДС по закону электромагнитной индукции. Но из-за того, что в магнитной цепи имеется зазор 10, величина потока 47, пронизывающего

30 витки каждой обмотки 17, мала вследствие рассеяния магнитного потока и большего магнитного сопротивления в магнитной цепи.

При появлении стружки 4 в зазоре

35 10 магнитный 46 замыкается в основном через тот стержень 16 и те вставки 20, к которым стружка 4 расположена ближе всего. Таким образом, ЭДС индукции в обмотке 17, находя40 щейся на этом стержне 16, больше,

чем в других обмотках 17. Следовательно, по тому, с какой обмотки 17 по- ;ступает больший сигнал, можно судить о направлении схода стружки,

45 Определение поломки резца производится следуюпщм образом.

При переходе на новый режим резания исправным резцом в память системы 18 ЧПУ вносится номер только той

50 обмотки 17, с которой поступает наибольший сигнал. Как только режим резания устанавливается, это значение принимается в качестве эталонного. Затем сигналы с обмоток 17 сравнива55 ются с этим эталонным значением,Если отклонение номера обмотки 17 пре- вьшает заранее установленное допустимое значение, то система 18 ЧПУ вы- рабатьшает команду на замену резца.

В случае использования пневмодатч ков устройство работает следующим образом.

При подаче давления в пневмосеть 25 струи 48 воздуха из отверстий 23 устремляются в отверстия 24 и в полостях 36 создается избыточное давление. При этом контакты 30 и 31 размыкаются и на вход системы 18 ЧПУ напряжение не подается. При появлении стружки 4 в зазоре 10 доступ воздуха из некоторых отверстий 23 в соответствующие отверстия 24 прекращается и соответствующие контакты 30 и 31 под действием пружин 35 за- мьпсаются, на вход системы 18 ЧПУ подается напряжение только с тех пневмоэлектрических преобразователей, перед входными соплами .26 которых находится стружка 4,

Дальнейшее функционирование системы 18 ЧПУ аналогично для случая использования трансформатора,

В случае использования конденса- :торов устройство работает следующим образом.

Источник 15 создает в цепях конденсаторов синусоидальный, неизменный по амплитуде и частоте ток.При этом на резисторах 45 падает напряжение. Поскольку воздушный зазор 10 велик, то емкостное сопротивление цепей конденсаторов велико и ток, протекающий по их цепям, мал, Следовательно, мало и падение напряжения на резисторах 45, При появлении стружки 4 в зазоре 10 емкости кое сопротивление того конденсатора возле пластины 40 которого находится стружка 4, меньше, чем в цепях других конденсаторов, ток в его цепи возрастает, а следовательно, возрастает и падение напряжения на со - ответствующем резисторе 45, регистрируемое на входе системы 18 ЧПУ

Дальнейщая работа устройства аналогична указанному выше,.

Формула изобретения

1, Способ контроля состояния резца путем наблюдения за снимаемой стружкой, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности контроля, при установившемся режиме резания определяют допустимый сектор изменения направлений схода снимаемой стружки непосредственно

около зоны резания исправным резцом и по изменению направления схода стружки за пределы упомянутого сектора при том же режиме резания в процессе обработки детали определяют критическое состояние резца,

2,Устройство для контроля состояния резца на станке с ЧПУ, содержащее связанные автономно с устройством ЧПУ датчики наличия стружки, установленные с равньм шагом на рез- цедержке в дугообразный ряд, попереч- ньй ожидаемым траекториям схода стружки, непосредственно вблизи зоны

резания, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повьппения надежности контроля, каждый датчик состоит из противолежаищх передающей и приемной частей, и расположенных с зазором, обеспечивающим свободный проход стружки между ними,

3,Устройство по п, 2, отличающееся тем, что в качестве датчиков наличия стружки использован трансформатор с двумя параллельными дугообразными ярмами, соединенными длинным стержнем с первичной обмоткой, на первом ярме перпенди кулярно расположены с равным шагом параллельные между йобой и направленные к второму ярму короткие стержни с вторичными обмотками,торцы коротких стержней и второе ярмо запщщены двумя экранами из неферромагнитного материала со сквозными ферромагнитными вставками, располо- женнь(ми напротив торцов коротких стержней и примыкающих соответственно к торцам и второму ярмуо

4,Устройство по п, 2, отличающееся тем, что передающие части датчиков выполнены в виде

выходных сопл пневмосети, установленных в отверстиях первого дугообразного кронштейна, а приемные части датчиков выполнены в виде входных сопл пневмоэлектрических преобразователей, расположенных в отверстиях второго дугообразного кронштейна, причем оба кронштейна закреплены на резцедержке и вьтолнены из износостойкого материала,

55

5, Устройство по п, 2, о т л и- ч ающе е с.я тем, что в качестве датчиков использованы воздушные конденсаторы, пластины которых вы712912928

полнены из износостойкого материала дальнего, неизменного по амплитуде и подключены к источнику синусои- и частоте напряжения.

Вид А

Фие.2

Б-В

- о

lf7

Фиг.

Изобретение относится к облас- ти обработки металлов резанием и Может быть использовано на токарных станках с ЧПУ для контроля поломки резца. Цель изобретения- расщиреиие области применения и повьппение надежности контроля за счет исключения влияния внешних условий. Сущность способа заключается в том, что сливная стружка при неизменном режиме резания и при неизменной геометрии- режущей части инструмента сходит в определенном направлении. Изменение с S а с 9вв.1

25

I III I I I 2 232622 27 Ц823 Ю 37

Фиг.5

3S

36

(y&eJlU49HD)

J3 хЗЯ 7

Б Б

15

Составитель А.Семенова Редактор И.Шулла Техред И.Попович

Заказ 79/13 . . Тираж 976Подписное

ВНИИПИ 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

.7

Корректор Т.Колб