Устройство для контроля станков Советский патент 1989 года по МПК B23B25/06 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для контроля за процессом обработки на станках с ЧПУ.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства для контроля станков за счет исключения ложных срабатываний устройства в периоды прерывания процесса резания при наличии команды о рабочей подаче в управляющей программе, а также блокирования работы станка при наличии одновременно сигнала быстрого хода и сигнала о наличии процесса резания.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для контроля станков с ЧПУ включает в себя блок 1 управления станком, первую схему И 2 и соединенные последовательно преобразователь 3 вибрации, установленный на шпиндельном подшипнике станка, полосовой усилитель 4, полосовой фильтр 5, детектор 6 со встроенным фильтром низких частот, компаратор 7 и также соединенные последовательно полосовой фильтр 8, связанный с выходом полосового усилителя 4, детектор 9 с встроенным фильтром низких частот, компаратор 10, схему НЕ 11, схему И 12, выход которой связан с первым входом блока 1 управления станком, соединенного первым выходом через блок 13 задания уставок с вторым входом второго компаратора 10 и с первым входом схемы 14 задержки, выход которого соединен с вторым входом схемы И 12, а первые вход и выход схемы И 2 связаны соответственно с вторым выходом и вторым входом блока 1 управления станком, формирователь 15 коротких импульсов, первый вход которого связан с выходом схемы НЕ 11, а выход - с вторым входом схемы 14 задержки, триггер 16, вход которого подключен к третьему выходу блока 1 управления станком, а выход - к третьему входу схемы И 12, а также соединенные последовательно схему И 17 и схему ИЛИ 18, второй вход которого подключен к выходу компаратора 7, а выход - к первому входу схемы И 2, причем выход компаратора 10 подключен к второму входу схемы И 17, четвертый выход блока управления станком подключен к второму

Јь

ас

4 Јь Јь

со

входу формирователя 15 коротких импульсов и к четвертому входу схемы И 12, а пятый выход блока управления станком - к первому входу схемы И 17.

Блок 1 управления станком представляет собой систему числового программного управления. В системе используются блок технологических команд и блок задания скорости.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с преобразователя 3 вибраций, установленного на шпиндельном подшипнике, подается через полосовой усилитель 4 на входы полосовых фильтров 5 и 8. Полосовой фильтр 5 настроен на основную час- тоту собственных колебаний шпинделя станка. Амплитуда колебаний на этой частоте отражает динамическую нагрузку на шпиндель, которая может превышать допустимую при критическом износе инструмента, неправильно выбранных режимах работы и различных аварийных ситуациях. Сигнал с полосового фильтра 5 детектируется и сглаживается детектором 6 со встроенным фильтром низких частот и подается на компаратор 7.

При превышении напряжения на выхо- де детектора 6 напряжения срабатывания компаратора 7 (выставляется заранее в процессе настройки устройства) компаратор 7 срабатывает и на его выходе появляется сигнал логической «1, который подается через схему ИЛИ 18 на первый вход схемы И 2. На второй вход схемы И 2 от блока 1 управления станком подается сигнал логической «1 в том случае, когда шпиндель станка вращается. Таким образом, если при вращении шпинделя происходит превышение динамической нагрузки в системе СПИД станка, что регистрируется преобразователем 3 вибрации и приводит к срабатыванию компаратора 7, на выходе схемы И 2 появляется сигнал логической «1, который подается на систему ЧПУ, выключает подачу и вращение шпинделя. Схема И 2 предотвращает ложное срабатывание устройства во время вспомогательных операций на станке.

Второй канал, состоящий из полосового фильтра 8, детектора 9 ео встроенным фильтром низких частот и компаратора 10, слу- жит для получения сигнала о наличии процесса резания. Полосовой фильтр 8 настроен на частоту в диапазоне 10-30 кГц, на которой отношение сигнала от процесса резания к шуму вращающегося подшипника максимально.

Для повышения чувствительности устройства компаратор 10 выполнен с регулируемым порогом срабатывания, изменение которого задается от блока 13 задания уставок, отдельно для каждого инструмента. Необходимость этого вызвана тем, что уро- вень шумов шпиндельного подшипника существенно зависит от скорости его вращения.

0

0

5

5 „

5 0

5

0

5

Принцип работы второго канала основан на получении сигнала от преобразователя 3 вибраций о наличии процесса резания и одновременно сигнала о нахождении суппорта станка в режиме «Рабочая подача. При поломке инструмента или неподаче заготовки в зону обработку отсутствует сигнал о наличии процесса резания в те моменты, когда он должен быть по программе. В этом случае устройство выключает подачу и шпиндель станка и включает сигнал вызова наладчика. Сигнал о наличии процесса резания с выхода компаратора 10 через схему НЕ 11 подается на первый вход схемы И 12. На четвертый вход схемы И 12 подается сигнал логической «1 с блока 1 управления станком о включении рабочей подачи. На второй вход схемы И 12 подаются нулевые импульсные сигналы для предотвращения ложных срабатываний устройства в промежутке времени от включения рабочей подачи до касания инструмента с деталью (на участках врезания) и в промежутке времени от момента выхода инструмента из соприкосновения с деталью до выключения рабочей подачи (на участках перегиба).

На третий вход схемы И 12 подается с выхода триггера 16 сигнал логической «1 - «Блокировка контроля сигнала наличия процесса резания выключена. Положительным перепадом сигнала «Рабочая подача (по переднему фронту) с блока 1 управления станком по входу в момент включения рабочей подачи и положительным перепадом сигнала наличия процесса резания (по заднему фронту) по входу в момент выхода инструмента из соприкосновения с деталью формирователя 15 коротких импульсов вырабатываются короткие импульсы, которые подаются на второй вход схемы 14 задержки.

На выходе схемы 14 задержки формируются нулевые импульсные сигналы задержки для предотвращения ложных срабатываний на участках врезания и перегиба, длительность которых задается при помощи блока 13 задания уставок с второго выхода отдельно для каждого инструмента. Блок 13 задания уставок связан с блоком 1 управления станком и получает от него информацию о том, какой инструмент в настоящее время находится в работе. Рассмотрим работу этой части схемы для случая, когда режущий инструмент сломан.

На выходе компаратора 10 сигнал логической «1 изменяется на «О, так как сигнал из зоны резания отсутствует (режущий инструмент не касается детали, так как он сломан). Этот сигнал логического «О инвертируется схемой НЕ 11 и на первый вход схемы И 12 приходит сигнал логической «1. На четвертом входе схемы И 12 присутствует сигнал логической «1 - сигнал ..наличия рабочей подачи, а на третьем входе этой схемы также присутствует сигнал логической «1 - «Блокировка контроля сигнала наличия процесса резания выключена. На второй вход схемы И 12 после слома инструмента и прошествия времени, устанавливаемого схемой 14 задержки, также поступает сигнал логической «1. Поступление четырех логических «1 на входы схемы И 12 приводит к появлению сигнала логической «1 на ее выходе, который поступает в систему ЧПУ, останавливает станок и включает сигнал вызова наладчика.

В случае, когда необходимо перемещение на рабочей подаче при отсутствии процесса резания, на вход триггера 16 с третьего выхода блока 1 управления станком по введенной в программу технологической команды (G 44) - «Блокировка контроля сигнала наличия процесса резания включена во время считывания кадра, содержащего эту команду, подается сигнал логического «О, который устанавливает триггер 16 в нулевое состояние. Сигнал логического «О поступает на третий вход схемы И 12 и запрещает контроль сигнала наличия процесса резания. Для отмены этой команды в программу вводится технологическая команда G 45 - «Блокировка контроля сигнала наличия процесса резания выключена. При считывании соответствующего кадра единичный сигнал с третьего выхода блока 1 управления станком устанавливает триггер 16 в единичное состояние и разрешает контроль процесса резания. Такая необходимость бывает при обработке поверхностей с прерывистой образующей, имеющей различные канавки, пазы, проточки или же эксцентрические поверхности, в том числе чер- новины, при предварительной обработке деталей с неравномерным припуском.

Сигнал с преобразователя 3 вибрации вызывает на выходе компаратора 10 появление сигнала логической «1 (наличия процесса резания) значительно быстрее, чем появление сигнала логической «1 (превышения предельной динамической нагрузки) на выходе компаратора 7, так как частота 10-30 кГц, на которой контролируется процесс резания, значительно больше, чем собственная частота колебаний шпинделя. Сигнал логической «1 с выхода компаратора 10 подается на второй вход схемы И 17. На первый вход схемы И 17 при определенных сбоях подается сигнал логической

«1 - «Быстрый ход. Сигнал логической «1, появляющийся на выходе схемы И 17, через схему ИЛИ 18 поступает на первый- вход схемы И 2 и останавливает процесс обработки.

Формула изобретения

Устройство для контроля станков, содержащее блок управления станком, первую и

вторую схемы И и соединенные последовательно преобразователь вибрация, полосовой усилитель, первый полосовой фильтр, первый детектор со встроенным фильтром низких частот, первый компаратор, к выхо5 ДУ полосового усилителя подключены соединенные последовательно второй полосовой фильтр, второй детектор с встроенным фильтром низких частот, второй компаратор, схему НЕ, вход которого подключен к выходу второго компаратора, а выход - к

0 первому входу второй схемы И, блок задания уставок, схему задержки, выход второй схемы И связан с первым входом блока управления станком, первый выход которого через блок задания уставок соединен с вто5 рым входом второго компаратора и с первым входом схемы задержки, выход которой соединен с вторым входом второй схемы И, а первый вход и выход первой схемы И связаны соответственно с вторым выходом и вторым входом блока управления станком, отли0 чающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него дополнительно введены третья схема И, схема ИЛИ, формирователь коротких импульсов, первый вход которого связан с выходом схемы НЕ, а выход - с вторым входом схе5 мы задержки, триггер, вход которого подключен к третьему выходу блока управления станком, а выход - к третьему входу второй схемы И, выход третьей схемы И подключен к первому входу схемы ИЛИ, второй вход которой подключен к выходу пер0

вого компаратора, а выход - к второму

входу первой схемы И, причем выход второго компаратора подключен к первому входу третьей схемы И, четвертый выход блока управления станком подключен к второму вхо- , ду формирователя коротких импульсов и к четвертому входу второй схемы И, а пятый выход блока управления станком - к второму входу третьей схемы И.

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано для контроля за процессом обработки на станках сЧПУ. Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства для контроля станков путем исключения ложных срабатываний устройства в периоды прерывания процесса резания при наличии команды о рабочей подаче в управляющей программе, а также блокирования работы станка при одновременных быстром ходе и сигнале о наличии процесса резания. 4 ил.