Способ контроля состояния кромки режущего инструмента и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01B21/00 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике.

Известен способ определения износа инструмента, по которому измеряют значение ЭДС резания, находят отношение текущего значения ЭДС резания к максимальному значению ЭДС переходного процесса и по величине указанного отношения судят о величине износа Этот способ реализован устройством включающим усилитель, аналого-цифровой преобразователь, пороговое устройство, устройство определения максимального значения ЭДС переходного процесса, запоминающее устройство, задатчик времени и арифметическое устройство Недостатком известного устройства является невысокая точность контроля состояния кромки режущего инструмента.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ бесконтактного измерения размеров деталей, по которому измеряемую деталь перемещают по опорной поверхности, сигнал оптического излучения от источника через полупрозрачное зеркало и объектив направляют н,ч контролируемую поверхность детали, отраженный от этой поверхности оптический сигнал, коллимируют объективом и направляют полупрозрачным зеркалом на другое полупрозрачное зеркало, пройдя через которое часть светового потока попадает на светоделительную призму, а другая часть потока попадает на коллиматор и далее - на полупрозрачные зеркала, отразившись от которых часть потока проходит через диафрагмы и соответственно воздействует на фотоприемники. сигналы, вырабатываемые фотоприемниками, направляют на входы компаратора, который выдает разрешающий сигнал на электронный ключ.

Устройство реализующее этот способ, включает канал изменения угла поворота контролируемой поверхности, состоящий из полупрозрачного зеркала, светодели- тельной призмы, фотоприемников, компасл

с

2

Сл 00 О О

ратора, а также электронный ключ. Недостатком известного способа является невысокая точность контроля состояния кромки режущего инструмента.

Целью изобретения является повышение точности контроля состояния кромки режущего инструмента. Поставленная цель достигается тем, что применен способ контроля состояния кромки режущего инструмента, по которому формируют оптическое излучение, направленное на кромку движущегося режущего инструмента, преобразуют отраженное излучение в электрический сигнал, измеряют амплитуду этого сигнала и длительность т сигнала оптического датчика, в течение которого максимальная амплитуда А сигнала оптического датчика превышает уровень Д напряжения источника опорного напряжения, измеряют период Т вращения режущего инструмента, определяют относительную толщину зуба режущего инструмента т/Т, вычисляют отношение относительной толщины зуба режущего инструмента т/Т к максимальной амплитуде А сигнала оптического датчика.

Поставленная цель достигается также тем. что устройство контроля состояния кромки режущего инструмента включает оптический датчик, источник опорного напряжения, компаратор, пиковый детектор, блок деления и оборотный датчик, причем выход оптического датчика подключен ко входам компаратора и пикового детектора, выход источника опорного напряжения подключен ко второму входу компаратора, выход пикового детектора подключен к первому входу блока деления, выход компаратора подключен к второму входу блока деления, выход оборотного датчика подключен к третьему входу блока деления, оба выхода блока деления являются выходами устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема блока деления.

Устройство контроля состояния кромки режущего инструмента включает оптический датчик 1, источник 2 опорного напряжения, пиковый детектор 3, компаратор 4 блок 5 деления и оборотный датчик 6, причем выход оптического датчика 1 подключен ко входам пикового детектора 3 и компаратора 4, выход источника 2 опорного напряжения подключен ко второму входу компаратора 4, выход пикового детектора 3 подключен к первому входу бпока 5 деления, выход компаратора 4 подключен ко второму входу блока 5 деления, выход

оборотного датчика 6 подключен к третьему входу блока 5 деления.

Блок 5 деления состоит из следующих элементов: аналого-цифровой преобразователь 7, регистр 8, первый реверсивный счетчик 9, первый логический элемент 10 И-НЕ, первый счетчик 11, первый формирователь 12, первый инвертор 13, второй инвертор 14, второй реверсивный счетчик 15, RS-триггер 16, второй логический элемент 17 И-НЕ, третий логический элемент 18 И-НЕ, умножитель 19 частоты, второй счетчик 20, опорный генератор 21. второй формирователь 22, делитель 23, причем вход аналого-цифрового преобразователя 7 является первым входом блока 5 деления (фиг. 1), выходы аналого-цифрового преобразователя 7 подключены к входам регистра 8, выходы которого подключены к входам первого

реверсивного счетчика 9, выход которого подключен к первому входу первого логического элемента 10 И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика 11, выходу первого формирователя 12

является вторым входом блока 5 деления и подключен к первому входу третьего логического элемента 18 И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика 20, выходы которого подключены к входам второго реверсивного счетчика 15, выход которого подключен к R-входу RS- триггера 16, выход которого подключен ко второму входу первого логического элемента 10 И-НЕ, к второму входу второго логического элемента 17 И-НЕ, к входу второго формирователя 22, выход оборотного датчика 6 и выход делителя 23 подключены к третьему входу блока 5 деления и к входу умножителя 19 частоты, выход которого

подключен ко второму входу третьего логического 18 И-НЕ, кроме того, выход первого формирователя 12 подключен к входу обнуления первого счетчика 11, к входу первого инвертора 13, выход которого подключен к

входу делителя 23. к С-входу второго реверсивного счетчика 15, к S-входу RS-триггера 16, к входу второго инвертора 14, выход которого подключен к входу обнуления второго счетчика 20 и к С-входу регистра 8,

выход опорного генератора 21 подключен к счетному входу первого реверсивного счетчика 9 и к первому входу второго логического элемента 17 И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу второго реверсивного счетчика 15, С-вход первого реверсивного счетчика 9 подключен к выходу того же счетчика.

Устройство работает следующим образом,

При вращении режущего инструмента с выхода оптического датчика 1 поступает электрический сигнал. Каждому из импульсов этого сигнала соответствует прохождение мимо оптического датчика очередного зуба режущего инструмента. Из оптического датчика 1 сигнал поступает в пиковый детектор 3, выходной сигнал которого характеризует максимальную амплитуду А сигнала оптического датчика 1. Сигнал оп- тического датчика 1 поступает также на компаратор 4, где сравнивается с напряжением Д источника 2 опорного напряжения. Выходной сигнал компаратора 4 характеризует длительность сигнала оптического датчика 1 т ЛМ, в течение которого максимальная амплитуда А сигнала оптического датчика 1 превышает уровень Д напряжения источника 2 опорного напряления. Сигнал А оптического датчика 1 поступает с выхода пикового детектора 3 на вход блока 5 деления и преобразуется аналого-цифровым преобразователем 7 в код. Сигнал г оптического датчика 1 поступает с выхода компаратора 4 на вход блока 5 деления, По заднему фронту сигнала т первый формирователь 12 формирует импульс положительной полярности для обнуления первого счетчика 11, затем этим же проинвертиро- ванным вторым инвертором 14 сигналом код аналого-цифрового преобразователя 7записывается в регистр 8 и служит опорным кодом для первого реверсивного счетчика 9, выполняющего функцию делителя частоты опорного генератора 21 на код ре- гистра 8, так как первый реверсивный счетчик 9 обнуляется импульсами опорного генератора 21 и вновь заносит код регистра 8 по импульсу обнуления, поступающего нэ С-вход первого реверсивного счетчика 9. Таким образом, выходная частота первого реверсивного счетчика 9 обратно пропорциональна максимальной амплитуде А сигнала оптического датчика 1 и равна fo/A. где fo - частота опорного генератора 21.

Информация о периоде Т вращения режущего инструмента поступает с оборотного датчика 6 на вход блока 5 деления, являющегося входом умножителя 19 частоты, опорный сигнал на умножитель 19 частоты может поступать не только с оборотного датчика 6, а например, с делителя 23, который может быть выполнен в виде реверсивного счетчика, на входы которого заносится код, соответствующий числу зубьев режущего инструмента. Установка этого кода может быть осуществлена коммутатором с ручным набором, например, переключателем ПК-10. На счетный вход -1

поступают импульсы с выхода формирователя 12 через инвертор 13, а импульсы обнуления с выхода О поступают на С-вход того же счетчика и на вход умножителя 19 частоты. Во время поступления на вход блока 5 деления сигнала гиз умножителя 19 частоты на вход второго счетчика 20 через третий логический элемент 18 И-НЕ проходят импульсы умножителя 19 частоты, коэффициент умножения К которого выбирается порядка 2000-4000. Полученный во втором счетчике 20 код переписывается во второй реверсивный счетчик 15, где списывается импульсами опорного генератора 21. В результате на выходе RS-триггера Сформируется временной интервал т - К-- . где

Т То

У В - относительная толщина зуба режущего инструмента, В течение этого интервала первый счетчик 11 заполняется импульсами первого реверсивного счетчика

9 с частотой fo. Временной интервал т есть функция относительной толщины зуба режущего инструмента и не зависит от скорости вращения режущего инструмента, так как

т1-

TO

Таким образом, на выходе первого счетчика 11 получим код частного от деления относительной толщины зуба режущего инструмента г/Т на величину максимальной амплитуды А сигнала оптического датчика 1. ,|

т.е. N1 К

т „В

Одновременно по

заднему фронту выходного импульса RS- триггера 16 формируется сигнал готовности результата деления В/А для поступления в схему управления станком. В процессе обработки детали продолжается вращение режущего инструмента, и в поле зрения оптического датчика 1 попадает следующий зуб режущего инструмента, на выходе первого формирователя 12 формируется импульс, обнуляющий первый счетчик 11, и цикл определения параметров кромки повторяется.

Формула изобретения 1. Способ контроля состояния кромки режущего инструмента, по которому формируют оптическое излучение, направленное на кромку движущегося режущего инструмента, преобразуют отраженное излучение в электрический сигнал и измеряют амплитуду этого сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля состояния кромки режущего инструмента, дополнительно измеряют длительность т электрического сигнала, в течение которого его амплитуда превышает заданный уровень Д, измеряют скорость движения режущего инструмента и определяют степень износа режущего инструмента по амплитуде электрического сигнала, длительности г и скорости движения режущего инструмента.

2.Устройство для контроля состояния кромки режущего инструмента, содержащее оптический датчик, выход которого подключен на вход компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля состояния кромки режущего инструмента, оно снабжено источником опорного напряжения, пиковым детектором, блоком деления и оборотным датчиком, предназначенным для связи с контролируемым режущим инструментом, причем выход оптического датчика подключен к входам компаратора и пикового детектора, выход источника опорного напряжения подключен к второму входу компаратора, выход пикового детектора подключен к первому входу блока деления, выход компаратора подключен к второму входу блока деления, выход оборотного датчика подключен к третьему входу блока деления, оба выхода блока деления являются выходами устройства.

3.Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок деления выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, регистра, первого реверсивного счетчика, первого логического элемента И-НЕ. первого счетчика, первого формирователя, первого инвертора, второго инвертора, второго реверсивного счетчика. RS-триггера, второго логического элемента И-НБ, третьего логического элемента И-НЕ. умножителя частоты, второго счетчика, опорного генератора, второго формирователя, делителя, причем

вход аналого-цифрового преобразователя является первым входом блока деления, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к входам регистра, выходы которого подключены к входам первого ревер- сивного счетчика, выход которого подключен к первому входу первого логического элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика,

выход первого формирователя является вторым входом блока деления и подключен к первому входу третьего логического элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, выходы

которого подключены к входам второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к R-входу RS-триггера, выход которого подключен к второму входу первого логического элемента И-НЕ, к второму

входу второго логического элемента И-НЕ, к входу второго формирователя, выход которого подключен к схеме управления станком, выход оборотного датчика и выход делителя подключены к третьему входу блока деления к входу умножителя частоты, выход -которого подключен к второму входу третьего логического элемента И-НЕ, кроме того, выход первого формирователя подключен к входу обнуления первого счетчика,

входу первого инвертора, выход которого подключен к входу делителя, к С-входу второго реверсивного счетчика, к S-входу RS- триггера. входу второго инвертора, выход которого подключен к входу обнуления второго счетчика и к С-входу регистра, выход опорного генератора подключен к счетному входу первого реверсивного счетчика и первому входу второго логического элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному

входу второго реверсивного счетчика. С- вход первого реверсивного счетчика подключен к выходу того же счетчика.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности. Способ заключается в преобразовании оптического сигнала, отраженного движущейся кромкой режущего инструмента, в электрический сигнал измерении амплитуды и длительности электрического сигнала, и. определении состояния кромки по измеренным амплитуде и длительности. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг. 7