Способ контроля процесса резания Советский патент 1982 года по МПК B23B25/06 B23Q15/00 

1

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для станков с числовым программным управлением.

По основному авт. св. № 793723 известен способ контроля процесса резания металлов, предусматривающий выделение частотных составляющих отклика системы СПИД на виброакустический сигнал, генерируемый зоной резания, выделение огибающей этих частотных составляющих, а также фор;«ирование временных интервалов и пороговых значений. Производят сравнение текущих значений огибающей в данных временных интервалах со значением, зафиксированным на первом временном интервале, измеряют рассогласование и по характеру отклонения определяют изменение параметров процесса резания 1.

Однако известный способ контроля процесса резания не учитывающий статических свойств поведения огибающей, не обеспечивает выявление режимов неустойчивых процессов резания, т. е. автоколебательных режимов. Возбуждение интенсивных автоколебаний при резании снижает точность и надежность станков, приводит в ряде случаев к быстрому износу и поломке инструмента.

Цель изобретения - повыщение точности контроля процесса резания путем определения MOMeiiTa возникновения автоколебаний в систе.ме СПИД.

Поставленная цель достигается тем, что из спектра отклика системы СПИД на виброакустический сигнал, генерируемый зоной резания, выделяют информативные частотные составляющие с помощью полосовой фильтрации, выделяют огибающую данной составляющей путем детектирования при пос тоянной времени детектирования, преобразуют аналоговый сигнал в цифровую форму, значения сигнала огибающей, соответствующее дискретным отсчетам, фиксируют в памяти ЦВМ, а затем осуществляют цифровую 15 фильтрацию, выделяя инфразвуковые (с частотой до 0,5-0,4 Гц) флуктуации огибающей с помощью конечно-разностных петодов и отфильтровывая «постоянную составляющую огибающей с помощью усреднения.

После этого производится усреднение значений амплитуд флуктуации на данном временном интервале, а затем сравнение с пороговыми значениями, которые определяют из условия, что а 1 ;итуда флуктуации огибающей при автоколебаниях стремится к нулю при неравенстве Нулю постоянной составляющей. Величина пороговогб значения определяется в основном щумами аналоговой и цифровой обработки сигнала. Предлагаемый способ основан на том, что при возникновении автоколебаний происходит трансформация спектра отклика на виброакустический сигнал. Он.становится явно выраженным - дискретным с максимумом энергии на парциальной частоте, при которой происходит потеря устойчивости системы СПИД (обычно в пределах «Частот до I -1,5 кГц). В то же время спектр виброакустического сигнала, генерируемого зоной резания при устойчивом процессе точения (токарная обработка), представляет собой нестационарный случайный процесс. Энергия отклика системы СПИД, а следовательно, и детектирования, сдвигается в область Низких частот и, таким образом, подавляет инфразвуковые флуктуации огибающей. В условиях автоколебательного режима образуется сегментная стружка, в результате чего теплофизические процессы становятся более выраженными, что также является причиной, способствующей подавлению флуктуации отклика. На фиг. 1 показана блок-схема устройства, поясняющая сущность изобретения; На фиг. 2 - график информативных составляю щих спектра входного сигнала, график огибающей входного сигнала и график значеНИИ сигнала огибающей, соответствующих дискретным отсчетам. Устройство содержит блок формирования виброакутического сигнала, представляющий собой пьезоакселерометр 1, который установлен на резце, усилитель 2, узкополосные фильтры 3, амплитудные детекторы 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, ЦВМ 6, интерполятор 7 станка с ЧПУ. Устройство работает следующим образом. Сигнал, снимаемый с пьезоакселерометра 1, поступает через усилитель 2 на узкополосные активные фильтры 3, на выходе которых обеспечивается выделение информативных составляющих спектра входного сигнала. Эти составляющие поступают На вход амплитудных детекторов 4, количество которых равно количеству фильтров, и на выходе их формируется огибающая входного сигнала, которая поступает на АЦП 5. В АЦП 5 происходит преобразование сигнала огибающей с аналоговой формы в цифровую. С АЦП 5 значения сигнала огибающей, соответствующие дискретным отсчетам, заносятся в память ЦВМ 6, где осуществляется выделение инфразвуковых флуктуации огибающей и производится фильтрация ее постоянной составляющей. В результате сравнения усредненных значений амплитуд флуктуации с пороговыми значениями ЦВМ 6 дает команду на интерполятор 7 станка для его выключения, либо изменения режимов резания. Экономическая эффективность системы контроля процесса металлообработки, реализующей предлагаемый способ, определяется стоимостью элементов станка, которые могут выйти из строя в результате возникновения режима автоколебаний, стоимостью ремонта станка, а также стоимостью забракованных деталей. Формула изобретения Способ контроля процесса резалия по авт. св. № 793723, отличающийся тем, что с целью повыщения точности контроля путем определения момента возникновения автоколебаний в системе СПИД, осуществля-. ют фильтрацию инфразвуковых колебаний огибающей, выделяют инфразвуковую «переменную и «постоянную составляющие сигнала, определяют среднюю амплитуду огибающей на каждом временном интервале, сравнивают текущие значения каждого интервала со значением на первом временном интервале и с заданным порогрвым значением и по уменьщению амплитуды флуктуации ниже порогового значения при неравенстве кулю постоянной составляющей судят о возникновении в системе СПИД автоколебаний. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское .свидетельство СССР № 793723, кл. В 23 В 25/06, В 23 Q 15/00, 1979.

Ж

L

Выход 3

(риг, 1

Фаз. 2