Способ определения износа инструмента и устройство для его осуществления

Способ определения износа инструмента и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для применения на металлорежущих станках. Цель изобретения - повьшение производительности труда и точности определения износа инструмента. Для определения износа инструмента измеряют ток, напряжение и температуру в приводе производственного механизма. Сигнал на продолжение работы или на останов производственного механизма получают сравнением задаваемого износа инструмента с верхним порогом .срабатьшания, получаемым суммированием сигналов о величинах тока и температуры, и нижним порогом срабатывания , образуемым сигналом о в.еличине напряжения, а сигнал о текущем износе инструмента получают путем суммирования сигналов о величинах тока и температуры и вычитания сигнала о величине напряжения. Устройство снабжено датчиком тока, датчиком напряжения , датчиком температуры, регулируемым источником опорного напряжения , компаратором, первым и вторым преобразователем напряжения в частоту , квадратурным фильтром, первым и вторым цифровым отсчетным устройством , причем выходы производственного механизма соединены соответственно с входами датчика тока, датчика напряжения и датчика температуры, выход датчика тока соединен с первыми . входами сумматора и компаратора, выход датчика напряжения соединен с , третьим входом сумматора и четвертым входом компаратора, выход датчика температуры соединен с вторьми входами сумматора и компаратора, выход регулируемого источника опорного напряжения соединен с третьим входом компаратора и входом второго преобразователя напряжения в частоту, выходы сумматора и компаратора соединены соответственно с входами первого преобразователя напряжения в частоту и первого исполнительного механизма, выход первого исполнительного механизма соединен с вторым входом производственного механизма, выход первого преобразователя напряжения в частоту соединен со счетным входом первого цифрового блока отсчета и с первым входом квадратурного фильтра, выход второго преобразователя напряжения в частоту соединен с вторым входом квадратурного фильтра и со счетным входом второго цифрового блока отсчета, вход второго исполнительного механизма соединен с выходом квадратурного фильтра и с входами сброса первого и второго цифровых блоков отсчета, а выход - с первым входом производственного механизма. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. (Л 00 сд ел со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (5D 4 В 23 В 49/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 4059571/25-08 (22) 21.04.86 (46) 30 ° 11.87. Бюл. )1 - 44 (72) Ю.Н.Абакумов и Б.М, Степанцев (53) 621. 91 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3689825,кл. В 23 В 49/00,1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ1ЦЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к станкостроению и предназначено для применения на металлорежущих станках.

Цель изобретения — повышение производительности труда и точности определения износа инструмента. Для определения износа инструмента измеряют ток, напряжение и температуру в приводе производственного механизма.

Сигнал на продолжение работы или на останов производственного механизма получают сравнением задаваемого износа инструмента с верхним порогом .срабатывания, получаемым суммированием сигналов о величинах тока и температуры, и нижним порогом срабатывания, образуемым сигналом о величине напряжения, а сигнал о текущем износе инструмента получают путем суммирования сигналов о величинах тока и температуры и вычитания сигнала о величине напряжения. Устройство снабжено датчиком тока, датчиком напряжения, датчиком температуры, регулируемым источником опорного напряжения, компаратором, первым и вторым преобразователем напряжения в часто-ту, квадратурным фильтром, первым и вторым цифровым отсчетным устройством, причем выходы производственного механизма соединены соответственно с входами датчика тока, датчика напряжения и датчика температуры, выход датчика тока соединен с первыми входами сумматора и компаратора, выход датчика напряжения соединен с третьим входом сумматора и четвертым входом компаратора, выход датчика температуры соединен с вторыми входами сумматора и компаратора, выход регулируемого источника опорного напряжения соединен с третьим входом компаратора и входом второго преобразователя напряжения в частоту, выхоЖ ды сумматора и компаратора соединены собтветственно с входами первого преобразователя напряжения в частоту и первого исполнительного механизма, С выход первого исполнительного механизма соединен с BTopbM входом про- 2 изводственного механизма, выход первого преобразователя напряжения в частоту соединен со счетным входом первого цифрового блока отсчета и с первым входом квадратурного фильтра, выход второго преобразователя напряжения в частоту соединен с вторым входом квадратурного фильтра и со счетным входом второго цифрового блока отсчета, вход второго исполнительного механизма соединен с выходом квадратурного фильтра и с входами сброса первого и второго цифровых блоков отсчета, а выход — с первым входом производственного механизма.

2 с.п.флы, 2 ил.

135537!

Изобретение относится к станко— строению и может найти применение на многоинструментальных металлорежущих станках, станках с ЧНУ и автоматических линиях.

Цель изобретения — повышение про— изводительности труда и точности оп— ределения износа. инструмента путем формирования непрерывного сигнала учета колебаний напряжения сети и температуры электродвигателя.

На фиг.! изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — часть принципиальной схемы.

Устройство содержит. производст— венный механизм 1, датчик 2 тока,дат-. чик 3 напряжения, датчик 4 температуры, регулируемый источник 5 опорного напряжения, сумматор 6, компаратор 7, первый преобразователь 8 напряжения в частоту, первый исполнительный механизм 9, второй преобразователь 10 напряжения в частоту, квадратурный фильтр 11, первый цифровой блок 12 отсчета, второй исполнительный механизм 13, второй блок 14 отсчета.

На фиг.2 приняты следующие обозначения: ТТ1, ТТ2, ТТЗ вЂ” трансформаторы тока; Vl V2 — блоки выпрямления датчиков тока и напряжения соответственно.

В качестве датчика 2 тока используют трансформаторы тока ТТ!, ТТ2, ТТЗ, преобразующие величину тока каж— дой фазы устройства в пропорциональную ей величину напряжения, в зависимости от величины нагрузки (М,), которое выпрямляется блоком выпрямления Vl и поступает на вход суммирующей цепи, образованной резистором

Rl выход которой соединен с инверти— рующим входом сумматора 6 (причем выходное напряжение блока выпрямления

Vl-U пропорционально среднему значению тока на входе суммирующей цепи) .

Датчик 3 напряжения образован напряжением питания производственного механизма 1 и блоком выпрямления V2, который включает понижающие трансформаторы. Датчик 3 напряжения образует напряжение подвижного порога срабатывания, приложенное к неинвертирующим входам операционных усилителей А! и А2. Для точного соответствия зависимости напряжения, снимаемого с датчика 3 напряжения требуемо5

1О

55 му, производят калибровку регулировкой резистора R2.

В качестве датчика 4 температуры асинхронного двигателя производственного механизма 1 применена самонастраивающаяся мостовая схема с использованием термочувствительного элемента, выполненного в виде вынесен— ного кремниевого транзистора с малыми значениями обратных токов насыщения через эмиттерный и коллекторный переходы. В схеме используется прямопропорциональная зависимость напряжения база-эмиттер кремниевого транзистора от температуры. Выходной сигнал сумматора 6 о текущем износе инструмента получают путем суммирования выходных сигналов датчика тока U и температуры U на инвертирующем, а выходного сигнала датчика напряжения U„ — на неинвертирующем входах операционного усилителя Аl.

Регулирование напряжения U потенциометром Rl и напряжения U потенциометром R7 осуществляют аналогично указанному при рассмотрении работы компаратора 7. Выходной сигнал компаратора 7 на продолжение работы или останов производственного механизма

1 получают суммированием выходных сигналов датчиков тока U и температуры U на инвертирующем входе компаратора. Эти сигналы образуют верхний порог срабатывания компаратора

Выходной сигнал датчика напряжения U образующего нижний подвижный порог срабатывания Ц„„, суммируют на неинвертирующем входе компаратора. Напряжение U„ и U ñðàâíèâàþò с напряжением сигнала U,, несущим инфо рмацию î 3 адав аемом из но се инс тру— мента и снимаемым с регулируемого источника 5 опорного напряжения. Напряжение U регулируют потенциометром Rl таким образом, чтобы суммарное напряжение Ц + U удовлетворяло механической характеристике электродвигателя производственного механизма l с учетом запаса по току и температуре. Напряжение Ь„„ регули— руют потенциометром R7 так, чтобы его зависимость от М, производственного механизма 1 повторяла механичес— кую характеристику двигателя производственного механизма 1 для среднего допустимого тока через него в зависимости от М, с учетом запаса по току.

3 13553

Компаратор 7 имеет вход стробирования,, на котором подается сигнал от внешнего источника питания (например, от системы управления производственным механизмом 1 при запуске программы на станке с ЧПУ). При этом учитывают, что, если на вход стробирования подан "0", выходной сигнал компаратора равен "0". Если на вход стробирования подан сигнал +4 В, то выходной сигнал .порогового элемента ограничен уровнем = 3,3В. После включения строба компаратор 7 готов к работе. !

Выходной сигнал И< (t) первого преобразователя 8 напряжения в частоту, стабилизированный по амплитуде и пропорциональный U,(t)=U, cos д,t, приходит соответственно на первый вход

20 квадратурного фильтра 11 и через выделитель нуля и дешифратор на счетный вход реверсивного счетчика первого цифрового блока 12 отсчета, На второй вход квадратурного фильтра поступает сигнал U (t) второго прег . образователя 10 напряжения в частоту, стабилизированный по амплитуде и пропорциональный U <(t) =U cos 03 t причем значение опорной частоты второго преобразователя 10 напряжения в частоту устанавливают регулируемым источником опорного напряжения в зависимости от физических свойств от М,, задаваемого технологией обработки или исходя из опытных данных. Оба указан35 ,ных сигнала U и U поступают на вход квадратурного фильтра 11, выходной сигнал которого U выделения сосставляющей Я вЂ” ы,, равный U (t)=

=Б соя(и,-и,) t при фиксированной частоте я второго преобразователя

10 напряжения в частоту, соответствует определенному значению M,,соответствующему М„ при заточенном режущем инструменте и Мс v М„на величину степени износа режущего инструмента. Это соответствует определенному напряжению на обмотке статора двигателя производственного механизма 1 и соответствующей определенной частоте я, первого преобразователя 8 напряжения в частоту и вблизи частоты ь вызывает скачок амплитуды выходного напряжения в виде резонансной кривой с узкой полосой пропускания, достаточного для срабатывания .исполнительного механизма 13, заменяющего обрабатывающий инструмент.

71 4

Одновременно сигнал квадратурного фильтра 11 поступает на нулевые входы реверсивных счетчиков первого

12 и второго 14 блоков отсчета,сбрасывая их показания. Перестраивая частоту я второго преобразования IO напряжения в частоту регулированием напряжения регулируемого источника 5 опорного напряжения, получают возможность устанавливать степень износа обрабатьвающего инструмента, при которой обработка ведет к браку, т.е. максимально допустимую степень износа.

Способ определения износа инструмента включает получение сигнала о текущем износе инструмента. Сигнал о текущем износе инструмента получают на выходе сумматора 6 сравнением на его входах трех сигналов: сигнала снимаемого с датчика 2 тока, величина которого пропорциональна величине нагрузки М, возникающей при взаимодействии обрабатывающего инс- ..трумента с обрабатываемой деталью; сигнала U, снимаемого с датчика 4 температуры. При увеличении температуры производственного механизма 1 снижается его мощность и уменьшается

M . Для компенсации укаэанного сигЬР налы U и U складьваются; сигнала

U снимаемого с датчика 3 напряжения. При уменьшении напряжения пита- ния производственного механизма 1 его мощность и М уменьшаются (что противоположно по действию температуры) ° Поэтому сигнал U, подаваемый на неинвертирующий вход сумматора б, вычитают из суммы сигналов

11 +.U, подаваемых на инвертирующий вход сумматора б.

Сравнение сигнала о текущем износе инструмента с сигналом, соответствующем износу инструмента до критического состояния.

Сигнал о текущем износе инструмента получают с выхода сумматора 6, так как взаимодействие обрабатывающего инструмента с обрабатываемой деталью пропорционально Мь двигателя или М с производственного механизма 1. Чем больше изнашивается инструмент в процессе обработки, тем большим становится M и, соответственно, сигнал

U на выходе датчика 2 тока увеличивается. Значение напряжения Ц, со-, ответствующее износу инструмента до критического состояния, устанавлива1355371 ется регулируемым источником 5 опор,ного напряжения, преобразуется в частотный сигнал вторым преобразователем 10 напряжения в частоту и подается на второй вход квадратурного фильтра 11 и на второй блок 14 отсчета, где его значение отображается в цифровой форме. Выходной сигнал сумматора 6, характеризующий сигнал о текущем износе инструмента, преобразуется в частотный сигнал первым преобразователем 8 напряжения в частоту и подается на первый вход квад- . ратурного фильтра 11 и на первый блок ,12 отсчета, где его значение контролируется. Равенство частот ы, и

r2 на выходе квадратурного фильтра

11, соответствующее достижению сигналом, снимаемым с сумматора б, критического износа инструмента, вызывает скачок амплитуды выходного напряжения квадратурного фильтра 11, достаточный для срабатывания первого исполнительного механизма 9, производящего замену обрабатывающего ин— струмента.

Получение сигнала на продолжение работы или на останов .производственного механизма 1 получают суммированием выходных сигналов датчика 2 .тока и датчика. 4 температуры, т.е. и U на инвертирующем входе компаратора 7. Сигналы 11 и Б, образуют верхний порог U» компаратора 7..

Выходной сигнал Uц датчика 3 напряжения образует нижний порог U„„ срабатывания компаратора 7. Напряжение

U è Uä сравнивают с напряжением регулируемого источника 5 опорного напряжения, несущего информацию о величине критического износа инструмента. Сигнал на отключение производственного механизма 1 на выходе компаратора 7 появляется при U >Б Б„„ т.е. U è U çàäàþò интервал попадания сигнала 11г. Выходной сигнал компаратора 7 поступает на первый исполнительный механизм 9, отключающий производственный механизм 1, что происходит при резком увеличении М, производственного механизма 1 вслед— ствие, например, вьгкрашивания обрабатывающего инструмента и резком падении или отключении напряжения сети.

Формула изобретения

1. Способ определения износа инструмента, при котором получают сиг5

20 ния. !

30 2. Устройство для определения износа инструмента, содержащее произ85

55 нал о текущем износе инструмента пу-, тем измерения тока в приводе инстру-, мента, сравнивают сигнал о текущем износе инструмента с сигналом, соответствующим износу инструмента до критического состояния, и получают сигнал на продолжение обработки или на смену инструмента, о т л и ч а юm и и с я тем, что, с целью повышения производительности труда и точности определения износа инструмента, дополнительно измеряют напряжение питания и температуру в приводе инструмента, а сигнал на продолжение работы или на останов производственного механизма получают сравнением задаваемого износа инструмента с верхним порогом срабатывания, получаемым суммированием сигналов о величинах тока и температуры, и нижним порогом срабатывания, образуемым сигналом о величине напряжения, а сигнал о текущем износе инструмента получают путем суммирования сигналов о величинах тока и температуры и вычитания сигнала о величине напряжеводственный механизм с датчиком тока в приводе, сумматор и исполнительные механизмы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности труда и точности определения износа инструмента, оно снабжено датчиками напряжения и температуры в приводе, регулируемым источником опорного напряжения, компаратором, первым и вторым преобразо— вателем напряжения в частоту, квадратурным фильтром, первым и вторым цифровым отсчетным устройством, причем выход датчика тока соединен с входами сумматора и компаратора, выход датчика напряжения соединен с входом сумматора и входом компаратора, выход датчика температуры соединен с входами сумматора и компаратора, выход регулируемого источника опорнОго напряжения соединен с входом компаратора и входом второго пре— образователя напряжения в частоту, выходы сумматора и компаратора соединены соответственно с входами пер— чого преобразователя найряжения в частоту и первого исполнительного механизма, выход первого исполнитель7 1355371 8 ного механизма соединен с входом про- с входом квадратурного фильтра и со изводственного механизма выход счетным входом второго цифрового бло1 первого преобразователя напряже- ка отсчета, вход второго исполнительния в частоту соединен со счет- ного механизма соединен с выходом ным входом первого цифрового блока . 5 квадратурного фильтра и с входами отсчета и с входом квадратурного сброса нуля первого и второго цифрофильтра, выход второго преобразова- вых блоков отсчета,а выход — с первым теля напряжения в частоту соединен входом производственного механизма.

1355371

Составитель В.Алексеенко

Редактор С.Лисина ТехредЛ.Сердюкова Корректор В, Гирняк

Заказ 5743/12 Тираж 970 Подписное

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