CS267574B1

CS267574B1 - Device for signaling contact of tool and machined material

Info

Publication number: CS267574B1
Application number: CS865796A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Zizka
Original assignee: Zizka Jan
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1986-08-01
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS579686A1

Abstract

Září zeni pro signalizaci dotyku nástroje e obráběného materiálu je využitelné pro libovolné obráběcí stroje na obrábění rovinných povrchů a vrtání a libovolný svěrák, určený pro upínáni na těchto strojích. Zaří zeni sestává ze snímače spojeného s elektronickými obvody, které Jsou při pojeny na zvukový monitor, připadně na řidiči jednotku NC stroje. Snímač sestává z piezokeramického snimače povrchových Rayleighových vln, umístěného na obráběném materiálu nebo na pevnou část upínacího přípravku. Zařizení pro signalizaci dotyku nástroje a obrábě ného materiálu je využitelné ve stro- J irenstvi.The device for signaling the contact of the tool and the machined material is usable for any machine tools for machining flat surfaces and drilling and any vice intended for clamping on these machines. The device consists of a sensor connected to electronic circuits, which are connected to the sound monitor, or to the driver unit of the NC machine. The sensor consists of a piezoceramic sensor of surface Rayleigh waves, placed on the machined material or on a fixed part of the clamping fixture. The device for signaling the contact of the tool and the machined material is usable in engineering.

Description

Vynález se týká zařízení pro signalizaci dotyku, zejména prvního dotyku, nástroje a obráběného materiálu. Be určený pro použití zejména při obrábění rovinných povrchů, například hoblování, obrážení, frézování, rovinné broušení, ale i obráběni stupňovitých otvorů, například vyvrtávání. Zařízeni lze použít na libovolný typ stroje určeného pro daný druh procesu obrábění.The invention relates to a device for signaling contact, in particular a first contact, of a tool and a workpiece. Be intended for use in particular in the machining of planar surfaces, for example planing, shaping, milling, surface grinding, but also in the machining of stepped holes, for example drilling. The device can be used on any type of machine designed for a given type of machining process.

Dosud užívaná zařízení určuji dotyk nástroje s obrobkem pomoci optických přístrojů a jejich nezbytným základním článkem je mikroskop. Dotyk je určován v přípravném čase před vlastním obráběním, tedy před reálným časem obrábění. Tato nákladná optická zařízení jsou tedy zejména používána pouze při přesných dokončovacích pracích. Zařízení musí být navíc umístěna v oddělené speciální místnosti se zvýšenými požadavky na čistotu prostředí a zejména také na izolaci zařízení od vibrací vznikajících od ostatních strojů. Dalším nezanedbatelným nedostatkem Je vysoká pořizovací cena takového zařízení. Z uvedeného přehledu pak vyplývá, že pro běžné provozní podmínky jsou zařízeni vybavená optikou nevhodná .The devices used so far determine the contact of the tool with the workpiece with the help of optical devices and their necessary basic element is the microscope. The touch is determined in the preparation time before the actual machining, ie before the real machining time. These expensive optical devices are therefore mainly used only for precision finishing work. In addition, the equipment must be located in a separate special room with increased requirements for the cleanliness of the environment and in particular also for the isolation of the equipment from vibrations arising from other machines. Another significant drawback is the high purchase price of such equipment. The above overview shows that devices equipped with optics are unsuitable for normal operating conditions.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro signalizaci dotyku nástroje a obráběného materiálu, využitelné pro libovolný obráběcí stroj na obrábění rovinných povrchů a vrtání a libovolný svěrák, určený pro upínání na těchto strojích, sestávající ze snímače spojeného s elektronickými obvody, které jsou připojeny na zvukový monitor, případně na řídící jednotku NC stroje, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že snímač sestává z piezokeramického snímače povrchových Rayleighových vln, umístěného na obráběném materiálu nebo na pevnou čelist svěráku s obráběným materiálem a nebo na pevnou část upínacího přípravku.These shortcomings are eliminated by a device for signaling contact with tool and machined material, usable for any machine tool for machining flat surfaces and drilling and any vice intended for clamping on these machines, consisting of a sensor connected to electronic circuits connected to an audio monitor or to the control unit of the NC machine, according to the invention. Its essence lies in the fact that the sensor consists of a piezoceramic sensor of surface Rayleigh waves, placed on the machined material or on a fixed jaw of a vice with the machined material or on a fixed part of the clamping jig.

Výhodou zařízení pro signalizaci dotyku nástroje a obrobku podle vynálezu je to, že umožňuje přesné určení okamžiku dotyku nástroje a obrobku během samotného procesu obrábění a to i v případě, že na kontaktní plochu je špatně vidět nebo není vidět vůbec, například při použití chladicí a mazací kapaliny. Odpadá také přípravný čas při zdlouhavém najíždění nástroje k obrobku sledovaného pomocí optického, respektive mikroskopického zařízení. Při použití zařízení s ručně ovládaným strojem obráběč nemusí sledovat místa dotyku, o okamžiku dotyku je upozorněn zvukovým signálem, tím se zkrátí čas potřebný na najíždění, zvýší se produktivita práce a přesnost obráběného rozměru. Použitím zařízeni na NC strojích je možné v okamžiku prvního dotyku nástroje a obrobku určit souřadnice bodu dotyku nacházející se v paměti řídicí jednotky a tím zároveň určit rozměr nástroje nebo obrobku a tím odstranit zdlouhavé časově náročné měření nástrojů. Zařízeni je jednoduché a spolehlivé, neobsahuje žádnou pružnou nebo pohyblivou část snižující tuhost soustavy stroj - přípravek - nástroj - obrobek, a tedy negativně neovlivňuje přesnost obrábění a řezné podmínky.The advantage of the device for signaling contact with the tool and workpiece according to the invention is that it allows accurate determination of the moment of contact between tool and workpiece during the machining process itself, even if the contact surface is difficult to see or not visible at all, for example when using cooling and lubrication liquid. There is also no preparation time for a long approach of the tool to the workpiece monitored by means of an optical or microscopic device. When using a device with a manually operated machine, the machine tool does not have to monitor the points of contact, it is notified of the moment of touch by an audible signal, which reduces the time required for approach, increases work productivity and accuracy of the machined dimension. By using the device on NC machines, it is possible to determine the coordinates of the touch point in the control unit's memory at the time of the first tool and workpiece contact and thus also determine the tool or workpiece size and thus eliminate time-consuming tool measurements. The device is simple and reliable, does not contain any flexible or moving part reducing the rigidity of the machine - jig - tool - workpiece system, and therefore does not adversely affect the accuracy of machining and cutting conditions.

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise příkladu jeho provedení podle přiloženého výkresu, který znázorňuje schematicky zařízení pro signalizaci dotyku nástroje a obráběného materiálu podle vynálezu.The invention and its effects are explained in more detail in the description of an exemplary embodiment thereof according to the accompanying drawing, which schematically shows a device for signaling the contact of a tool and a workpiece according to the invention.

Zařízení podle vynálezu využívá jevu tranzitní napělové vlny, která vyvolává na povrchu materiálu povrchovou Rayleighovu vlnu. Tato může být snímána vhodným snímačem, přičemž jako nejvýhodnějši snímač se podle kritéria jednoduchosti, kompaktnosti a spolehlivosti jeví piezokeramický snímač 4 Rayleighových vln, který je umístěn ne obráběném materiálu 2 nebo na pevnou čelist svěráku £ s obráběným materiálem 2 a nebo na pevnou část upínacího přípravku. Pod nástrojem £ je tedy umístěn ve svěráku 3 obráběný materiál Piezokeramický snímač 4 Rayleighových vln Je spojen s elektronickými obvody Elektronické obvody £ sestávají například s výhodou z předzesilovače například širokopásmového zesilovače s nepilovým zesílením + 40 dB. Vhodné je umístit předzesilovač v bezprostřední blízkosti piezokeramického snímače 4 Rayleighových vln, aby nedocházelo ke ztrátám a zkreslení signálu o nízké energetické úrovni v kabelu při přenosu ze snímače do předzesilovače. Za předzesilovačem můžou být umístěny například pásmové filtry a za nimi výstupní zesilovač napětí, například ae zesílením + 40 dB.The device according to the invention uses the phenomenon of a transit voltage wave, which causes a surface Rayleigh wave on the surface of the material. This can be sensed by a suitable sensor, the most preferred sensor being a piezoceramic Rayleigh wave sensor 4, which is placed on the machined material 2 or on a fixed vice jaw 6 with the machined material 2 or on a fixed part of the clamping jig, according to the criteria of simplicity, compactness and reliability. . The material to be machined is thus placed in the vice 3 under the tool 3. Piezoceramic sensor 4 of Rayleigh waves. It is connected to electronic circuits. It is advisable to place the preamplifier in the immediate vicinity of the piezoceramic sensor of 4 Rayleigh waves, in order to avoid loss and distortion of the low energy level signal in the cable during transmission from the sensor to the preamplifier. Behind the preamplifier, for example, bandpass filters can be placed, followed by an output voltage amplifier, for example ae with a gain of + 40 dB.

Elektronické obvody 5 jsou připojeny na zvukový monitor 6, například reproduktor. Při použití zařízení podle vynálezu u NC stroje Jsou elektronické obvody 5 připojeny na jeho řídící Jednotku 7.The electronic circuits 5 are connected to an audio monitor 6, for example a loudspeaker. When using the device according to the invention in an NC machine, the electronic circuits 5 are connected to its control unit 7.

CS 267 574 BlCS 267 574 Bl

Toto platí pro použití snímače širokopásmového. Lze však použít snímače už konstrukčně přizpůsobeného k příjmu signálu v úzkém pásmu přijímaných frekvencí. V tomto případě není nezbytná pásmová filtrace a postačí zesilovač + 60 dB.This applies to the use of a broadband sensor. However, it is possible to use sensors already structurally adapted to receive a signal in a narrow band of received frequencies. In this case, bandpass filtering is not necessary and a + 60 dB amplifier will suffice.

Zařízení podle vynálezu lze využít na libovolném obráběcím stroji na obrábění rovinných povrchů a vrtání, není vhodné pouze pro souetružnické práce a broušení rotačních tvarů. De také využitelné na libovolném svěráku s dostatečně velkou plochou kontektu obrobku se svěrákem a tedy nutno dodat, že ta vždy u reálného upínacího zařízení existuje.The device according to the invention can be used on any machine tool for machining planar surfaces and drilling, it is not only suitable for co-operative work and grinding of rotary shapes. It can also be used on any vice with a sufficiently large area of contact of the workpiece with the vice, and it must therefore be added that it always exists with a real clamping device.

Při dotyku náetroje £ s obráběným materiálem 2 dojde k generaci povrchových vln,které jsou snímány piezokeramickým snímačem 4 povrchových Rayleighových vln. Signál postupuje do elektronických obvodů 5, kde je například zesílen v předzesilovači a stíněným kabelem postupuje na pásmové filtry. Pomocí pásmových filtrů se provádí výběr kmitočtů, respektive potlačení nežádoucích rušivých frekvencí. Po výběru vhodného pásma frekvencí, zejména se doporučuje rozsah 300 kHz až 1 MHz, Je signál zesílen ne výstupním zesilovači napětí. Zvukový monitor 6 pak signalizuje obsluze dotyk nástroje χ s obráběným materiálem 2. V případě použiti zařízení u NC stroje eignál postupuje na jeho řídicí jednotku 7, kde dojde k předáni informace o vzájemném dotyku nástroje χ s obráběným materiálem 2 a řídící jednotka 7 například zapne čítač souřadnice obráběné hloubky.Upon contact of the tool £ with the workpiece 2, surface waves are generated, which are sensed by a piezoceramic Rayleigh surface wave sensor 4. The signal proceeds to the electronic circuits 5, where, for example, it is amplified in a preamplifier and proceeds to the bandpass filters with a shielded cable. Frequency filters are used to select frequencies or to suppress unwanted interfering frequencies. After selecting a suitable frequency band, in particular the range of 300 kHz to 1 MHz is recommended. The signal is amplified by an output voltage amplifier. The sound monitor 6 then signals to the operator the contact of the tool χ with the machined material 2. In the case of using the device on the NC machine, the signal proceeds to its control unit 7, where information about mutual contact of the tool χ with the machined material 2 is transmitted and the control unit 7 turns on the counter. coordinates of machined depth.

Zařízení pro signalizaci dotyku nástroje a obráběného materiálu podle vynálezu lze využít ve st roj irons tví a to jak v kusové výrobě na univerzálních obráběcích strojích, tak v hromadné výrobě na NC strojích a automatických linkách, ale především je vhodné k použiti na obráběcích strojich bez lidské obsluhy.The device for signaling the contact of tools and machined material according to the invention can be used in machine tools, both in piece production on universal machine tools and in mass production on NC machines and automatic lines, but it is especially suitable for use on machine tools without human service.

Claims

Device for signaling contact with tool and machined material, usable for any machine tool for machining planar surfaces and drilling and any vice intended for clamping on these machines, consisting of a sensor connected to electronic circuits which are connected to an audio monitor or to a control unit NC machines, characterized in that the sensor is a piezoceramic sensor (4) of surface Rayleigh waves, placed on the machined material (2) or on the fixed jaws of the vice (3) with the machined material (2) or on a fixed part of the clamping jig.