Claims (1)
Patentanspruch:Claim:
Schaltungsanordnung zur Erkennung von Prozeßinstabilitäten beim Drehen, wobei das von einem an der Werkzeugmaschine angebrachten Schwingungsaufnehmer gewonnene Signal in einem Impedanzwandler umgesetzt wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang des Impedanzwandlers (2) gleichzeitig mit mehreren gleichartigen parallelen Meßketten, die aus je einem Analogschalter (3.i), einem Bandpaß (4.i) und einem Vollweggleichrichter (5.i) bestehen, verbunden ist und daß die Ausgänge der Vollweggleichrichter einerseits mit Komparatoren (6.1 bis 6.n), deren Schwellwerte über Digital-Analog-Umsetzer (8) von einem Mikrorechner (9) bereitgestellt und deren Ausgänge in einem Logikblock (10) verknüpft werden, und andererseits über Analog-Digital-Umsetzer (7) mit einem Mikrorechner (9) verbunden sind.Circuit arrangement for detecting process instabilities during turning, whereby the signal obtained from a vibration pickup attached to the machine tool is converted into an impedance converter, characterized in that the output of the impedance converter (2) is simultaneously connected to a plurality of similar parallel measuring chains, each consisting of an analogue switch (3 .i), a bandpass filter (4.i) and a full-wave rectifier (5.i), is connected and that the outputs of the full-wave rectifier on the one hand with comparators (6.1 to 6.n) whose thresholds via digital-to-analog converter (8 ) are provided by a microcomputer (9) and whose outputs are linked in a logic block (10), and on the other hand via an analog-to-digital converter (7) to a microcomputer (9) are connected.
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erkennung von Prozeßinstabilitäten beim Drehen, durch Auswertung der Körperschallschwingungen an der Drehmaschine, deren sie während des Spannungsprozesses ausgesetzt ist und der Signalisierung unzulässiger Zustände.The invention relates to a circuit arrangement for detecting process instabilities when turning, by evaluating the structure-borne sound vibrations at the lathe, which it is exposed during the voltage process and the signaling of impermissible states.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist eine Anordnung zur Anzeige veränderter Schneidengeometrien an Schnittwerkzeugen (DD-PS 209405) bekannt, bei derauf der Grundlage vorprogrammierter Größen eine Vergleichsbildung mit einem Signal, das mit Hilfe eines Schwingungsaufnehmers, eines Verstärkers, eines Schmalbandfilters und eines Analog-Digital-Umsetzers aufbereitet wird, in einem Mikrorechner erfolgt und bei Überschreitung der Sollwerte eine Anzeige oder Maschinenabschaltung ausgelöst wird. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß nur ein Frequenzbereich mittels des programmierbaren Schmalbandfilters ausgewählt werden kann und die vorprogrammierten Sollwerte für jeden Arbeitsgang gebildet werden müssen, so daß für jede Bearbeitungsaufgabe ein hoher Einstellaufwand entsteht. Weiter ist ein Verfahren zur Einhaltung der maximalen Metallentfernungsgeschwindigkeit unter Vermeidung von Werkzeugprellungen bei der Bearbeitung eines Werkstückes durch eine Werkzeugmaschine und eine Prellungsmeßvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens (DE-OS 1763224) bekannt, bei dem durch Gleichrichtung und Filterung ein Frequenzbereich ausgewählt und dessen Amplitude als Maß für Rattererscheinungen ge wertet wird.There is known an arrangement for displaying modified cutting edge geometries on cutting tools (DD-PS 209405) in which on the basis of preprogrammed quantities a comparison is made with a signal which is conditioned by means of a vibration pickup, an amplifier, a narrowband filter and an analogue to digital converter , takes place in a microcomputer and an indication or machine shutdown is triggered when the setpoints are exceeded. The disadvantage of this arrangement is that only one frequency range can be selected by means of the programmable narrowband filter and the preprogrammed setpoints must be formed for each operation, so that a high adjustment effort arises for each processing task. Further, a method for maintaining the maximum metal removal speed while avoiding Werkzeugprellungen in the machining of a workpiece by a machine tool and a bruising device for performing the method (DE-OS 1763224) is known in which selected by rectification and filtering a frequency range and its amplitude as a measure for chattering phenomena is evaluated.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß nur ein Frequenzbereich für die Auswertung herangezogen wird, so daß nur Rattererscheinungen bei einem kleinen Teil möglicher Bearbeitungsbedingungen erkannt werden können. Des weiteren ist eine Schaltungsanordnung zur Werkzeugbrucherkennung an Drehwerkzeugen (DD-PS 234378) bekannt, bei der durch Filterung eine Frequenz ausgewählt wird, deren Amplitudenänderung bei Werkzeugbruch für dessen Signalisierung ausgenutzt wird. Der Nachteil besteht darin, daß langsame Änderungen, wie sie für Prozeßinstabilitäten charakteristisch sind, nicht erkannt werden.A major disadvantage of this method is that only one frequency range is used for the evaluation, so that only chatter phenomena can be detected in a small part of possible processing conditions. Furthermore, a circuit arrangement for tool breakage detection on rotary tools (DD-PS 234378) is known in which by filtering a frequency is selected, the amplitude change is exploited in tool breakage for its signaling. The disadvantage is that slow changes, which are characteristic of process instabilities, are not recognized.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die den Spanungsprozeß in der Drehmaschine überwacht und eine sofortige Erkennung instabiler Zustände garantiert, die Betriebssicherheit bei automatischem Betrieb erhöht, einfach im Aufbau ist und minimalen Einrichtaufwand bei hoher Flexibilität erfordert.The object of the invention is to provide a circuit arrangement which monitors the clamping process in the lathe and guarantees an immediate detection of unstable states, increases the reliability in automatic operation, is simple in construction and requires minimal setup effort with high flexibility.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erkennung von Prozeßinstabilitäten beim Drehen durch Auswertung von Körperschallschwingungen zu schaffen, die ein Signal bei Auftreten von Prozeßinstabilitäten erzeugt, minimalen Vorbereitungs- und Einstellaufwand durch eine selbstlernende Komponente erfordert, eine Überwachung aller aktiven Schnitte ermöglicht, keiner Normierung der Einzelschnitte bedarf und die Auswertung nur einer Meßgröße erfordert. Unter Prozeßinstabilitäten werden das Auftreten von Werkzeug- oder Werkstückschwingungen und Kollosionen verstanden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das von einem Schwingungsaufnehmer erzeugte Signal mehreren gleichartigen parallel angeordneten Meßketten zugeführt wird, die aus je einem Analogschalter, Bandpaß und Vollweggleichrichter bestehen.The invention has for its object to provide a circuit arrangement for detecting process instabilities when turning by evaluating structure-borne sound vibrations that generates a signal when process instabilities occur requires minimal preparation and adjustment by a self-learning component, monitoring all active cuts allows, none Standardization of the individual sections required and the evaluation requires only one measurand. Process instabilities are understood to mean the occurrence of tool or workpiece vibrations and collosions. According to the invention the object is achieved in that the signal generated by a vibration sensor is supplied to a plurality of similar parallel arranged measuring chains, each consisting of an analog switch, bandpass and full-wave rectifier.
Die Ausgangssignale der Vollweggleichrichter werden Komparatoren zugeführt, deren Schwellwerte über Digital-Analog-Umsetzer von einem Mikrorechner bereitgestellt werden. Die Ausgänge der Komparatoren sind mit einem Logikblock, der mit dem Mikrorechner und der Werkzeugmaschinensteuerung zusammengeschaltet ist, verbunden, wobei der Logikblock immer dann ein Instabilitätssignal ausgibt, wenn ein oder mehrere Schwellwerte überschritten werden und die Freigabesignaie von der Werkzeugmaschinensteuerung und dem Mikrorechner anliegen. Die Ausgangssignale der Vollweggleichrichter werden weiterhin über Analog-Digital-Umsetzer dem Mikrorechner zugeführt, wobei der Mikrorechner immer dann ein Instabilitätssignal ausgibt, wenn die Amplitudendifferenzen der Ausgangssignale der Vollweggleichrichter einen nach Schnittbeginn selbsttätig gelernten Wert überschreiten.The output signals of the full-wave rectifiers are supplied to comparators whose threshold values are provided by a microcomputer via digital-to-analog converters. The outputs of the comparators are connected to a logic block interconnected to the microcomputer and the machine tool controller, the logic block outputting an instability signal whenever one or more thresholds are exceeded and the enable design of the machine tool controller and the microcomputer is applied. The output signals of the full-wave rectifier are further supplied to the microcomputer via analog-to-digital converters, the microcomputer always outputting an instability signal when the amplitude differences of the output signals of the full-wave rectifiers exceed a value learned automatically after the beginning of the cut.