SU1231485A1 - Device for automatic checking and controlling of process for cutting by means of numerically controlled machine tool - Google Patents

Device for automatic checking and controlling of process for cutting by means of numerically controlled machine tool Download PDF

Info

Publication number
SU1231485A1
SU1231485A1 SU843787225A SU3787225A SU1231485A1 SU 1231485 A1 SU1231485 A1 SU 1231485A1 SU 843787225 A SU843787225 A SU 843787225A SU 3787225 A SU3787225 A SU 3787225A SU 1231485 A1 SU1231485 A1 SU 1231485A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
inputs
input
output
unit
spindle
Prior art date
Application number
SU843787225A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Эмильевич Баркан
Константин Ильич Палк
Людмила Константиновна Ушакова
Original Assignee
Особое Конструкторское Бюро Станкостроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Особое Конструкторское Бюро Станкостроения filed Critical Особое Конструкторское Бюро Станкостроения
Priority to SU843787225A priority Critical patent/SU1231485A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1231485A1 publication Critical patent/SU1231485A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к области машиностроени  и позвол ет расширить функциональные возможности путем формировани  управл ющих сигналов с учетом величины выдвижени  шпиндельного узла и параметров оправки и повысить точность измерени  вибраций в зоне резани . Б соответствии с параметрами выбранного инструмента и сигналом датчика выдвижени  шпиндел  процессор с учетом данных блока пам ти че- рез блок св зи со станком формирует сигналы на вхсдь блока преобра ова- ни  амплитуды вибраций и блока преобразовани  составл ющих сил резани . Вьщаютс  сигналы, пропорциональные амплитуде вибраций А шпиндельного узла и величине крут щего момента М на валу шпиндел , В блоке контрол  сигналы сравниваютс  с предельно допустимыми значени ми А, , М„ , М, . При превышении амплитудной вибрации А шпиндельного узла в зоне резани  или кр} т щим моментом М на валу шпиндел , или скоростью нарастани м крут щего момента соответствующих предельных величин блок контрол  осуществл ет аварийное торможение привода подачи. Если сигнал с блока контрол  через блок св зи поступает в процессор в течение заданного промежутка времени, то процессор через блок св зи со станком вьщает сигнал на второй вход Задание блока контрол  на вывод инструмента из заготовки , не допуска  тем самым ухудшени  качества обрабатьшаемого издели . При резании, если амплитуда вибраций А шпиндельного узла в зоне резани , величина крут щего момента М на шпинделе и скорости нарастани  крут щего момента М меньше соответствующих предельно допустимых величин А , М,, М, то информаци  об амплитуде вибраций А и величине крут щего момента поступает в процессор, где она сравниваетс  с оптимальными значени ми, хран щимис  в блоке пам ти, и осуществл етс  изменение управл ющих сигналов , поступаюпщх на входы приводов и через блок св зи со станком с целью оптимизации процесса резани , 3 з.п. ф-лы, 4 ил, 1 табл. i (Л N9 00 4:: 00 елThe invention relates to the field of mechanical engineering and allows to expand the functionality by generating control signals taking into account the magnitude of the extension of the spindle assembly and the parameters of the mandrel and to improve the accuracy of measurement of vibrations in the cutting zone. B in accordance with the parameters of the selected tool and the signal of the spindle advancement sensor, taking into account the data of the memory block through the communication unit with the machine, generates signals on the transducer amplitude of the vibration amplitude and the conversion component of the cutting forces. Signals proportional to the amplitude of vibrations A of the spindle assembly and the magnitude of the torque M on the spindle shaft are amplified. In the control unit, the signals are compared with the maximum allowable values A, M, M,. If the amplitude vibration A of the spindle assembly in the cutting zone is either exceeded by a pull point M on the spindle shaft, or the torque ramp up rate of the corresponding limit values, the control unit performs emergency braking of the feed drive. If the signal from the control unit through the communication unit enters the processor within a specified period of time, the processor, through the communication unit with the machine, sends a signal to the second input. The control unit is set to exit the tool from the workpiece, thereby preventing the quality of the workpiece from deteriorating. When cutting, if the amplitude of vibrations A of the spindle assembly in the cutting zone, the magnitude of the torque M at the spindle and the rate of increase of the torque M are less than the corresponding maximum permissible values A, M, M, then the information about the amplitude of vibrations A and the magnitude of the torque enters the processor, where it is compared with the optimal values stored in the memory unit, and the control signals are changed, which are fed to the drive inputs and through the communication unit with the machine in order to optimize the cutting process, 3 hp. f-ly, 4 silt, 1 tab. i (L N9 00 4 :: 00 ate

Description

Изобретение относитс  к машинострению и может использоватьс  при управлении процессами черновой и полу- чистовой обработки на фрезерно-рас- точных станках с ЧПУ типа CNC. The invention relates to mechanical engineering and can be used in controlling roughing and semi-finishing processes on CNC milling machines.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства путем формировани  управл ющих сигналов с учетом величины вьщвижени  шпиндельного устройства и параметров оправки и повьшени  точности измерени  вибраций в зоне резани .The purpose of the invention is to expand the functionality of the device by generating control signals taking into account the spindle device spacing and mandrel parameters and increasing the accuracy of measuring vibrations in the cutting zone.

На фиг„ 1 приведена функционггльна схема устройства дл  автоматического контрол  и управлени  процессом ре- зани  на станках с ЧПУ; на фиг. 2 - то же, с раскрытием исполнени  отдельных блоков; на фиг. 3 - принципиальна  схема логического элемента; на фиг. 4 - временные диаграммы работы блока преобразовани  вибраций шпиндел .Fig. „1 shows the functional diagram of the device for automatic control and monitoring of the process of relays on CNC machines; in fig. 2 - the same, with the disclosure of the performance of individual blocks; in fig. 3 is a schematic diagram of a logic element; in fig. 4 is a timing diagram of the operation of the spindle vibration conversion unit.

Устройство дл  автоматического контрол  и управлени  процессом резани  на станках с ЧПУ содержит стандартное устройство ЧПУ 1, включающее в себ  процессор 2, блок 3 пам ти, блок 4 св зи со станком, аналого- цифровой преобразователь 5.A device for automatically monitoring and controlling the cutting process on CNC machines contains a standard CNC 1 device, including a processor 2, a memory block 3, a communication block 4 with a machine, an analog-to-digital converter 5.

Устройство;дл  автоматического контрол - и управлени  процессом резани  на станках с ЧПУ содержит также блок 6 контрол , привод 7 подачи, привод 8 главного движени , объект 9 контрол  и управлени , блок 10 из- мерени  составл ющих сил резани , блок 11 преобразовани  составл юш х сил резани , блок 12 преобразовани  амплитуды вибраций, датчик 13 выдвижени  шпиндел . Блок 6 контрол  со- держит логический элемент 14, элементы сравнени  15 - 17, выпр мители 18 - 20, диодные ограничители 21 - 23, элемент ИЛИ 24, узел дифференцировани  25. Блок 11 преобразовани  составл юш 1х сил резани  состоит из фильтра 26 нижних частот и усилител  27 с регулируемым коэффициентом усилени .The device; for automatic control and control of the cutting process on CNC machines, also contains a control unit 6, a feed drive 7, a main motion drive 8, a control and control object 9, a component of measuring cutting force components 10, a conversion unit 11 comprising x cutting forces, vibration amplitude conversion unit 12, spindle extension sensor 13. The control unit 6 contains a logic element 14, comparison elements 15-17, rectifiers 18-20, diode limiters 21-23, OR 24, differentiation unit 25. The conversion unit 11 comprised ush 1x of cutting forces 26 and an adjustable gain amplifier 27.

Блок 12 преобразовани  амплитуды выбраций включает в себ  управл е- мьй полосовой фильтр 28,, усилитель 29 с регулируемым коэффициентом усилени , детектор 30, первый фильтр 31 нижних частот, узел 32 выделени  пер менной составл ющей сигнала,, узел 33 дифференцировани , первый компаратор 34 нулевого уровн ,, первый выпр 0Amplitude amplitude conversion unit 12 includes a controllable bandpass filter 28, a variable gain amplifier 29, a detector 30, a first low pass filter 31, a variable selection component 32, a differentiation unit 33, a first comparator 34 zero level, first rectified 0

00

5five

5five

35 40 45 35 40 45

50 55 50 55

митель 35,.первьм диодный ограничитель 36, первый формирователь 37, первый элемент И 38, второй компаратор 39 нулевого уровн , второй выпр ми- телъ 40, второй диодный ограничитель 41, второй формирователь 42, RS-триг- гер 43, третий компаратор 44, третий выпр митель 45, третий диодный ограничитель 46, второй элемент И 47, третий формирователь 48, амплитудный детектор 49, второй фильтр нижних частот 50, узел выборки-хранени  51.the driver 35, the first diode stop 36, the first driver 37, the first element 38, the second zero level comparator 39, the second rectifier 40, the second diode stop 41, the second driver 42, RS-flip-flop 43, the third comparator 44 , the third rectifier 45, the third diode limiter 46, the second element And 47, the third driver 48, the amplitude detector 49, the second low-pass filter 50, the sample-storage node 51.

Логический элемент 14 содержит операционные усилители 52 и 53, первый коммутационный элемент 54 с кон- тактг1ми 54 и 545, второй коммутационный элемецт 55 с контактом 55 , резисторы 56 - 61,Logic element 14 contains operational amplifiers 52 and 53, the first switching element 54 with contacts 54 and 545, the second switching element 55 with contact 55, resistors 56 - 61,

На фиг. 2 показаны предельно допустимые и текуща  амплитуда вибраций Ад и А. , предельно допустимый и текущий крут щие моменты М и М на шпинделе, предельно допустимое и текущее значени  скорости нарастани  крут щего момента М и М на шпинл.еле.FIG. Figure 2 shows the maximum allowable and current amplitudes of vibrations of Hell and A., the maximum allowable and current torques of M and M on the spindle, the maximum allowable and current values of the rate of increase of the torque of M and M on the spindle.

На. фиг, 4 следующим образом обозначены сигналы на выходе 1: а - блока 10; б - фильтра 28; в - детектора 30; г - фильтра 31; д - узла 32; е - узла 33; ж - ограничител  36; 3 - формировател  37; и - ограничител  41; Кг формировател  42; л - ограничител  46; м - элемента 47; н - формировател  48; о - триггера 43; п - элемента 38; р - детектора 49; с - фильтра 50; т - узла 51,On. Fig. 4, the signals at output 1 are indicated as follows: a - block 10; b - filter 28; in - detector 30; g - filter 31; d - node 32; e - node 33; W - limiter 36; 3 —former 37; and - limiter 41; Kg shaper 42; l - limiter 46; m - element 47; n - shaper 48; o - trigger 43; p - element 38; p - detector 49; c - filter 50; t - node 51,

В качестве устройства ЧПУ использовано устройство 2С42.The 2C42 device is used as a CNC device.

Процессор 2 и блок 3 пам ти  вл ютс  блоками ЭВМ Электроника-60, вход щими в состав 2С42.Processor 2 and memory block 3 are Electronics-60 computer units included in 2C42.

Блок 4 - блок Интерфейс св зи со станком ; АЦП - АЦП адаптивного управлени ; каналы обмена информацией процессора 2 с блоками 3, 4 и 5 - внутренние каналы устройства 2С42.Block 4 — Block Interface of communication with the machine; ADC - ADC adaptive control; The information exchange channels of processor 2 with blocks 3, 4 and 5 are the internal channels of the 2C42 device.

Блок 10 измерени  составл ющих сил резани  включает в себ  датчики радиальной и тангенциальной составл ющих с:ш1 резани , размещенные на соответствующих органах станка.The component 10 for measuring the component cutting forces includes sensors for the radial and tangential components c: sh1 cut placed on the respective organs of the machine.

На соответствующих органах объекта 9 контрол  и управлени  металлоре- . жущего станка, а именно, в карманах гидростатического подшипника, разме- щены датчики радиальной составл ющей силы резани . В качестве датчиков ра-On the relevant bodies of the object 9 control and management of metal. The radial component of the cutting machine, namely, in the pockets of the hydrostatic bearing, has sensors of the radial component of the cutting force. As sensors

диальнои составл ющей силы резани  могут быть использованы индуктивные датчики давлени  ДЦ-10, встроенные в карманы гидростатического подшипника или вибродатчики Д-13, расположен- вые на втулке, надетой на Энешнее кольцо переднего подшипника шпиндельного узла, ориентированные в радиальном направлении. Датчиком тангенци- альной составл ющей силы резани  на фрезерно-расточных станках может служить датчик крут щего момента, выполненный с учетом радиуса инструмента.With the diagonal component of the cutting force, inductive pressure sensors DC-10 can be used, embedded in the pockets of the hydrostatic bearing or vibration sensors D-13, located on the sleeve fitted on the outer ring of the front bearing of the spindle assembly, oriented in the radial direction. The sensor of the tangential component of the cutting force on milling and boring machines can serve as a torque sensor, made taking into account the tool radius.

Блок 10 также содержит генератор синусоидального напр жени  дл  пита- НИН индуктивных датчике давлени  ДД-10 и предварительные усилители сигналов датчиков.Unit 10 also contains a sinusoidal voltage generator for power supply of inductive pressure sensors DD-10 and preamplifiers of sensor signals.

Первьш выход блока 10 (выход второго предварительного усилител ) - тангенциальна  составл юща  - под- .ключен к первому входу блока 11 преобразовани  составл ющих сил резани The first output of block 10 (the output of the second preamplifier) - the tangential component - is connected to the first input of the block 11 of the conversion of the component cutting forces

Второй выход блока 10 (выход одного из предварительных усилителей) - радиальна  составл юща , подключен к первому входу блока 12 преобразовани  вибраций шпиндел .The second output of the unit 10 (the output of one of the pre-amplifiers) is a radial component connected to the first input of the spindle vibration conversion unit 12.

Датчик 13 выдвижени  шпиндел:  установлен таким образом, что отдельные его элементы в соответствии с их функциональным назначением размещены на подвижном и неподвижном органах станка. The sensor 13 of the spindle extension: is installed in such a way that its individual elements are placed on the movable and fixed organs of the machine in accordance with their functional purpose.

В качестве датчика выдвижени  шпиндел  может быть использован любой циклический датчик совместно с . преобразователем (например индукто- син, сельсин, вращающийс  трансформатор ) .As a spindle extension sensor, any cyclic sensor can be used in conjunction with. a converter (e.g. inductoxin, selsyn, rotary transformer).

Блок 12 преобразовани  вибраций шпиндел   вл етс  блоком выделени  и преобразовани  сигналов, пропорциональных амплитуде вибраций шпиндел .The spindle vibration conversion unit 12 is a signal extraction and conversion unit proportional to the amplitude of the spindle vibrations.

Логический элемент 14 блока 6 при нулевых cигнaJJax на его входах II и III имеет коэффициент передачи, равный единице. При по влении сигнала Единица на входе II коэффициентThe logical element 14 of block 6 with zero signals JJax at its inputs II and III has a transmission coefficient equal to one. At occurrence of the signal unit at the input II coefficient

передачи логического элемента 14 ста-50 вии с параметрами шпиндельного узлаtransmission of a logic element 14 of Sta-50 vii with spindle assembly parameters

и резцовой оправки (жесткостью и дем фированием) .and chisel frame (stiffness and demounting).

новитс  равным (-1).equal to (-1).

Полосовой фильтр 28 блока 125УПрав- л емый напр жением, обеспечивает выделение сигнала на частоте, близкой к собственной частоте птиндельного 55 устройства. Частота пропускани  полосового фильтра определ етс  управл - напр жением.The band-pass filter 28 of the 125UP voltage controlled unit provides for the separation of the signal at a frequency close to the natural frequency of the specific 55 device. The band-pass filter frequency is determined by the control voltage.

- 5 . О .- five . ABOUT .

5 г20 520

2525

30thirty

..

45 45

3535

23148542314854

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Перед началом заданной технологической операции сигналы соответствующих предельно допустимых величин из блока пам ти 3 процессором 2 через блок А св зи со станком подаютс  на первые входы соответствующих элементов 15 - 17 блока 6.Before the start of a given technological operation, the signals of the corresponding maximum permissible values from the memory block 3 by the processor 2 through the communication unit A with the machine are fed to the first inputs of the corresponding elements 15-17 of block 6.

До врезани  амплитуда вибраций А незначительна и намного меньше предельно допустимой величины А, задаваемой в блоке 3 пам ти ЧПУ и поступающей через процессор 2 на выход блока 4. Крут щий момент м на шпинделе и скорость нарастани  крут щего момента М намного меньше предельно допустимых соответствуклцих величинBefore embedding, the amplitude of vibrations A is insignificant and much less than the maximum permissible value A specified in block 3 of the CNC memory and fed through processor 2 to the output of block 4. The torque of m on the spindle and the rate of increase of torque M are much lower than the maximum permissible corresponding values

MO и М.MO and M.

Значени  предельно допустимых величин А, MO и MO дл  данной технологической операции хран тс  в блоке 3 пам ти.The values of the maximum permissible values of A, MO and MO for this technological operation are stored in memory block 3.

По заданной управл ющей технологической программе осуществл етс  выбор инструмента из инструментального магазина станка типа обрабатывающий центр. Параметры инструмента хран тс  в блоке 3 пам ти.For a given control technology program, a tool is selected from the tool magazine of a machine of the type machining center. Instrument parameters are stored in memory block 3.

В соответствии с параметрами выбранного инструмента и сигналом датчика 12 вьщвижени  шпиндел  процессор 2,с учетом данных блока 3 пам ти через блок 4 св зи со станком, формирует сигналы на входы III фильтра 28 и усилител  29 блока 12 и усилител  27 блока 11 (фиг. 2).In accordance with the parameters of the selected tool and the signal of the spindle insertion sensor 12, the processor 2, taking into account the data of the memory block 3, via the communication unit 4 with the machine, generates signals to the inputs III of the filter 28 and the amplifier 29 of the block 12 and the amplifier 27 of the block 11 (FIG. 2).

Сигнал (фиг,4а) с датчика радиальной составл ющей силы резани  блока 10 поступает на полосовой управл емый фильтр 28 блока 12. Параметры этого фильтра измен ютс  при вьщвиже- нии шпиндел  или при замене оправки, Фильтр 28 таким образом настраиваетс  на собственную частоту изгибных колебаний шпиндельного узла. После фильтра сигнал (фиг. 4iS) поступает на усилитель 29, где осуществл етс  масштабирование сигнала в соответст40The signal (Fig. 4a) from the sensor of the radial component of the cutting force of the block 10 goes to the band-driven filter 28 of the block 12. The parameters of this filter change when the spindle moves or when the mandrel is replaced. The filter 28 is thus adjusted to its own bending frequency spindle assembly. After the filter, the signal (Fig. 4iS) is fed to the amplifier 29, where the signal is scaled to 40

вии с параметрами шпиндельного узлаvii with spindle assembly parameters

и резцовой оправки (жесткостью и демпфированием ) .and chisel frame (stiffness and damping).

На фиг. 4с приведена диаграмма формировани  сигнала на выходе блока 12, пропорционального максимальной амплитуде вибраций шпиндельного узла.FIG. 4c shows a diagram of the formation of a signal at the output of block 12, which is proportional to the maximum amplitude of the vibrations of the spindle assembly.

Важнейшими элементами блока 12  вл ютс  амплитудный (пиковьй) детекор 49 и узел 51 выборки-хранени . мплитудный детектор 49 предназначен л  запоминани  экстремальных значений входного сигнала (фиг, 46). При 5 возрастании входного напр жени  (вход 1, фиго 4В) оно отслеживаетс  ыходным напр жением (фиг.4р)5 а при меньшении входного сигнала амплитудный детектор переходит в режим хра- нени  и запоминает предыдущее максиальное значение входного напр жени . Это напр жение удерживаетс  на выхое детектора (фиг.4р) или до по вле- ни  большего сигнала на входе 1 5 (фиг. 46), Ш1И до команды сброса в исходное состо ние (вход II, фиг,. 4г;).The most important elements of block 12 are the amplitude (peak) detector 49 and the sample-storage node 51. The mplit detector 49 is designed to store the extreme values of the input signal (Fig. 46). As 5 increases the input voltage (input 1, figo 4B), it is monitored by the output voltage (FIG. 4p) 5, and when the input signal decreases, the amplitude detector goes into storage mode and remembers the previous maximum value of the input voltage. This voltage is held at the output of the detector (Fig. 4p) or until a larger signal is received at the input 1 5 (Fig. 46), W1I before the reset command (input II, fig. 4d;).

Узел выборки-хранени  в режиме выборки (при наличии сигнала на входе IIj фиг. 4к) повтор ет входной сиг- 20 нал 1 (фиг., 4с) на выходе (фиг.4т), а затем по команде (при отсутствии сигнала на входе II) запоминает его мгновенное значение и переходит в режим хранени  (фиг. 4т). Детектор 30 выполн ет одно полупериодное выпр м- ление (фиг. 46). Фильтр 31 осуществл ет (фиг„ 4г) низкочастотную фильтрацию (0,2-15 Гц), устран   высокочастотную составл ющую спектра (80- 30 50 Гц), обусловленную собственной частотой системы шпиндель г оправка..The sampling-storage node in the sampling mode (in the presence of a signal at input IIj of Fig. 4k) repeats input signal 1 (Fig. 4c) at the output (Fig. 4m) and then on command (in the absence of a signal at input II) remembers its instantaneous value and goes into storage mode (Fig. 4t). The detector 30 performs one half-period rectification (FIG. 46). Filter 31 performs (Fig. 4d) low-pass filtering (0.2-15 Hz), eliminating the high-frequency component of the spectrum (80-30-50 Hz), due to the natural frequency of the spindle and mandrel system ..

Узел 32 выдел ет переменную составл ющую сигнала (фиг. 45), а узел 33 осуществл ет достаточно точное 35 дифференцирование сигнала (фиг. 4е). На выходе диодного ограничител  36 (фиг. формируетс  сигнал, амплитуда которого имеет величину, необходимую дл  работы с дискретными 40 интегральными микросхемами .(ИМС), например, 5 В - 1 дл  ИМС 155 серии . Формирователь 37 по заднему фронту сигнала вьщает короткий импульс заданной длительности (фиг.4з), необходимый дл  работы пикового детектора 49 при снижении амплитуды входного сигнала блока 12. Ограничитель 41, как и 36, формирует сигнал дл  работы дискретных ИМС (фиг. 4и) . 50 Формирователь 42 по заднему фронту сигнала ограничител  41 выдает короткий импульс необходимой длительности (фиг. 4к), который устанавливает RS-триггер 43 в состо ние 1 и уп- 55 равл ет работой узла 51 (фиг. 4о). На выходе ограничител  46 формируетс  сигнал (фиг. 4л) заданной амплитудыThe node 32 selects the variable component of the signal (Fig. 45), and the node 33 performs a rather accurate 35 signal differentiation (Fig. 4e). At the output of the diode limiter 36 (Fig. A signal is generated, the amplitude of which has the magnitude necessary for working with discrete 40 integrated circuits. (IC), for example, 5 V - 1 for the IC 155 series. Shaper 37 on the trailing edge of the signal gives a short pulse given the duration (fig.4z) required for the peak detector 49 to operate while reducing the amplitude of the input signal of block 12. The limiter 41, like 36, generates a signal for the operation of discrete ICs (fig. 4i) .50 Shaper 42 on the trailing edge of the signal limiter 41 outputs are short th pulse of the required duration (Fig. 4k), which sets the RS-flip-flop 43 to state 1 and controls the operation of the node 51 (Fig. 4o). At the output of the limiter 46, a signal (Fig. 4l) of a given amplitude is generated

(дл  ИМС 155 серии 5 В) в случае, если входной сигнал блока 12 в текущий момент превьппает максимальную амплитуду сигнала на входе блока 12 в предыдущий момент записи в узел 51 (можно сравнить фиг. 4,- и 4т). На выходе элемента И 47 формируетс  сигнал (фиг. 4м), по переднему фронту которого формирователь 48 выдает короткий импульс (фиг. 4н), который устанавливает RS-триггер 43 в состо ние О (фиг. 4о). На выходе элемента 38 по вл етс  сигнал (фиг.4п) в случае совпадени  единиц на его входах. Такое  вление происходит при уменьшении максимальной амплитуды входного сигнала блока 12. Фильтр 50 необходим дл  того, чтобы сгладить выброс, обусловленный работой детектора 49 при уменьшении входного сигнала блока 12 (фиг. 4с). Сигнал с датчика крут щего момента блока 10, пропорциональный тангенциальной составл ющей силы резани  (крут щему моменту на шпинделе), обрабагьшаетс  фильтром 26 блока 11 (отсеиваютс  шумы, св занные с боем колескоробки скоростей электрическими наводками и т,Д.) и масштабируетс  усилителем 27 блока 11 (фиг. 2) с учетом консольной части сис темы шпиндель - оправка. С изменением этой системы предельно допустима  величина тангенциальной составл ющей силы резани  (крут щего момента), обусловленна  виброустойчивостью станка, также измен етс  (с вьщвижением шпиндел  предельно допустима  величина падает, а коэффициент усилени  усилител  27 увеличиваетс ) .(for IC 155 series 5 V) if the input signal of block 12 currently exceeds the maximum amplitude of the signal at the input of block 12 at the previous recording time in node 51 (you can compare Fig. 4, and 4t). At the output of the element 47, a signal is formed (Fig. 4m), on the leading edge of which the driver 48 produces a short pulse (Fig. 4n), which sets the RS flip-flop 43 to the state O (Fig. 4o). At the output of element 38, a signal appears (Fig 4p) in the case of a coincidence of units at its inputs. Such a phenomenon occurs when the maximum amplitude of the input signal of block 12 decreases. Filter 50 is necessary in order to smooth out the spike caused by the operation of detector 49 while reducing the input signal of block 12 (Fig. 4c). The signal from the torque sensor of the block 10, proportional to the tangential component of the cutting force (torque on the spindle), is processed by the filter 26 of the block 11 (the noise associated with the electric pickup of the wheel speed bar and t, e) is eliminated and scaled by the amplifier 27 block 11 (Fig. 2), taking into account the cantilever part of the spindle-mandrel system. As this system changes, the maximum permissible value of the tangential component of the cutting force (torque) due to the vibration resistance of the machine also changes (as the spindle increases, the maximum permissible value decreases and the gain of the amplifier 27 increases).

В блоке 6 сигналы, сформированные в блоках 11 и 12, сравниваютс  с предельно допустимыми значени ми М ,In block 6, the signals generated in blocks 11 and 12 are compared with the maximum permissible values of M,

о about

Мд н Ад. При превьш1ёнии амплитудой вибраций Д шпиндельного узла в зоне резани  или крут щим моментом М на валу шпиндел , или скоростью нарастани  М крут щего момента соответствующих предельных величин На выходе элемента ИЛИ 24 по вл етс  логический сигнал, поступает на логический элемент 14, осуществл ющий аварийное торможение привода подачи. Если сигнал с элемента 27 через блок св зи 4 поступает в процессор 2 в течение заданного промежутка времени, то процессор 2 через блок 4 св зи соMd n Hell. When the amplitude of vibrations of the spindle assembly in the cutting zone or the torque M on the spindle shaft, or the growth rate M of the torque of the corresponding limit values is increased, a logical signal appears at the output of the OR element 24 and is applied to the logic element 14 that performs emergency braking feed drive. If the signal from the element 27 through the communication unit 4 enters the processor 2 within a specified period of time, the processor 2 through the communication unit 4

7123148571231485

вьщает сигнал (на второй Задание блока 6 контрол ) на нструмента из заготовки, тем не допуска  ухудшени  качества тьгааемого издели .The signal (on the second Task of the control unit 6) on the tool from the workpiece, thereby preventing deterioration of the quality of the paged product.

ота логического элемента 14 авлена в таблице.Logical element 14 Avlaine in the table.

ци фо си ог эт хр вы ен ва об те ме шп 5 де зу ин то ру к ни фе СПchi pho si og et xp vy va va te me ct 5 de zu in that ru k ni fe SP

Т.T.

Коэффидиент передачи логического элемента 14The transmission coefficient of the logic element 14

-1-one

-1-one

После вывода инструмента из заготовки осуществл етс  процесс смены инструмента. При резании, если амплитуда вибраций А шпиндельного узла в зоне резани , величины крут щего момента М на шпинделе и скорости нарастани  крут щего момента М меньше соответствующих предельно допустимьгх велинин Ад, Мд,М, то информаци  об амплитуде вибраций А и величине крут щего момента М поступает через аналого-цифровой преобразователь 5 в процессор 2, где она сравниваетс  с оптимальными значени ми дл  данной технологической операции, хран щимис  в блоке 3 пам ти, и осуществл етс  изменение управл ющих сигналов, посту пак цих на входы приводов 6 и 7 через блок 4 св зи со станком с целью оптимизации процесса резани . На вход привода 7 сигнал поступает через блок 6 (это первый вход Задание). При превышении сигналом, пропорциональным тангенциальной.составл ющей силы резани , оптимальной величины, формируетс  сигнал, снижающий сигнал Задание, поступающий на вход привода 7 с учетом ограничени  на макси- мапьную величину подачи. Последн   логическа  операци  осуществл етс  в процессоре 2 с помощью блока 3 па-After the tool is removed from the workpiece, a tool change process is carried out. When cutting, if the amplitude of vibrations A of the spindle assembly in the cutting zone, the magnitude of the torque M at the spindle and the rate of increase of the torque M are less than the corresponding maximum allowable values Ad, Md, M, then information about the amplitude of vibrations A and the magnitude of torque M enters through the analog-to-digital converter 5 to the processor 2, where it is compared with the optimal values for a given technological operation, stored in memory block 3, and the control signals are changed, which are sent to the inputs p ivodov 6 and 7 through the communication unit 4 to the machine in order to optimize the cutting process. At the input of the drive 7, the signal enters through block 6 (this is the first entry of the Task). When the signal proportional to the tangential component of the cutting force exceeds the optimum value, a signal is generated that reduces the reference signal supplied to the input of the drive 7 taking into account the limitation on the maximum feed rate. The last logical operation is carried out in processor 2 with the help of block 3 of

50 шпиндельного узла и параметров опра ки и повьш ени  точности измерени  вибраций в зоне резани , в него вве ден блок контрол , а также блоки преобразовани  составл ющих сил рез50 of the spindle assembly and parameters of the refraction and increase in the accuracy of vibration measurement in the cutting zone, the control unit as well as the conversion components of the component forces are cut in it

м ти, где хранитс  значение максимальной подачи дл  данной технологической 55 «и  и амплитуды вибраций шпиндел  и операции.This is where the maximum feed value for this technological 55 "and the amplitude of spindle vibrations and operation is stored.

датчик выдвижений: шпиндел , при этом перва  группа входов Задание блока контрол  соединена с выходами блокаadvancement sensor: spindle, with the first group of inputs The task of the control unit is connected to the outputs of the unit

В случае, когда сигнал, пропорциональный максимальной амплитуде вибра8In the case when the signal is proportional to the maximum amplitude of the vibration

ции, превьпиает оптимальную величину, формируетс  изменение управл ющего сигнала на выходе привода 8 с учетом ограничений на скорость резани . Учет этих ограничений, значени  которых хран тс  в блоке 3 пам ти УЧПУ 1, выполн етс  в процессоре 2. Построенный таким образом блок 6 обеспечивает предельное быстродействие, необходимое дл  защиты элементов системы СПИД на станках с УЧПУ типа CNC. Устройство позвол ет учитывать изменение консольной части системы шпиндель - оправка, более точно и на- дежно формировать сигнал, характеризующий амплитуду вибраций режущего инструмента в зоне резани , более точно определ ть момент поломки инструмента , чтб в совокупности приводит к повышению качества процесса резани , долговечности инструмента и эффективности защиты элементов системы СПИД.exceeds the optimal value, a change in the control signal at the output of the drive 8 is formed taking into account the restrictions on the cutting speed. Consideration of these restrictions, the values of which are stored in the memory block 3 of the CNC Unit 1, is performed in the processor 2. The block 6 thus constructed provides the maximum speed required to protect the elements of the AIDS system on CNC machines of the CNC type. The device allows to take into account the change of the cantilever part of the spindle-mandrel system, more accurately and reliably generate a signal characterizing the amplitude of vibrations of the cutting tool in the cutting zone, more accurately determine the tool breakage time, which together leads to an increase in the quality of the cutting process, tool life and the effectiveness of the protection of elements of the AIDS system.

Изобретение может найти применение во всех Фрезерно-расточных станках с устройством числового программного управлени  типа CNC,a также в станках-модул х, построенных на базе станков данной группы.The invention can find application in all milling and boring machines with a numerical control device such as CNC, as well as in machine-modules built on the basis of the machines of this group.

Claims (3)

1. Устройство дл  автоматического контрол  и управлени  процессом реза35 ни  на станках с ЧПУ, содержащее процессор, соединенный каналами обмена информацией с блоком пам ти и с блоком св зи со станком и подключенный входами к аналого-цифровому1. A device for automatic control and management of the cutting process 35 on CNC machines, containing a processor connected to the communication channel with the memory unit and the communication unit with the machine and connected by inputs to the analog-digital 40 преобразователю, приводы подачи и главного движени  органоц. станка, а также блок измерени  составл ющих си резани , включающий в себ  датчики радиальной и тангенциальной состав-40 transducer, feed drives and main movement organoz. machine tool, as well as a component measurement unit, including radial and tangential component sensors 45 л ющих сил резани , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем формировани  управл ющих сигналов с учетом величины вьщвижени 45 cutting forces, characterized in that, in order to extend the functionality by generating control signals taking into account the magnitude of the movement 50 шпиндельного узла и параметров оправки и повьш ени  точности измерени  вибраций в зоне резани , в него введен блок контрол , а также блоки преобразовани  составл ющих сил реза-50 of the spindle assembly and parameters of the mandrel and increasing the accuracy of measuring vibrations in the cutting zone, a control unit is introduced into it, as well as blocks for converting the component cutting forces 55 «и  и амплитуды вибраций шпиндел  и 55 "and the vibration amplitudes of the spindle and «и  и амплитуды вибраций шпиндел  и "And and the vibration amplitude of the spindle and датчик выдвижений: шпиндел , при этом перва  группа входов Задание блока контрол  соединена с выходами блокаadvancement sensor: spindle, with the first group of inputs The task of the control unit is connected to the outputs of the unit а втора  1and the second 1 группа блока конcon block group св зи со станком, входов Текущее состо ние трол  соединена с выходами блоков преобразовани  амшштуды вибрации шпиндел  и составл ющих сил резани  соответственно, первьй выход блока контрол  соединен с приводом подачи, а второй с входом блока св зи со станком, первые входы блоков преобразовани  амплитуды вибраций и составл ющих сил резани  соединены с выходами блока измерени  составл ю1цн:х сил резани , вторые и третьи входы этих блоков соединены соответственно между собой, а третьи входы этих блоков соединены с блоком св зи со станком, выхс1Д датчика выдвижени  шпиндел  соединен с первым входом аналого- цифрового преобразовател  и вторыми входами блоков преобразовани  туды вибраций и составл ющих сил резни , кроме того входы Текущее состоние блока контрол  соединены с вторыми входами аналого-цифрового преоб разовател , причем привод главного движени  соединен с блоком св зи со станком.connection with the machine, inputs The current state of the trolley is connected to the outputs of the spindle vibration transducer units and the component cutting forces, respectively, the first output of the control unit is connected to the feed drive, and the second to the input of the communication unit with the machine, the first inputs of the vibration amplitude conversion units and the component cutting forces are connected to the outputs of the measuring unit: yu: c cutting forces, the second and third inputs of these blocks are connected respectively to each other, and the third inputs of these blocks are connected to the communication unit with the machine The spindle extension outflow sensor is connected to the first input of the analog-digital converter and the second inputs of the conversion unit of vibration and component slaughter forces, besides the inputs of the current state of the control unit are connected to the second inputs of the analog-digital converter, and the main motion drive is connected to communication unit with the machine. 2. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что блок преобразовани  амплитуды вибраций выполне в виде последовательно соединенных управл емого полосового фильтрадуси- лител  с регулируемым коэффициентом усилени , детектора, первого фильтра нижних частот, узла вьщелени  переменной составл ющей сигнала, узла дифференцировани , первого компаратора нулевого уровн , первого выпр ми- тел , первого диодного ограничител  и первого формировател , а также содержит второй компаратор нулевого уровн , третий компаратор нулевого уровн , два выпр мител , два диодных ограничител , три формировател  два элемента И, RS-триггер, амгши- тудный детектор, второй фильтр нижни частот, узел выборки-хранени , приче выход детектора соединен с первым входом амплитудного детектора, выход первого формировател  подключен к первому входу первого элемента И,выход которого подключен ко второму входу амплитудного детектора, а выход узла вьщелени  переменной составл ющей сигнала через последовательно соединенные второй компаратор нулевого уровн , второй выпр митель,второй диодный ограничитель и второй форми2. An apparatus according to claim 1, characterized in that the amplitude-amplitude conversion unit is designed as a series-connected controlled bandpass filter amplifier with an adjustable gain factor, a detector, a first low-pass filter, a variable component node, a differentiation unit, the first a zero level comparator, a first rectifier, a first diode limiter, and a first shaper, and also contains a second zero level comparator, a third zero level comparator, two l, two diode limiters, three drivers, two elements, AND, RS trigger, amplitude detector, second low-pass filter, sampling-storage unit, and the detector output is connected to the first input of the amplitude detector, the output of the first driver is connected to the first input of the first element And, the output of which is connected to the second input of the amplitude detector, and the output of the variable component component of the signal through the second zero level comparator connected in series, the second rectifier, the second diode limiter and the second oh form 10ten 1515 2020 2525 31485 31485 рователь св зан с S-входом RS-триг- гера, выход которого.соединен со вторьп-1 входом первого элемента И, кроме того выход первого фильтра нижних частот подключен к первому входу третьего компаратора, выход которого через последователь о соединенные третий выпр митель, третий диодный ограничитель, второй элемент И и третий формирователь соединен с R-BXO- дом RS-триггера, при этом выход второго диодного ограничител г  подключен ко второму входу второго элемента И, а выход амплитудного детектора соединен со входом второго фильтра нижних частот, которого св зан с первым входом узла выборки-хранени  и  вл етс  выходом блока преобразовани  амплитуды вибраций, выход второго формировател  св зан со вторым вхо- .дом узла выборки-хранени , выход которого соединен со вторым входом третьего компаратора, первый вход полосового управл емого фильтра  вл етс  первьм входом блока преобразований амплитуды вибраций, вторым и третьим входами которого  вл етс  второй и третий входы полосового управл емого фильтра, соединенные соответственно со вторым и третьим входами усилител  с регулируемым коэффициентом усилени .The rover is connected to the S-input of the RS-flip-flop, the output of which is connected to the second-1 input of the first element AND, besides the output of the first low-pass filter is connected to the first input of the third comparator, the output of which through the third diode limiter, the second element And and the third driver are connected to the R-BXO-house RS-flip-flop, the output of the second diode limiter g is connected to the second input of the second element And, and the output of the amplitude detector is connected to the input of the second low-pass filter, which is connected to the first input of the sampling-storage unit and is the output of a vibration amplitude conversion unit, the output of the second shaper is connected to the second input of the sampling-storage unit, the output of which is connected to the second input of the third comparator is the first input of a vibration amplitude conversion unit, the second and third inputs of which are the second and third inputs of a band-pass controlled filter, connected respectively to the second and third inputs of the amplifier with Rui gain coefficient. 3.Устройство по П.1, о т л и - чающеес  тем, что блок преобразовани  составл ющих сил резани  содержит последовательно соединенные фильтр нижних частот и усилитель с регулируемым коэффициентом усилени , причем вх од фильтра нижних частот  вл етс  первым входом блока преобразовани  составл ющих сил резани , второй и третий входы усилител  с регулируемым коэффициентом усилени   вл ютс  соответственно вторым и третьим входами блока преобразовани  составл ющих сил резани , выходом которого  вл етс  выход усилител  с регулируемым коэффициентом усилени .3. The device of Claim 1, which is that the conversion unit of the component cutting forces comprises a series-connected low-pass filter and an amplifier with an adjustable gain factor, the input of the low-pass filter being the first input of the conversion part block cutting forces, the second and third inputs of the amplifier with an adjustable gain factor are respectively the second and third inputs of the conversion unit of the component cutting forces, the output of which is the output of the amplifier with an adjustable coefficient gain ratio. 4,Устройство по П.1, отличающеес  тем, что блок контрол  содержит логический элемент, элемент ИЛИ, узел дифференцировани  и три группы элементов, кажда  из которых состоит из последовательно соединенных элемента сравнени , выпр мител  и диодного ограничител ,. выход которого подключен к соответ354, a device according to claim 1, characterized in that the control unit comprises a logic element, an OR element, a differentiation node, and three groups of elements, each of which consists of a series-connected comparison element, a rectifier and a diode limiter,. the output of which is connected to 35 4040 4545 5050 5555 П123П123 ствующему входу элемента ИЛИ, первый и второй входы логического элемента  вл ютс  соответствуюищми входами первой группы входов блока контрол , выход логического элемента  вл етс  первым выходом блока контрол , третий вход логического элемента соединен с выходом элемента ИЛИ и  вл етс  вторым выходом блока контрол , первые входы элементов сравнени the input of the OR element, the first and second inputs of the logic element are the corresponding inputs of the first group of inputs of the control unit, the output of the logic element is the first output of the control unit, the third input of the logic element is connected to the output of the OR element and the second output of the control unit comparison items 485485 1212 подключены к остальным входам первой группы входов блока контрол , вторые входы первого и второго элементов сравнени  соединены с соответствующими входами второй группы входов блока контрол , второй вход второго элемента сравнени  подключен через узел дифференцировани  ко второму входу третьего элемента сравнени .connected to the remaining inputs of the first group of inputs of the control unit, the second inputs of the first and second comparison elements are connected to the corresponding inputs of the second group of inputs of the control unit, the second input of the second comparison element is connected through the differentiation node to the second input of the third comparison element. Входы Задание Inputs Quest тt текущее состо ние current state SnoSbi „jaSctntji 1SnoSbi „jaSctntji 1 DTlDTl OTitOtit orWorW
SU843787225A 1984-09-04 1984-09-04 Device for automatic checking and controlling of process for cutting by means of numerically controlled machine tool SU1231485A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843787225A SU1231485A1 (en) 1984-09-04 1984-09-04 Device for automatic checking and controlling of process for cutting by means of numerically controlled machine tool

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843787225A SU1231485A1 (en) 1984-09-04 1984-09-04 Device for automatic checking and controlling of process for cutting by means of numerically controlled machine tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1231485A1 true SU1231485A1 (en) 1986-05-15

Family

ID=21137196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843787225A SU1231485A1 (en) 1984-09-04 1984-09-04 Device for automatic checking and controlling of process for cutting by means of numerically controlled machine tool

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1231485A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8102278B2 (en) 2002-11-15 2012-01-24 Vega Grieshaber Kg Wireless communication

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US № 3819916, -кл. В 23 Q 11/00, 1974. Авторское свидетельство СССР №709325, кл. В 23 Q 15/00, 1977. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8102278B2 (en) 2002-11-15 2012-01-24 Vega Grieshaber Kg Wireless communication

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0177154B1 (en) Method and apparatus for discriminating cutting state from non-cutting state in machine tool
US4514797A (en) Worn tool detector utilizing normalized vibration signals
EP0119680B1 (en) Apparatus for monitoring tool life
JP2518457B2 (en) How to synchronize the feed axis of the lathe
US4441103A (en) Unusual vibration transducer apparatus in machine tools
EP0431818B1 (en) Apparatus for detecting machining conditions in a machine tool
JPH07186007A (en) Control device for machine tool
SU1231485A1 (en) Device for automatic checking and controlling of process for cutting by means of numerically controlled machine tool
CN112180839A (en) Motor information acquisition system
EP0165482A2 (en) Tool monitoring system
Dini et al. Tool condition monitoring in end milling using a torque-based sensorized toolholder
GB2133881A (en) Apparatus for monitoring tool life
CN116140658A (en) Method for restraining self-excited vibration of rod parts in turning through ultrasonic vibration
JPS62246408A (en) Control method for deep hole drilling cycle
US10503142B2 (en) Method and device for controlling a milling machine
DE3121451A1 (en) Vibration-measuring transducer for unusual vibrations of a machine tool
EP0566853A2 (en) Method and apparatus for dressing a grinding wheel
JP3105537B2 (en) Abnormality prediction device and method for rotary tool
SU1414567A1 (en) Method of optimization of the cutting process
JP2520018B2 (en) Processing load monitoring method and apparatus
JPS63200944A (en) Feed speed controller in cutting machine tool
JP3089126B2 (en) Tool abnormality detection device
SU1108393A1 (en) Control device for machine tool with extending spindle
JPH06238561A (en) Determination of dressing timing for grinding wheel
Ikezaki et al. Cutting force measurement of a rotating tool by means of optical data transmission