SU1291292A1

SU1291292A1 - Method and apparatus for monitoring tool condition

Info

Publication number: SU1291292A1
Application number: SU843780767A
Authority: SU
Inventors: Сергей Маркович Палей; Олег Владимирович Рыбасенко; Михаил Юльевич Евстегнеев
Original assignee: Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1987-02-23

Abstract

Изобретение относитс к облас- ти обработки металлов резанием и Может быть использовано на токарных станках с ЧПУ дл контрол поломки резца. Цель изобретени - расщиреиие области применени и повьппение надежности контрол за счет исключени вли ни внешних условий. Сущность способа заключаетс в том, что сливна стружка при неизменном режиме резани и при неизменной геометрии- режущей части инструмента сходит в определенном направлении. Изменение с S а с 9вв.1The invention relates to the field of metal cutting and can be used on CNC lathes to control cutter breakage. The purpose of the invention is to expand the field of application and control reliability by eliminating the influence of external conditions. The essence of the method is that the drain chips at a constant cutting mode and at a constant geometry - the cutting part of the tool converges in a certain direction. Change from S and from 9vb.1

Description

2929

исправлени схода будет свидетельствовать об изменении геометрии режущей части инструмента. Самопроизвольное .изменение геометрии вл етс поломкой инструмента,,Дл осуществлени способа использовано устрой- ство, в котором на резцедержке установлены два дугообразных кронштейна 6 и 7 с датчиками 5 наличи стружки.correction of a descent will indicate a change in the geometry of the cutting part of the tool. Spontaneous geometry change is a tool breakage. A device was used to implement the method, in which two arcuate brackets 6 and 7 with shaving sensors 5 are installed on the tool holder.

1 , .one , .

Изобретение относитс к обработке металлов резанием с образовани- ем сливной стружки и может быть использовано преимущественно на токарных станках с ЧПУ,5The invention relates to metal cutting with the formation of drain chips and can be used mainly on CNC lathes, 5

Цель изобретени - расширение области применени и повышение надежности контрол за счет исключени вли ни внешних условий,The purpose of the invention is to expand the scope and increase the reliability of control by eliminating the influence of external conditions,

На фиг, 1 показана обща схема Ю предлагаемого устройстваi на фиг,2 - вид А на фиг, 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг, 1 (вьшолнение .датчиков виде трансформатора); на фиг, 4 - азрез В-В на фиг, 3; на фиг, 5 - 15 азрез Б-Б на фиг, 1 (выполнение атчиков в виде пневмопреобразовате- ей); на фиг, 6 - узел I на фиг, 5; на фиг, 7 - разрез Б-Б на фиг, 1 (использование в качестве датчиков воз- 20 ушных конденсаторов) ,FIG. 1 shows a general scheme of the Yu of the proposed device i in FIG. 2, view A in FIG. 1; FIG. 3 is a section BB in FIG. 1, (embodiment of the sensors as a transformer); FIG. 4 shows the B-B incision in FIG. 3; FIGS. 5 to 15; FIG. 1B, FIG. 1, (performance of atchiki in the form of pneumatic conversion); Fig 6 is the node I of Fig 5; FIG. 7 is a section bb of FIG. 1, (use of air capacitors as sensors),

Сущность способа заключаетс в том, что сливна стружка при неизменном режиме -резани (главным образом при неизменной глубине резани ) и при неизменной геометрии режущей части инструмента сходит в определенном направлении. Если режим резани не измен етс , а измен етс направление схода стружки, то это свидетель-30 ствует об изменении геометрии режущей части инструмента. Самопроизвольное изменение геометрии режущей части инструмента вл етс поломкой инструмента . Таким образом, изменение на- 35 правлени схода стружки свидетельст-: вует о поломке инструмента.The essence of the method lies in the fact that the drain chips with a constant cutting mode (mainly with a constant cutting depth) and with a constant geometry of the cutting part of the tool go in a certain direction. If the cutting mode does not change, but the direction of chip flow changes, this indicates a change in the geometry of the cutting part of the tool. A spontaneous change in the geometry of the cutting part of the tool is a tool breakage. Thus, a change in the direction of chip flow testifies to a tool breakage.

Устройство дп контрол при обработке детали 1 резцом 2 с режущей пластиной 3 (с образованием стружки 4) содержит датчики 5 наличи струж292The device dp control when processing parts 1 by cutter 2 with a cutting plate 3 (with formation of chips 4) contains sensors 5 for the presence of chips 292

св занными с устройством ЧПУ. Кронштейны установлены с зазором дл прохода между ними стружки. В качестве датчиков могут быть использованы: трансформат ор с двум дугообразными параллельными рмами, пневмо- электрические преобразователи, а также воздушные конденсаторы, 2 с,п, ф-лы, 3 3,п, ф-лы, 7 ил,connected with the CNC device. The brackets are installed with a clearance for the passage between the chips. The following sensors can be used as sensors: a transformer op with two arcuate parallel rmams, pneumatic-electric converters, as well as air condensers, 2 s, n, f-ly, 3 3, n, f-ly, 7 il,

ки, размещенные по дуге, центром которой вл етс вершина режущей пластины 3, Приемные части датчиков размещены на кронштейне 6, а передающие - на кронщтб;йне 7, Оба кронштейна закреплены в корпусе 8, который крепитс к резцедержке 9, Кронг- штейны 6 и 7 расположены с зазором 1U, обеспечиваюц им свободный проход стружки 4 между ними, и с внутренней стороны защищены от повреждени стружкой.ki placed along an arc, the center of which is the top of the cutting plate 3, the receiving parts of the sensors are placed on the bracket 6, and the transmitting parts are mounted on the bracket; on the 7th; both brackets are fixed in the housing 8, which is attached to the cutter holder 9, the Kronsteins 6 and 7 are arranged with a gap of 1U, providing them with a free passage of the chips 4 between them, and are protected from the inner side from damage by chips.

При выполнении датчиков в виде трансформатора оба кронштейна вл ютс рмами 11 и 12 шихтованного сердечника многостержневого трансформатора . Длинный стержень 13 трансформатора закреплен в корпусе 8, На стержне 13 расположена первична .обмотка 14, питаема источником 15 синусоидального , неизменного по амплитуде и частоте напр жени . Остальные короткие стержни 16 трансформатора выполнены на рме 11с равным шагом и направлены к рму 12, Между торцами стержней 16 и рмом 12 имеетс воздушный зазор 10, На стержн х 16 расположены вторичные обмотки 17, соединенные с системой 18 ЧПУ автономно друг от друга. Торцы стержней 16, рмо 12 и обмотки 14 и 17 защищены от повреждени стружкой 4,проход щей через зазор 10, экраном 19,When performing sensors in the form of a transformer, both arms are the frames 11 and 12 of the laminated core of a multi-core transformer. The long terminal 13 of the transformer is fixed in the housing 8. The primary winding 14 is located on the terminal 13, fed by a sinusoidal source 15, constant in amplitude and frequency of the voltage. The remaining short rods 16 of the transformer are made on the rom 11 with equal pitch and directed to the rm 12. Between the ends of the rods 16 and rom 12 there is an air gap 10. On the rods x 16 there are secondary windings 17 connected to the CNC system 18 autonomously from each other. The ends of the rods 16, PMO 12 and windings 14 and 17 are protected from damage by chips 4 passing through the gap 10, screen 19,

Дл обеспечени автономности магнитных цепей стержней в электромагнитном отношении экран выполнен из неферромагнитного материала, наприме из минералокерамики ВОК-60, Дл того , чтобы удалить из магнитной цепи лишние магнитные сопротивлени , вызванные неферромагнитным экраном.In order to ensure the autonomy of the magnetic circuits of the rods, the screen is made of a non-ferromagnetic material, for example, from the mineral ceramics of the WOK-60, in order to remove excess magnetic resistances caused by a non-ferromagnetic screen from the magnetic circuit.

в нем вдоль осей стержней 16 расположены вставки 20 из ферромагнитного материала, например из стали Г13in it along the axes of the rods 16 are placed inserts 20 of ferromagnetic material, for example of steel G13

Использование предлагаемого устройства предполагает обработку деталей из ферромагнитного материала.The use of the proposed device involves the processing of parts made of ferromagnetic material.

В другом случае используют пневматические сигналы дл св зи между приемными и передающими част ми датчиков наличи стружки. При этом на резцедержке закреплены- два кронштейна 21 и 22, имеющие вид параллельных дуг. Кронштейны расположены с зазором 10,In another case, pneumatic signals are used to communicate between the receiving and transmitting parts of the chip sensors. At the same time on the reztsederzhke secured two brackets 21 and 22, having the form of parallel arcs. The brackets are located with a gap of 10,

Таким образом, кронштейны 21 иSo the brackets 21 and

22одновременно выполн ют роль экранов , защищающих датчики от повреждени стружкой. В обеих част х вьтол- нены дугообразные р ды отверстий22, at the same time, they act as screens protecting the sensors from chip damage. Both parts have arcuate rows of holes

23и 24, расположенные один напроти другого, К отверсти м 23, вл ющимис передающими, примыкают сопла пневмосети 25, К отверсти м 24 прим кают входные сопла 26 пневмоэлектри ческих преобразователей мембранного типа, Пневмоэлёктрические преобразователи собраны в одном корпусе, состо щем из диэлектрических секций 27, ст нутых щпильками 28, имеющими дугообразную форму. Между секци ми зажимаютс мембраны 29, в которые вставлены контакты 30 На стенках секций расположены контакты 3123 and 24, located one in front of the other, To the openings 23, which are transmitting, are adjacent pneumatic net nozzles 25; To openings 24, there are inlet nozzles 26 of pneumatic-electric transducers of the membrane type; , arcuate pin 28, having an arched shape. Between the sections are clamped membranes 29 into which contacts 30 are inserted. Contacts 31 are located on the walls of the sections.

и 32, к которым припа ны выводы 33, посредством которых контакты 31 соединены с источником 34 посто нного напр жени , а контакты 32 - с системой 18 ЧПУ.and 32, to which pins 33 are soldered, by means of which contacts 31 are connected to a constant voltage source 34, and contacts 32 to a CNC system 18.

Между контактами 30 и 32 расположена токоведуща пружина 35, прижимающа контакт 30 к контакту 31 и припа нна к контактам 30 и 32.Мембраны 29 раздел ют внутренние полости преобразователей на две части, предмембранную полость 36 и замем- бранную полость 37, сообщающуюс с атмосферой через отверстие 38, При равенстве давлений в полост х 36 и .37 контакты 30 и 31 замкнуты под действием пружины 35, Такое устройство применимо при обработке заготовок из любого материала, образующего сливную стружкуBetween contacts 30 and 32 there is a current-carrying spring 35, which presses contact 30 to contact 31 and is attached to contacts 30 and 32. The membranes 29 divide the internal cavities of the transducers into two parts, the pre-membrane cavity 36 and the self-membrane cavity 37 communicating with the atmosphere through bore 38, With equal pressures in cavities 36 and .37, contacts 30 and 31 are closed under the action of a spring 35, Such a device is applicable when processing workpieces of any material forming drain chips

В третьем случае в качестве датчиков наличи стружки использованы воздушные конденсаторы, образован-- ные пластинами 39 и 40, расположенными с зазором 10 и вьтолненными из износостойкого материала.In the third case, air condensers formed by plates 39 and 40 located with a gap of 10 and made of wear-resistant material were used as sensors for the presence of chips.

1515

912924912924

Пластина 39, размещенна нл кронштейне 41 и изолированна от него прокладкой 42, имеет дугообразную форму, вл етс общей дл всех кон- 5 денсаторов и соединена с одной изThe plate 39, placed on the bracket 41 and insulated from it by a gasket 42, has an arcuate shape, is common to all capacitors, and is connected to one of the

клемм источника 15. Пластины 40, расположенные напротив пластин 39 параллельно ей на кронщтейне 43 и изолированные от него и друг от другаthe source terminals 15. The plates 40, located opposite the plates 39 parallel to it on the armory 43 and isolated from it and from each other

пластиной 44, независимо друг от друга соединены с системой 18 ЧПУ и через резисторы 45 с общим проводом, соедин ющим вторую клемму источника 15 и систему 18 ЧПУ, plate 44, independently of each other, are connected to the CNC system 18 and through resistors 45 to a common wire connecting the second source terminal 15 and the CNC system 18,

В случае использовани трансформатора контроль поломки резца осуществл етс следующим образом.If a transformer is used, the cutter breakage is monitored as follows.

Источник 15 создает в обмотке 14 переменный синусоидальный ток, ПодSource 15 creates in the winding 14 an alternating sinusoidal current, Under

20 действием этого тока в стержне 13 возникает магнитный поток 46, мен ющийс также по синусоидальному закону . Этот поток замыкаетс через рма 11 и 12, стержни 16, вставки 20By the action of this current, a magnetic flux 46 arises in the rod 13, which also varies sinusoidally. This flow closes through the rams 11 and 12, the rods 16, inserts 20

и зазор 10, При этом в обмотках 17 наводитс ЭДС по закону электромагнитной индукции. Но из-за того, что в магнитной цепи имеетс зазор 10, величина потока 47, пронизывающего and the gap 10, In this case, in the windings 17, an emf is induced according to the law of electromagnetic induction. But due to the fact that there is a gap 10 in the magnetic circuit, the magnitude of the flux 47 penetrating

30 витки каждой обмотки 17, мала вследствие рассе ни магнитного потока и большего магнитного сопротивлени в магнитной цепи.30 turns of each winding 17 is small due to magnetic flux scattering and greater magnetic resistance in the magnetic circuit.

При по влении стружки 4 в зазореWith the appearance of chips 4 in the gap

35 10 магнитный 46 замыкаетс в основном через тот стержень 16 и те вставки 20, к которым стружка 4 расположена ближе всего. Таким образом, ЭДС индукции в обмотке 17, наход 40 щейс на этом стержне 16, больше,35 10 magnetic 46 closes mainly through that rod 16 and those inserts 20 to which chip 4 is located closest. Thus, the EMF of induction in the winding 17, which is located 40 on this rod 16, is greater

чем в других обмотках 17. Следовательно , по тому, с какой обмотки 17 по- ;ступает больший сигнал, можно судить о направлении схода стружки,than in other windings 17. Therefore, by what winding 17 a greater signal comes from, it is possible to judge the direction of chip flow,

45 Определение поломки резца производитс следуюпщм образом.45 The tool breakage is determined as follows.

При переходе на новый режим резани исправным резцом в пам ть системы 18 ЧПУ вноситс номер только тойWhen switching to the new cutting mode with a working cutter, only the number of the

50 обмотки 17, с которой поступает наибольший сигнал. Как только режим резани устанавливаетс , это значение принимаетс в качестве эталонного. Затем сигналы с обмоток 17 сравнива55 ютс с этим эталонным значением,Если отклонение номера обмотки 17 пре- вьшает заранее установленное допустимое значение, то система 18 ЧПУ вы- рабатьшает команду на замену резца.50 winding 17, which receives the largest signal. As soon as the cutting mode is established, this value is accepted as a reference. The signals from the windings 17 are then compared with this reference value. If the deviation of the number of the winding 17 exceeds a predetermined allowable value, then the CNC system 18 issues a command to replace the tool.

В случае использовани пневмодатч ков устройство работает следующим образом .In the case of pneumatic sensors, the device operates as follows.

При подаче давлени в пневмосеть 25 струи 48 воздуха из отверстий 23 устремл ютс в отверсти 24 и в полост х 36 создаетс избыточное давление . При этом контакты 30 и 31 размыкаютс и на вход системы 18 ЧПУ напр жение не подаетс . При по влении стружки 4 в зазоре 10 доступ воздуха из некоторых отверстий 23 в соответствующие отверсти 24 прекращаетс и соответствующие контакты 30 и 31 под действием пружин 35 за- мьпсаютс , на вход системы 18 ЧПУ подаетс напр жение только с тех пневмоэлектрических преобразователей , перед входными соплами .26 которых находитс стружка 4,When pressure is applied to the pneumatic circuit 25, the air jet 48 from the holes 23 rushes into the holes 24 and an overpressure is created in the cavity 36. At the same time, contacts 30 and 31 are opened and no voltage is applied to the input of the CNC system 18. When chips 4 appear in the gap 10, the air supply from some holes 23 to the corresponding holes 24 stops and the corresponding contacts 30 and 31 under the action of the springs 35 are frozen, the voltage is applied to the input of the CNC system 18 only from the pneumo-electric converters, before the inlet nozzles .26 which is chips 4,

Дальнейшее функционирование системы 18 ЧПУ аналогично дл случа использовани трансформатора,Further operation of the CNC system 18 is similar for the case of using a transformer,

В случае использовани конденса- :торов устройство работает следующим образом.In the case of using condensation: the device operates as follows.

Источник 15 создает в цеп х конденсаторов синусоидальный, неизменный по амплитуде и частоте ток.При этом на резисторах 45 падает напр жение . Поскольку воздушный зазор 10 велик, то емкостное сопротивление цепей конденсаторов велико и ток, протекающий по их цеп м, мал, Следовательно, мало и падение напр жени на резисторах 45, При по влении стружки 4 в зазоре 10 емкости кое сопротивление того конденсатора возле пластины 40 которого находитс стружка 4, меньше, чем в цеп х других конденсаторов, ток в его цепи возрастает, а следовательно, возрастает и падение напр жени на со - ответствующем резисторе 45, регистрируемое на входе системы 18 ЧПУThe source 15 creates a sinusoidal, constant in amplitude and frequency current in the capacitor circuits. The voltage drops across the resistors 45. Since the air gap 10 is large, the capacitive resistance of the capacitor circuits is large and the current flowing through their circuits is small. Therefore, the voltage drop across the resistors 45 is small. When chip 4 appears in the gap 10, the capacitance of that capacitor is near plate 40 which chip 4 is smaller than in other capacitors, the current in its circuit increases, and consequently, the voltage drop across the corresponding resistor 45, recorded at the input of the NC system 18

Дальнейща работа устройства аналогична указанному выше,.Further operation of the device is similar to the above.

Claims

Invention Formula

1, A method for monitoring the condition of a cutter by observing chips being removed, characterized in that, in order to broaden the field of application and increase the reliability of control, with an established cutting mode, the allowable sector of change of the direction of flow of the chips being removed is determined

near the cutting zone by a working cutter and by changing the direction of chip flow outside the said sector with the same cutting mode during machining of the part, the critical condition of the cutter is determined,

2, A device for monitoring the state of the cutter on a CNC machine, containing autonomously chips connected to the CNC device, the presence of chips installed with equal pitch on the cutter in an arcuate row transverse to the expected chip flow near the zone

cutting, characterized in that, in order to expand the field of application and ensure the reliability of control, each sensor consists of opposite parts of the transmitting and receiving parts, and arranged with a gap to ensure free passage of chips between them,

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that a transformer with two parallel arcuate frames connected by a long rod to the primary winding is used as chip sensors, the first frame is perpendicularly parallel to the second frame and equal to the second frame short rods with secondary windings, the ends of short rods and the second rome are made of two shields made of non-ferromagnetic material with through ferromagnetic inserts, located (opposite the ends of short st rzhney and adjacent respectively to the ends of the second and rmuo

4, the device according to claim 2, characterized in that the transmitting parts of the sensors are made in the form

pneumatic outlet nozzles installed in the holes of the first arc-shaped bracket, and the sensor receiving parts are made in the form of pneumatic-electric transducers inlet nozzles located in the holes of the second arc-shaped bracket, both of which are fixed to the cutting rod and made of wear-resistant material,

55

5, The device according to p. 2, of which is e e. The fact that as the sensors used air capacitors, the plates of which you 712912928

They are made of wear-resistant long-range material, unchanged in amplitude, and connected to a sinus source and voltage frequency.

Type A

Fie.2

Bv

- about

lf7

FIG.

25

I III I I I 2 232622 27 Ts823 Yu 37

5

3S

36

(y & eJlU49HD)

J3 x 7

B b

15

Compiled by A. Semenov Editor I. Shulla Tehred I. Popovich

Order 79/13. . Circulation 976 Subscription

VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries. 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5

Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

.7

Proofreader T. Kolb