SU484939A1 - Устройство дл определени износа инструмента - Google Patents

Description

УСТРОЙСТВО дл  ОПРЕДЕЛЕНИЯ

(54) ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТА

Изобретен 1е касаетс  станкостроени , Известны устройства дл  определени  износа инструмента в процессе резани  по анализу спектра его вибраций, снабженные датчиком вибраций типа акселерометра,

установленного на режущем инструменте, усилительными, фильтрующими, детектирующими и пороговыми элементами. Однако точность из-тза вли ни  вариаций режимов резани  (особенно скорости резани ), а также из-за чувствительности к флуктуа-

ПИЯМ низкочастотной части спектра вибраций низка .

Целью изобретени   вл етс , во-первых , увеличение точности работы устрой- ства путем анализа перераспределени  резонансных частот у неизношенного и изношенного инструмента во вторых, увеличение диапазона вариаций режимов резани  без потери точности измерени  путем ста- билизации общего уровн  напр жени  на вы ходе предварительного усилител , в-третьих , получение дискретного вида информаци об износе применени  ее в цифровых

I системах программного управлени  стан

ками путем установки на выходе сумматора пороговых элементов. Это достигаетс  тем, что сигнал об износе формируетс  в виде разности двух интегральных нормированных значений напр жений, сн тых с полосовых фильтров, настроенных на резонансные частоты изгибных колебаний неизношенного и изношенного до критического значени  инструмента. Дл  этого устройство имеет фильтр, который выдел ет сигнал от датчика вибраций, лежащий в пределах двух собственных частот системы инструмент-зона резани , усилитель с регулируемым коэффициентом усилени , охваченным отрицательной обратной св зью, нормирующей резонансную амплитуду на иыходе усилител  , два узкополосных фильтра настроенные на резонансные частоты вибраций соответственно неизношенного и нзнощенного до критического значени  инструмента; пороговые элементы - триггеры Шмитта, настроенные на срабатывание от {)азличных уровней сигнала, несущего информацию об износе инструмента. Дл  определени  износа примен етс  пьeзoэлeк рический датчик - акселератор колебаний инструмента. Чкспо пороговых элементов - триггеров, осушествл5поцшх дискретный выход информации об износе, принимаетс  исход  из конкретных требований к точнос ти и широте диапазона работы устройства Предлагаемое устройство повышает точнос измерени  и расшир ет диапазон режимов резани , при которых происходит измерени износа. Дискретный выход информации поз вол ет использовать устройство в различных системах контрол  износа инструмента . На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства) на фиг. 2 - статическа  частотна  характеристика узкополосных фильтров вместе с суммируюшим устройст вом. Устройство дл  определени  износа инструмента 1 (см.фиг.l) имеет датчик пьезоэлектрический акселерометр 2, уста новленный на режущем инструменте 1 или его державке. Выход датчика соединен с предварительным усилителем 3 специальным экранированным кабелем. Выход пред варительного усилител  3 соединен с активным фильтром 4, выполненным так, чт си; 1ал на его выходе не затухает в пре- долах двух резонансных частотК foj) Причем частота / (см.фиг.2 ) соответствует одной из резонансных частот изгниаых колебаний неизношенного инструмента , а частоте Q -частоте инструмента , изношенного до критического состо ни . За указанными пределами сигнал на выходе фильтра сильно затухает. Выход фильтра 4 через суммирующее устройство соединен с усилителем 5, имеющим регулируемый коэффициент усилени . В суммирующем устройстве складываютс  сигналы фильтра 4 и блока 6, осушес- вл ющего параметрическую отрицательную обратную св зь дл  поддержани  посто нного уровн  сигнала на выходе усилител  5. Выход усилител  5 соединен со вх дами двух узкополосных фильтров 7 и 8. Выход фильтра 7, настроенного на часто yfoi соединен с детектирующим блоком 9 и со сглаживающим фильтром 1О. Выход фильтра 10 соединен с сумматором 11. Аналогично выход фильтра 8, настроенного на частоту , соединен с дет ктором 12, фильтром 13 и сумматором 1 Bi.ixoa сумматора 11 соединен с блоком лороговых элементов i4 типа триггеров Шмитта, настроенных на с рабатываШ1е при различных уровн х сигнала. Выходы пороговых элементов несут информацию,. б износе режущего инструмента и мо- j ут быть соединены с различными прибоами регистрировани  и систем ими упавлени  процессом резани . Предаагаемое устройство работает следующим образом. Датчик 2 виб1заций воспринитиает шум инструмента 1 при резании, преобразованный оператором системы СПИД. Интенсивность щума инструмента и вре составл ющие спектра напр жений на выходе датчика завис т от скорости резани . Сигнал датчика усиливаетс  в предварительном усилителе 3. Активным фильтром 4 из него выдел етс  наиболее информативный участок . .спектра, имеющий две собственные резо- i нансные частоты (, соответственно неизнощенного и изношенного инструмента (.кгц). Выделенный участок спектра затемнормируетс  с помощью усилител  5 с регулируемым коэффициентом усилени  и блоком параметрической обратной св зи 6, осуществл ющим изменение коэффициента усилени  усилител  5. Стабилизаци  максимального уровн  сигнала на выходе усилител  5 позвол ет избавитьс  от вда ни  нестабильности амплитуды вибраций при вариаци х режимов резани5. Причем применение автоматического регулировани  уровн  сиг нала не измен ет соотнощени  между отдельными амплитудами спектра. Получением нормированного по уровню сигнала заканчиваетс  предварительна  обработка информации, цель которой - расширить диапазон вариаций режимов резани , при которых возможно изме)ение степени износа инструмента без уменьщени  точности. Нормированный сигнал с выхода усилител  5 подаетс  на два параллельно включенных активных узкополосных фильтра 7 и 8, настроенных на резонансные частоты JQ J у. Затем сигналы по двум параллельным каналам детектируютс  в блоках 9 и 1 , сглаживаютс  фильтрами 10 и 13 и поступают I дл  вычитани  н а сумматор 11. На фиг. 2 дана статическа  частотна  характеристика преобразовани  напр жений в двух параллельных каналах. Пунктирными лини ми показань характеристики f,cooTBeTCTBeHHo 7 8, J.O и 8.. , 12, 13. Если инструмент на изношен, спектр сигнала на выходе в усилителе 5 определ етс  в основном амплитудами, расположенными в районе /Q, и поэтому на выходе 11 име. максимальное напр жение положительной пол рности. По мере износа спектр на выходе усилител  5 перераспредел етс  так, что основной сигнал смещаетс  в сторону . В результате | этого напр жение на выходе 11 уменьшает до нул . При максимальном иэносе. определ етс  амплитудами, и -на выходе су матора он имеет максимал 1Ье напр жение . отрицательной: пол рности , Полоса про пускани  фильтра 4 выбираетс , в пределах ( ,. / vctoJcc. ) f поэтому на выходе усилител  5 по вл етс  сигнал, измен ющийс  лишь в этом частотном диапазоне. Благодар  установке фильтров 10 и 13 удает с  избе  ать случайных девиаций частоты шума резани  в рассматриваемом диапазо не частот. Путем варьировани  добротности фильтров 7 и 8 добиваютс  практически линейной характеристики, св зывающей величину износа инструмента по задней гр ни с напр жением на выходе сумматора 11 Полученное на вьхходе сумматора 11 напр жение подаетс  на систему пороговы с устройств триггеров Шмитта, настроенных на срабатьдвание при различных уровн х Ъигнала. Так опозновательным методом или после проведени  тарироврчных экспе риментов осуществл етс  градуирование .каждого триггера в единицах износа. Градуирование можно осуществл ть как по длине изнощенной фаски на инструменте, так и по ее площади. Именно эти величины наиболее точны в выходной информации I устройства. В результате отсутстви  помех со стороны системы СПИД за счет настройки полэсовых фильтров на резонансные частоты в диапазоне выще 2 О кгц .точность устройства увеличилась. Диапазон .режимов резани , при которых происходит I измерение износа инструмента, значительно расщирен. 7 м eV и 3 о б р ejr е н и  . ДЛЯ определени  износа инструмента в процесса резани  по анализу спектра его виораций, снабженнр датчиком вибраций типа акселерометра, установленного на режущем инструменте, усилительными , фильтрующими, детектирующими . и пороговыми элементами, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  чувствительности, и помехозащишенности измерени , датчик вибраций через усилитель с регулируемым, коэффициентом соединен с двум  избирательными узкополосными параллельными фильтрами, настроенными на собственные частоты изгибны; колеба- НИИ, соответственно неизношенного и изно- щенного до критического..значени  инструмента , при этом выходы фильтров через детектирующие и сглаживающие элементы включены на сумматоре встречно. 2.Устройство по П.-1, о т л и ч а ющ е е с   тем, что, с цель|о расширени  пределов режимов резани , при которых возможно измерение износа инструмента, выход и вход усилител  сондинен с блоком отрицательной обратной св зи. 3.Устройство по П.1, о т л. и ч а ющ е е с   тем, что, с целью получени  i информации об износе инструмента в диск- ретной форме выход сумматора соединен с параллельными пороговыми элементами, настроенными на срабатывани  от сигналов различного уровн .