SU958039A1

SU958039A1 - Apparatus for measuring cutting tool wear

Info

Publication number: SU958039A1
Application number: SU803009486A
Authority: SU
Inventors: Валерий Юрьевич Дмитриев; Анатолий Николаевич Ткаченко; Вилор Лаврентьевич Заковоротный; Георгий Георгиевич Палагнюк; Валентин Иванович Турчин; Леонид Михайлович Третьяков; Анатолий Борисович Брюхнов; Анатолий Юрьевич Кирицев; Вадим Григорьевич Бегун; Евгений Иосифович Цюкшо
Original assignee: Предприятие П/Я В-2084; Ростовский-На-Дону Институт Сельскохозяйственного Машиностроения
Priority date: 1980-12-01
Filing date: 1980-12-01
Publication date: 1982-09-15

Description

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом механической обработки изделий и может быть использовано, например, для определения размерного износа инструмента в процессе резания. ⁵ The invention relates to automatic control of the process of machining products and can be used, for example, to determine the dimensional wear of the tool during cutting. ⁵

Известно устройство для определения величины износа инструмента, содержащее преобразователь вибраций, установленный на инструменте.и связанный через согласующий блок с ЭВМ[1.]_A device for determining the value of tool wear, containing a vibration transducer mounted on the tool. And connected through a matching unit with a computer [1.] _

Недостатком такого устройства является то, что оно содержит ЭВМ, что усложняет конструкцию и повышает его стоимость·. _JS The disadvantage of this device is that it contains a computer, which complicates the design and increases its cost ·. _Js

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее преобразователь вибрации, подключенный к нему предварительный усилитель, η измерительных каналов, подключен- jq ных к выходу предварительного широкополосного усилителя, каждый из которых содержит фильтр на входе, блок сравнения и регистратор £2].Closest to the invention is a device containing a vibration transducer, a preamplifier connected to it, η measuring channels connected jq to the output of a preliminary broadband amplifier, each of which contains an input filter, a comparison unit and a recorder £ 2].

Недостатком известного устройства является невозможность его непосредственного использования для определения величины размерного износа режущего инструмента.A disadvantage of the known device is the inability to use it directly to determine the size wear of a cutting tool.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.The aim of the invention is to expand the functionality of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразователь вибрации, подключенный к нему предварительный широкополосный усилитель, п измерительных каналов, подключенных к выходу предварительного широкополосного усилителя, каждый из которых содержит фильтр на входе, блок сравнения и регистратор, предварительный широкополосный усилитель и фильтры выполнены управляемыми, снабжено.кварцевым генератором, подключенным к нему блоком задания частоты, блоком автоматической настройки частоты, первым выходом, связанным со вторым входом блока за- ³ . 95 дания частоты, электронным ключом, первым входом подключенным ко второму выходу блока автоматической настройки частоты, выходом - к управляющему входу предварительного широкополосного усилителя, сумматором нечетных гармоник, выходом подключенным ко второму входу электронного ключа, блоком задания начальных условий, первым входом соединенным с третьим выходом блока| автоматической настройки частоты, выходом - с первым входом блока сравнения, сумматором четных гармоник, выходом связанным со вторыми входами блоков сравнения и задания начальных условий, каждый из η измерительных каналов содержит подключенную к выходу перестраиваемого фильтра последовательную цепь из детектора со встроенным интегратором и масштабного усилителя, каждый из п каналов, начиная со второго, содержит блок деления частоты, подключенный выходом к управляемому .входу перестраиваемого фильтра, входом - к выходу блока задания частоты, перестраиваемый фильтр первого канала соединен управляемым входом с выходом блока задания частоты, каналы, регистрирующие четные гармоники, связаны с входами сумматора четных гармоник, каналы, регистрирующие нечетные гармоники- с входами сумматора нечетных гармоник, η-й канал связан выходом со вторым входом блока автоматической настройки частоты.This goal is achieved by the fact that in a device containing a vibration transducer, a preliminary broadband amplifier connected to it, n measuring channels connected to the output of the preliminary broadband amplifier, each of which contains an input filter, a comparison unit and a recorder, a preliminary broadband amplifier and filters controlled, equipped with a quartz oscillator, a frequency setting unit connected to it, an automatic frequency tuning unit, the first output associated with about the second input of the block - ³ . 95 frequency, by an electronic key, the first input connected to the second output of the automatic frequency control unit, the output to the control input of the preliminary broadband amplifier, the odd harmonics adder, the output connected to the second input of the electronic key, the initial condition setting unit, the first input connected to the third output block | automatic frequency adjustment, with an output - with the first input of the comparison unit, an even harmonic adder, an output connected to the second inputs of the comparison units and setting initial conditions, each of the η measuring channels contains a serial circuit connected to the output of the tunable filter from the detector with an integrated integrator and a scale amplifier, each of the n channels, starting from the second, contains a frequency division unit connected by the output to the controllable input of the tunable filter, by the input to the output of the task unit frequencies, the tunable filter of the first channel is connected by a controlled input to the output of the frequency setting unit, the channels registering even harmonics are connected to the inputs of the even harmonic adder, the channels recording odd harmonics are connected to the inputs of the odd harmonics adder, the ηth channel is connected by the output to the second block input automatic frequency tuning.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит преобразователь 1 вибраций, установленный на режущем инструменте (на чертеже не показан) и подключенный к предварительному широкополосному усилителю 2, соединенному с η-идентичными каналами 3, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных перестраиваемого фильтра 4, детектора 5 со встроенным интегратором (на чертеже не показан) и масштабного усилителя 6. Выход η-го канала выделения основной гармоники подключен к сумматору 7 нечетных гармоник и к выходу блока 8 автоматической настройки, один из выходов которого соединен с блоком 9 задания частоты, выход которого подключен к перестраиваемому фильтру 4 первого канала и через блоки ТО последовательного депThe device comprises a vibration converter 1 mounted on a cutting tool (not shown in the drawing) and connected to a preliminary broadband amplifier 2 connected to η-identical channels 3, each of which is made in the form of a tunable filter 4 connected in series, detector 5 with an integrated integrator ( not shown) and a large-scale amplifier 6. The output of the ηth channel for extracting the fundamental harmonic is connected to the adder 7 of the odd harmonics and to the output of the automatic tuning unit 8, one of the outputs to orogo connected to the reference frequency unit 9, whose output is connected to the tunable filter 4 through the first channel and the block is sequential Dept.

4 ления частоты - к перестраиваемым фильтрам 4 последующих каналов. К блоку 9 задания частоты подключен кварцевый генератор 11.4 frequency links - to tunable filters of 4 subsequent channels. A crystal oscillator 11 is connected to the frequency setting unit 9.

Каналы, регистрирующие нечетные гармоники, подключены к сумматору 7 нечетных гармоник, выход которого соединен с электронным ключам 12, подключенным к управляемому входу 10 предварительного широкополосного усилителя 2. Электронный ключ 12 связан с блоком 8 автоматической настройки.The channels recording odd harmonics are connected to an odd harmonics adder 7, the output of which is connected to electronic switches 12 connected to the controlled input 10 of the preliminary broadband amplifier 2. The electronic switch 12 is connected to the automatic tuning unit 8.

КанЗлы, регистрирующие четные гармоники, подключены к сумматору 13 четных гармоник, выход которого соединен с одним из входов блока 14 'задания начальных условий и входом блока 15 сравнения, выход которого подключен к регистратору 16.The channels that register even harmonics are connected to an adder 13 of even harmonics, the output of which is connected to one of the inputs of the initial condition setting unit 14 'and the input of the comparison unit 15, the output of which is connected to the recorder 16.

К входу блока 14 задания начальных условий подключен блок 8 автоматической настройки.An input unit 8 for setting the initial conditions is connected to an automatic tuning unit 8.

Работа устройства для измерения износа режущего инструмента осущест вляется следующим образом.The operation of the device for measuring the wear of a cutting tool is as follows.

В устройстве предусмотрено два основных режима работы: режим самообучения и режим измерения.The device has two main operating modes: self-learning mode and measurement mode.

В режиме самообучения в процессе контрольной обработки сигнал вибрации от преобразователя 1 вибрации подается на предварительной широкополосный усилитель 2, коэффициент ₃₅ которого задается постоянным, т.е. электронный ключ 12 отключается. Выходной сигнал с предварительного широкополосного усилителя 2 подается на η-идентичные каналы, которые выделяют основной, четные и нечетные гармонические составляющие сигнала.In the self-learning mode during the control processing, the vibration signal from the vibration converter 1 is supplied to the preliminary broadband amplifier 2, the coefficient _{35 of} which is set constant, i.e. the electronic key 12 is turned off. The output signal from the preliminary broadband amplifier 2 is fed to η-identical channels, which emit the main, even and odd harmonic components of the signal.

При этом выходной сигнал η-го канала выделения основной гармоники поступает в блок 8 автоматической ₄₅ настройки, который автоматически перестраивает частоту настройки пере-ι страиваемых фильтров 4 в диапазоне расположения основных частот периодической составляющей движений, вызванных силами, действующими на заднюю грань инструмента (на чертеже не показан) с помощью блока 9 задания частоты й блоков 10 последовательного деления частоты.At the same time, the output signal of the ηth channel for extracting the fundamental harmonic enters block 8 of automatic tuning ₄₅ , which automatically tunes the tuning frequency of tunable filters 4 in the range of the fundamental frequencies of the periodic component of motions caused by forces acting on the rear face of the instrument (in the drawing not shown) using block 9 to set the frequency of the th blocks 10 sequential frequency division.

Блок 8 автоматической настройки с помощью кварцевого генератора 11 определяет основную частоту периодической составляющей движений путем запоминания максимального значения ⁵ 958039 ⁴ амплитуды сигнала с выхода указанного канала, соответствующего основной частоте периодической составляющей движений и затем автоматически настраивает каналы на.эту частоту.Block 8 of automatic tuning using a crystal oscillator 11 determines the fundamental frequency of the periodic component of the movements by storing the maximum value ⁵ 958039 ^{4 of} the signal amplitude from the output of the specified channel corresponding to the fundamental frequency of the periodic component of the movements and then automatically tunes the channels to this frequency.

При этом четные и нечетные гармоники, которые выделяются перестраивае-: мыми фильтрами 9, детектируются и интегрируются детекторами 5 со встроенными интеграторами (на чертеже не ¹⁰показаны) , усиливаются масштабными усилителями 6 и поступают на сумматор 7 нечетных гармоник и сумматор 13, четных гармоник, где соответственно суммируются четные, нечетные <5 и основная гармоники.In this case, even and odd harmonics, which are distinguished by tunable ones: with our filters 9, are detected and integrated by detectors 5 with integrated integrators (not shown in the drawing ¹⁰ ), amplified by large-scale amplifiers 6 and fed to the adder 7 of odd harmonics and the adder 13, of even harmonics, where even, odd <5 and the main harmonics are summed accordingly.

В режиме измерения после настройки η-идентичных каналов блоком 8 автоматической настройки разрешает- ₅ся изменение коэффициента усиления 20 предварительного широкополосного усилителя 2 по выходному сигналу сумма·? тора 7 нечетных гармоник и основной гармоники путем включения электронного ключа 12, который поддерживает 25 постоянный уровень сигнала на выходе сумматора 7 нечетных гармоник, что обеспечивает нормирование сигнала в функции изменения суммарного значения нечетных и основной гармоник в результате изменения процесса · периодического движения при износе инструмента.In the measuring mode after setting η-identical channels automatic adjustment unit 8 razreshaet- ₅ Xia change gain 20 prior wideband amplifier 2 to the output signal of the sum ·? a torus of 7 odd harmonics and the fundamental harmonic by turning on an electronic switch 12, which maintains a 25 constant signal level at the output of the adder of 7 odd harmonics, which ensures signal normalization as a function of changing the total value of the odd and fundamental harmonics as a result of a change in the process of periodic movement during tool wear.

Начальный уровень выходного сигна-. ла сумматора 13 четных гармоник, соответствующий новому резцу, запоминается в блоке 19 задания начальных условий по сигналу блока 8 автоматической настройки после окончания обучения через промежуток времени, необходимый для прохождения переходных процессов в схеме устройства для измерения износа режущего инструмента .The initial output level is. For the adder 13 of even harmonics corresponding to the new cutter, it is stored in block 19 for setting the initial conditions according to the signal of block 8 for automatic tuning after completion of training after a period of time necessary for transient processes in the circuit of the device for measuring wear of the cutting tool.

Выходной сигнал сумматора 13 четных гармоник и блока 19 задания начальных условий поступает в блок 15 [сравнения, выходной сигнал которого, пропорциональный значению величины износа, регистрируется регистратор ром 16.The output signal of the adder 13 of even harmonics and the block 19 for setting the initial conditions is supplied to block 15 [comparison, the output signal of which, proportional to the value of the wear value, is registered by the recorder rum 16.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает измерение раз- · ⁵⁵мерного износа инструмента в широком диапазоне вариаций технологических режимов обработки как при стационарном, так и при нестационарном протекании процесса резания.Thus, the proposed device provides a measurement of · ⁵⁵ dimensional wear of the tool in a wide range of variations of the technological processing conditions both during stationary and non-stationary course of the cutting process.

Claims

Tribute frequency, electronic key, the first input connected to the second output of the automatic frequency tuning unit, output to the control input of the pre-broadband amplifier, adder and even harmonics, output connected to the second input of the electronic key, the initial conditions setting unit, the first input connected with the third output of the block: automatic tuning of the frequency; output — with the first input of the comparison block, the adder of even harmonics, the output connected to the second inputs of the comparison and reference blocks initial, each of the n measuring channels contains a serial circuit from the detector with a built-in integrator and a scale amplifier connected to the output of the tunable filter, each of the n channels, starting from the second, contains a frequency division unit connected by the output to a controlled input of the tunable filter, the input is to the output of the frequency setting block; the tunable filter of the first channel is connected by a controlled input to the output of the frequency setting block; the channels registering even harmonics are connected to the inputs even harmonics adder, channels registering odd harmonics with odd harmonic adder inputs, the nth channel is connected to the second input of the automatic frequency tuning unit. The drawing shows the block diagram of the proposed device. The device contains a vibration converter 1 mounted on a cutting instrument (not shown in the drawing) and connected to a broadband preamplifier 2 connected to n-identical channels 3 each of which is configured as a series-tunable tunable filter f, a detector 5 with built-in an integrator (not shown) and a large-scale amplifier 6. The output of the nth channel of the main harmonic isolation is connected to an adder 7 of odd harmonics and to the output of block 8 of automatic saturation, one of the outputs Secondly, it is connected to frequency setting block 9, the output of which is connected to tunable filter 4 of the first channel and through blocks 10 of sequential frequency limitation to tunable filters 1 of the following channels. A frequency register 11 is connected to block 9 of frequency setting. odd harmonics are connected to an adder 7 of odd harmonics, the output of which is connected to electronic switches 12 connected to a controllable input of a preliminary wideband amplifier 2; electronic switch 12 is connected to block B automatic settings. Kanzly recording even harmonics are connected to an adder of 13 even harmonics, the output of which is connected to one of the inputs of the initial conditions setting unit 14 and the input of the comparison unit 15, the output of which is connected to the recorder 16. The automatic tuning unit 8 is connected to the input of the initial conditions unit l4 . The operation of the tool for measuring wear of the cutting tool is as follows. The device has two main modes of operation: self-learning mode and measurement mode. In the self-learning mode during the control processing, the vibration signal from the vibration converter 1 is fed to a preliminary broadband amplifier 2, the coefficient of which is set constant, i.e. electronic key 12 is turned off. The output signal from the pre-wideband amplifier 2 is fed to n-identical channels that separate the fundamental, even and odd harmonic components of the signal. At the same time, the output signal of the p-th mainline separation channel goes to the automatic tuning unit 8, which automatically re-sets the tuning frequency of the trans-j tunable filters k in the range of the fundamental frequencies of the periodic component of the movements caused by the forces acting on the back face of the instrument (in the drawing not shown) using the frequency setting unit 9 and the frequency division blocks 10. The automatic tuning unit 8 using a crystal oscillator 11 determines the fundamental frequency of the periodic component of the movements by storing the maximum amplitude value of the signal from the output of the specified channel corresponding to the basic frequency of the periodic component of the movements and then automatically tunes the channels to this frequency. At the same time, the even and odd harmonics which are allocated by tunable filters 4, detected and integrated by detectors 5 with integrated integrators (not shown), or scale amplifiers 6 and fed to the adder 7 of odd harmonics and the adder 13, even harmonics, where the even, odd, and main harmonics respectively are summed. In the measurement mode, after tuning the n-identical channels by the automatic tuning unit 8, the amplification factor of the preliminary broadband amplifier 2 is resolved by the output signal of the sum of 7 odd harmonics and main harmonics by turning on the electronic key 12, which maintains a constant signal level at the output of the odd 7 adder harmonics, which provides signal normalization as a function of the change in the total value of odd and fundamental harmonics as a result of a change in the periodic movement of the tool with wear. The initial level of the output signal of the adder 13 even harmonics corresponding to the new cutter is memorized in block 1 of setting the initial conditions by the signal of block 8 of automatic tuning after the training is completed after a period of time necessary for the transition process in the device for measuring the wear of the cutting tool. The output signal of the adder 13 even harmonics and the unit 4 setting the initial conditions enters the comparison unit 15, the output signal of which is proportional to the wear value is recorded by the recorder 16. Thus, the proposed device provides measurement of the dimensional wear of the instrument in a wide range of variations of technological modes processing both at stationary and nonstationary course of the cutting process. Claims An instrument for measuring the wear of a cutting tool, comprising a vibration transducer, a preliminary broadband amplifier connected to it, and measuring channels connected to the output of the broadband preliminary amplifier, each of which contains an inlet filter, a comparator unit and a controller different from that the purpose of expansion is functional with capabilities, a preliminary broadband amplifier and filters are controllable, the device is equipped with a quartz oscillator, frequency setting unit, an automatic frequency tuning unit, the first output connected to the second frequency setting unit input, an electronic key, the first input connected to the second output of the automatic frequency tuning unit, the output to the control input of a preliminary wideband amplifier, an odd harmonics adder , the output connected to the second input of the electronic key, the initial conditions setting unit, the first input connected to the third output of the automatic frequency tuning unit, the output m - with the first input of the comparator unit, an even harmonics adder, an output connected to the second inputs of the comparison and initial conditions blocks, each of the n measuring channels contains a serial circuit from the detector with a built-in integrator and a large-scale amplifier, each from the n channels, starting from the second, hold the frequency division block connected by the output to the controlled input of the tunable filter, the input to the output of the frequency setting block, the tunable filter of the first anal controllably coupled to the output of the input frequency reference channels, recording the even harmonics, associated to the inputs of the adder even harmonics, channels, recording odd harmonics -c adder inputs the odd harmonics, the n-th output channel associated with vto79580398

Bxo / gOM eye block auto-present 1. US Patent No., frequency control. 235/151.3, 1972.

Sources of information, If 603505, cl. B 23 B 49/00, 1976

taken into account in examination 5 (prototype).

2. USSR author's certificate