Способ определения износа инструмента и устройство для его осуществления - SU1355371A1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к станкостроению и может найти применение на миогоинструментальных металлорежущих станках, станках с ЧПУ и автоматических линиях.

Цель изобретения - повьшение производительности труда и точности определения износа инструмента путем формирования непрерьшного сигнала учета колебаний напряжения сети и температуры электродвигателя.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - часть принципиальной схемы.

Устройство содержит производственный механизм 1 , датчик 2 тока,датчик 3 напряжения, датчик 4 температуры , регулируемый источник 5 опорного напряжения, сумматор 6, компаратор 7 первый преобразователь 8 напряжения в частоту, первый исполнительный механизм 9, второй преобразователь 10 напряжения в частоту, квадратурный фильтр 1, первый цифровой блок 12 отсчета, второй исполнительный механизм 13, второй блок 14 отсчета.

На фиг.2 приняты следующие обоз- начения: ТТ1 , ТТ2, ТТЗ - трансформа;- торы тока; VI, V2 - блоки выпрямления датчиков тока и напряжения соответственно . .

В качестве датчика 2 тока используют трансформаторы тока ТТ1, ТТ2, ТТЗ, преобразующие величину тока каждой фазы устройства в пропорциональную ей величину напряжения, в зависимости от величины нагрузки (М.) , которое вьшрямляется блоком выпрямления VI и поступает на вход суммирующей цепи, образованной резистором R1, выход которой соединен с инвертирующим входом сумматора 6 (причем выходное напряжение блока выпрямления V1-U.J пропорционально среднему значению тока на входе суммирующей цепи ) .

Датчик 3 напряжения образован напряжением питания производственного механизма 1 и блоком выпрямления V2, который включает понижающие трансформаторы . Датчик 3 напряжения образует напряжение подвижного порога срабатьшания, приложенное к неинвертирующим входам операционных усилителей А1 и А2. Для точного соответствия зависимости напряжения, снимаемого с датчика 3 напряжения требуемо

,му, производят калибровку регулировкой резистора R2.

В качестве датчика 4 температуры асинхронного двигателя производственного механизма 1 применена самонастраивающаяся мостовая схема с использованием термочувствительного элемента , выполненного в виде вынесен10 ного кремниевого транзистора с малыми значениями обратных токов насыщения через эмиттерный и коллекторный, переходы. В схеме используется пря- мопропорциональная зависимость на15 пряжения база-эмиттер кремниевого транзистора от температуры. Выходной сигнал сумматора 6 о текущем износе инструмента получают путем суммирования выходных сигналов датчика то- 20 ка и, и температуры U на инвертирующем , а выходного сигнала датчика напряжения Uy - на неинвертирующем входах операционного усилителя А1. Регулирование напряжения U-j потенцио25 метром RI и напряжения 11 потенциометром R7 осуществляют аналогично указанному при рассмотрении работы компаратора 7. Выходной сигнал компаратора 7 на продолжение работы или

30 останов производственного механизма 1 получают суммированием выходных сигналов датчиков тока U-j и температуры и на инвертирующем входе компаратора . Эти сигналы образуют верх- 35 ™ порог срабатывания компаратора Upg. Выходной сигнал датчика напряжения b lj , образующего нижний подвижный порог срабатьюания и„ , суммируП Н

ют на неинвертирующем входе компара40 тора. Напряжение сравнивают с напряжением сигнала U. , несущим информацию о задаваемом износе инструмента и снимаемым с регулируемого источника 5 опорного напряжения. На45 пряжение U-j регулируют потенциометром R1 таким образом, чтобы суммарное напряжение U-j + U удовлетворяло механической характеристике электродвигателя производственного меха50 низма I с учетом запаса по току и температуре. Напряжение U регулируют потенциометром R7 так, чтобы его зависимость от М производственного механизма 1 повторяла механичес55 кую характеристику двигателя производственного механизма 1 для среднего допустимого тока через него в зависимости от Mj, с учетом запаса по току.

, выходной сигнал О. Если на вход

Компаратор 7 имеет вход с гробиро- вания,, на котором подается сигнал от внешнего источника питания (например , от системы управления производственным механизмом 1 при запуске программы на станке с ЧПУ). При этом учитьшают, что, если на вход строби- рования подан О компаратора равен

стробирования подан сигнал +4 В, то выходной сигнал .порогового элемента ограничен уровнем 3,ЗВ. После включения строба компаратор 7 готов к

работе.

I

Выходной сигнал U,(t) первого преобразователя 8 напряжения в частоту, стабилизированный по амплитуде и про- порц;иональньй U, (t)U, cos-(o,t, приходит соответственно на первый вход квадратурного фильтра 11 и через выделитель нуля и дешифратор на счетный вход реверсивного счетчика перво20 на его входах трех сигналов: сигнала U.J, снимаемого с датчика 2 тока, величина которого пропорциональна величине нагрузки Mj,, возникающей при взаимодействии обрабатьшающего инс- го цифрового блока 12 отсчета. На

второй вход квадратурного фильтра „ ..«..м-„,х.„« .. , поступает сигнал U.(t) второго пре- трумента с обрабатьтаемои деталью;

сигнала U, снимаемого с датчика 4 температуры. При увеличении температуры производственного механизма 1

образователя 10 напряжения в частоту, стабилизированньш по амплитуде и пропорциональный и,, (t)U-cosco,t, причем значение опорной частоты второго пре- ,„ снижается его мощность п уменьшается образователя 10 напряжения в частоту - компенсации указанного сиг- устанавливают регулируемым источником опорного напряжения в зависимости от физических свойств от М., задаваемого технологией обработки или исъ

налы U.J и UT складьтаются; сигнала lS, снимаемого с датчика 3 напряжения . При уменьшении напряжения питания производственного механизма 1

опытн1к дан нГкГо5а а з ан- его мощность и М, уменьшаются (что уных сигнала U, и U поступают на противоположно по действию темпера 1 .

вход квадратурного фильтра 11, выходной сигнал которого U, вьщеления сос- ставляющей (0 - со, , равньш Uj(t) (,)t при фиксированной частоте са второго преобразователя 10 напряжения в частоту, соответствует определенному значению М,, соответствздащему М при затс

жутцем инструменте и М М на велического состояния.

туры). Поэтому сигнал UL,, подавае- мьй на неинвертирующий вход сумматора 6, вычитают из суммы сигналов 40 Uj +-U, подаваемых на инвертирующий вход сумматора 6.

Сравнение сигнала о текущем износе инструмента с сигналом, соответст- ответствующему М, при заточенном ре- .Ующем износу инструмента до крити Х UQ DOrrTJ-

чину степени износа режущего инструмента . Это соответствует определенному напряжению на обмотке статора двигателя производственного механиз- „ инстрз мента с обрабатываемой деталью ма 1 и соответствующей определенной пропорционально двигателя или М частоте to, первого преобразователя 8 производственного механизма 1. Чем

больше изнашивается инструмент в процессе обработки, тем большим стано , соответственно, сигнал . на выходе датчика 2 тока увеличивается . Значение напряжения U,. , сот ответств ющее износу .инструмента до

Сигнал о текущем износе инструмента получают с выхода сумматора 6, так как взаимодействие обрабатывающего

напряжения в частоту и вблизи частоты coi вызывает скачок амплитуды выходного напряжения в виде резонансной кривой с узкой полосой пропускания , достаточного для срабатывания исполнительного механизма 13, заменя-

вится Mj,

и

ющего обрабатывающий инструмент.

критического состояния, устанавливаОдновременно сигнал квадратурного фильтра 1I поступает на нулевые входы реверсивных счетчиков первого j

12 и второго 14 блоков отсчета,сбра- сьшая их показания. Перестраивая

частоту (0 второго преобразования 10 напряжения в частоту регулированием напряже ния регулируемого источника 5 опорного напряжения, получают возможность устанавливать степень износа обрабатьшающего инструмента, при которой обработка ведет к браку, т.е. максимально допустимую степень износа .

Способ определения износа инструмента включает получение сигнала о текущем износе инструмента. Сигнал о текущем износе инструмента получают на выходе сумматора 6 сравнением

на его входах трех сигналов: сигнала U.J, снимаемого с датчика 2 тока, величина которого пропорциональна величине нагрузки Mj,, возникающей при взаимодействии обрабатьшающего инс- ..«..м-„,х.„« .. , трумента с обрабатьтаемои деталью;

снижается его мощность п уменьшается - компенсации указанного сиг-

ъ

налы U.J и UT складьтаются; сигнала lS, снимаемого с датчика 3 напряжеческого состояния.

Сравнение сигнала се инструмента с сиг Ующем износу инстру

инстрз мента с обрабатываемой деталью пропорционально двигателя или М производственного механизма 1. Чем

Сигнал о текущем износе инструмента получают с выхода сумматора 6, так как взаимодействие обрабатывающего

. на вых вается. З ответств

вится Mj,

и

критического состояния, устанавливается регулируемым источником 5 опор- .ного напряжения, преобразуется в частотный сигнал вторым преобразователем 10 напряжения в частоту и подается на второй вход квадратурного фильтра 11 и на второй блок 14 отсчета , где его значение отображается в цифровой форме. Выходной сигнал сумматора 6, характериззтощий сигнал о теку1цем износе инструмента, преобразуется в частотньй сигнал первым преобразователем 8 напряжения в частоту и подается на первьш вход квад- ратурного фильтра 11 и на первьй блок .12 отсчета, где его значение контролируется . Равенство частот со, и tOj на выходе квадратурного фильтра 11, соответствующее достижению сигналом , снимаемым с сумматора 6, критического износа инструмента, вызывает скачок амплитуды вьпсодно.го напряжения квадратурного фильтра 11, достаточньш для срабатьгоания первого исполнительного механизма 9, производящего замену обрабатьшающего инструмента .

Получение сигнала на продо.пжение работы или на останов производственного механизма 1 получают сумми- рованием выходных сигналов датчика 2 тока и датчика 4 температурыд т.е U-j и и на инвертирующем входе компаратора 7 Сигналы U.J и U образуют верхний порог Uf,e, компаратора 7. . Выходной сигнал U|j датчика 3 напряжения образует нижний порог Ипц сра- батьшания компаратора 7. Напряжение и„ц и Uf, сравнивают с напряжением регулируемого источника 5 опорного напряжения, несзпцего информацию о ве личине критического изцоса инструмента . Сигнал на отключение производственного механизма 1 на выходе компаратора 7 появляется при II т.е. Upg и Upi .задают интервал попадания сигнала 11. Выходной сигнал компаратора 7 поступает на первьй исполнительный механизм 9, отключающий производственный механизм I, что происходит при резком увеличении М производственного механизма 1 вследствие , например, выкрашивания обрабатьшающего инструмента и резком падении или отключении напряжения сети

Ф- о р м у л а изобретения

I, Способ определения износа инструмента , при котором получают сигнал о текущем износе инструмента пу-| тем измерения тока в приводе инстру-| мента, сравнивают сигнал о текущем I износе инструмента с сигналом, соот- ветствутощим износу инструмента до критического состояния, и получают сигнал на продолжение обработки или на смену инструмента, отличаю0 щ и и с я тем, что, с целью повьщ1е- ния производительности труда и точности определения износа инструмента , дополнительно измеряют напряжение питания и температуру в приводе

5 инструмента, а сигнал на продолжение работы или на останов производственного механизма получают сравнением задаваемого износа инструмента с верхним порогом срабэ.тьшания, полу0 ча.емым суммированием сигналов о величинах тока и температуры, и нижним порогом срабатьюания, образуемым сигналом о величине напряжения, а сиг- нал о текуьцем износе инструмента по5 лучают путем сзжмировання сигналов о величинах тока и температуры и вычитания сигнала о величине напряжения .

0 2, Устройство для определения износа инструмента, содержащее производственный механизм с датчиком тока в приводе, сумматор и исполнительные механизмы, о тличающе ,- е с я тем, что, с целью повьшения производительности труда и точности определения износа инструмента, оно снабжено датчиками напряжения и температуры в приводе, регулируемым ис0 точником опорного напряжения, компаратором , первым и вторым преобразователем напряжения в частоту, квадратурным фильтром, первым и вторым цифровым отсчетным устройством, при5 чем выход датчика тока соединен с входами сумматора, и компаратора, выход датчика напряжения соединен с входом сумматора и входом компаратора , выход датчика температуры соеди0 нен с входами сумматора и компарато- . ра, выход регулируемого источника опорного напряжения соединен с входом компаратора и входом второго преобразователя напряжения в частоту,

5 выходы сумматора и компаратора соединены соответственно с входами первого преобразователя напряжения в частоту и первого исполнительного механизма , выход первого исполнительного механизма соединен с входом производственного механизма выход первого преобразователя напряжения в частоту соединен со счетным входом первого цифрового блока отсчета и с входом квадратурного фильтра, выход второго преобразователя напряжения в частоту соединен

13

5371 8

с входом квадратурного фильтра и со счетным входом второго цифрового блока отсчета, вход второго исполнительного механизма соединен с выходом квадратурного фильтра и с входами сброса нуля первого и второго цифровых блоков отсчета,а выход - с первым входом производственного механизма.

фиг. f

фиг. 2

Реферат

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для применения на металлорежущих станках. Цель изобретения - повьшение производительности труда и точности определения износа инструмента. Для определения износа инструмента измеряют ток, напряжение и температуру в приводе производственного механизма. Сигнал на продолжение работы или на останов производственного механизма получают сравнением задаваемого износа инструмента с верхним порогом .срабатьшания, получаемым суммированием сигналов о величинах тока и температуры, и нижним порогом срабатывания , образуемым сигналом о в.ели- чине напряжения, а сигнал о текущем износе инструмента получают путем суммирования сигналов о величинах тока и температуры и вычитания сигнала о величине напряжения. Устройство снабжено датчиком тока, датчиком напряжения , датчиком температуры, регулируемым источником опорного напряжения , компаратором, первым и вторым преобразователем напряжения в частоту , квадратурным фильтром, первым и вторым цифровым отсчетным устройством , причем выходы производственного механизма соединены соответственно с входами датчика тока, датчика напряжения и датчика температуры, выход датчика тока соединен с первыми . входами сумматора и компаратора, выход датчика напряжения соединен с , третьим входом сумматора и четвертым входом компаратора, выход датчика температуры соединен с вторьми входами сумматора и компаратора, выход регулируемого источника опорного напряжения соединен с третьим входом компаратора и входом второго преобразователя напряжения в частоту, выходы сумматора и компаратора соединены соответственно с входами первого преобразователя напряжения в частоту и первого исполнительного механизма, выход первого исполнительного механизма соединен с вторым входом производственного механизма, выход первого преобразователя напряжения в частоту соединен со счетным входом первого цифрового блока отсчета и с первым входом квадратурного фильтра, выход второго преобразователя напряжения в частоту соединен с вторым входом квадратурного фильтра и со счетным входом второго цифрового блока отсчета, вход второго исполнительного механизма соединен с выходом квадратурного фильтра и с входами сброса первого и второго цифровых блоков отсчета, а выход - с первым входом производственного механизма. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. (Л 00 сд ел со

Формула