Пристрій контролю процесу різання

Реферат: Пристрій контролю процесу різання містить датчик віброакустичних сигналів і датчик обертів шпинделя, що з'єднаний з блоком формування тимчасових інтервалів, вихід якого підключений до одного входу блока частотного вибору, до другого входу якого підключено вихід датчика віброакустичних сигналів та блок частотного вибору, що послідовно з'єднаний з блоком амплітудних детекторів, блоком порогових пристроїв і блоком тригерів, при цьому один вихід блока тригерів підключений до входу блока пам'яті, а другий - до входу блока порівняння, вихід якого підключено до блока аналізу, при цьому до другого входу блока порівняння підключено вихід блока пам'яті, крім того послідовно з'єднані блок виділення огинаючої, вхід якого з'єднаний з виходом датчика віброакустичних сигналів, і порогового пристрою, вихід якого підключений до входу блока аналізу, причому в пристрій контролю процесу різання додатково введено датчик подачі, вхід якого з'єднаний з приводом подачі, а вихід якого підключений до входу блока аналізу. UA 99655 U (12) UA 99655 U UA 99655 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі приладобудування, машинобудування та може бути використана при різних видах обробки процесом різання. Відомі пристрої подібного призначення (Авторські свідоцтва СССР № 793723 МКИ В23Q15/00, 1981, № 1007920 МКИ В23B15/00, 1982), у яких в зоні різання встановлені датчик віброакустичних сигналів і датчик обертів шпинделя, що з'єднані з датчиком тимчасових інтервалів. Як прототип прийнято пристрій контролю процесу різання (Патент на корисну модель № 26859 МПК В23В 25/00, u2007 05649), що містить датчик віброакустичних сигналів і датчик обертів шпинделя, який з'єднаний з блоком формування тимчасових інтервалів, вихід якого підключений до одного входу блока частотного вибору, до другого входу якого підключено вихід датчика віброакустичних сигналів, та блок частотного вибору. Блок частотного вибору послідовно з'єднаний з блоком амплітудних детекторів, блоком порогових пристроїв і блоком тригерів. Один вихід блока тригерів підключений до входу блока пам'яті, а другий - до входу блока порівняння. До другого входу блока порівняння підключено вихід блока пам'яті. Вихід блока порівняння підключено до входу блока аналізу. Також додатково веденні послідовно з'єднані блок виділення обвідної, вхід якого з'єднаний з виходом датчика віброакустичних сигналів, і пороговий пристрій, вихід якого підключений до блока аналізу. До недоліків прототипу належить отримання неповної інформації від пристрою контролю процесу різання, тому що немає можливості отримання інформації про стан подачі під час процесу різання. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення точності контролю процесу різання, шляхом того, що вводиться датчик подачі, вхід якого з'єднаний з приводом подачі, а вихід якого підключений до входу блока аналізу. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої контролю процесу різання, який містить датчик віброакустичних сигналів і датчик обертів шпинделя, який з'єднаний з блоком формування тимчасових інтервалів, вихід якого підключений до одного входу блока частотного вибору, до другого входу якого підключено вихід датчика віброакустичних сигналів та блок частотного вибору, що послідовно з'єднаний з блоком амплітудних детекторів, блоком порогових пристроїв і блоком тригерів, при цьому один вихід блока тригерів підключений до входу блока пам'яті, а другий - до входу блока порівняння, вихід якого підключено до блока аналізу, при цьому до другого входу блока порівняння підключено вихід блока пам'яті, новим є те, що до виходу датчика віброакустичних сигналів з метою підвищення контролю підключені послідовно з'єднані блок виділення огинаючої, що огинає віброакустичний сигнал і пороговий пристрій, причому вихід порогового пристрою підключений до входу блока аналізу, також приєднується датчик подачі, вхід якого з'єднаний з приводом подачі, а вихід якого підключений до входу блока аналізу. Використання датчика подачі приводить до того, що на блок аналізу безпосередньо надходить не тільки післяпорогове значення, яке вмикає віброакустичний сигнал окрім сигналу з блоком порівняння, а й значення подачі під час контролю процесу різання. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено блок-схему пристрою контролю процесу різання. Пристрій контролю процесу різання складається із датчика віброакустичних сигналів 2, датчика обертів шпинделя 3 і датчика подачі 14, які розміщені на верстаті 1. Блок обертів шпинделя 3 з'єднаний з блоком формування тимчасових інтервалів 4. Інший вхід блока 5 з'єднаний з датчиком віброакустичних сигналів 2. Вихід блока частотного вибору 5 з'єднаний із входом блока амплітудних детекторів 6, вихід якого з'єднаний з блоком порогових пристроїв 7. Вихід блока 7 з'єднаний з блоком тригерів 8, а інший - з блоком порівняння 10. На інший вхід блока 10 підключений вихід блока пам'яті 9. Вихід блока порівняння 10 з'єднаний зі входом блока аналізу 11. Блок аналізу 11 представляє собою перетворювач, в якому двійковий код в вигляді числа на вході перетворюється в величину, що характеризує зношення інструменту в процентах або міліметрах. Інший вихід датчика віброакустичних сигналів 2 підключений до входу блока виділення огинаючої 12, виконаного в вигляді амплітудного детектора, послідовно підключеного з пороговим пристроєм 13. Вихід порогового пристрою 13 підключений до входу блока аналізу 11. Блок датчика подачі 14 з'єднаний з блоком аналізу 11. Пристрій працює наступним чином. При ввімкненні верстата 1 в початковий момент процесу різання знімають сигнал з датчика 2, який представляє собою гармонічний шумоподібний сигнал, або, інакше кажучи, суму частотних складових. Віброакустичні сигнали з датчика 2 надходять на блок частотного вибору 5, де на кожному проходить виділення частоти, на яку налаштовано частотний вибір. При цьому, якщо час наростання визначається лінією пропускання частотного вибору, то час 1 UA 99655 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 спадання залежить як від частотного вибору, так і від рівня перешкод на вході частотного вибору і цей час значно перевищує час наростання. Для кожного частотного вибору всі частоти, крім частоти настройки, будуть являтись перешкодами, відповідно час спадання сигналу на виході будь-якого частотного вибору буде запізнюватись, що буде відповідати невірній інформації про процес різання. Для того, щоб усунути невірний стан на початку часового інтервалу проходить примусове гасіння вихідного сигналу на кожному частотному виборі. В результаті гасіння на виході частотного вибору сигнали відсутні. При знятті сигналу гасіння на виході частотного вибору проходить наростання сигналів. Момент від зняття гасіння до спрацювання порогових пристроїв в блоці 7 найбільш достовірно відображає процес різання як спектр частотних складових віброакустичного сигналу. Блок формування тимчасових інтервалів 4 видає сигнали на гасіння частотного вибору по сигналу з датчика оборотів шпинделя 3, який встановлюється на верстаті. В цьому випадку аналіз віброакустичних сигналів, що супроводжує процес різання, проходить в зоні спрацьованого матеріалу. По закінченні імпульсу гасіння і при наявності сигналу на вході, проходить наростання сигналу на виході частотного вибору, який надходить на блок амплітудних детекторів 6, де проходить виділення огинаючого сигналу. Кількість амплітудних детекторів дорівнює кількості частотних виборів. Огинаючі частотних сигналів надходять на вхід блока порогових пристроїв 7, кількість яких дорівнює кількості частотних виборів. Коли огинаючі досягають 0,7 вихідного рівня частотного вибору, порогові пристрої спрацьовують і сигнали в вигляді паралельного коду переписуються із блока порогових пристроїв 7 в блок тригерів 8. Останній представляє собою паралельну лінійку тригерів, кількість останніх дорівнює кількості частотних виборів. Паралельний код переписується із блока 8 в блок пам'яті 9, який також складається із паралельної лінійки тригерів. Перезапис сигналів із блока 8 в блок 9 здійснюється один раз на початку процесу різання, тобто на першому інтервалі часу. На другому інтервалі часу, тобто на другому обороті шпинделя і наступних, при спрацюванні порогових пристроїв, проходить порівняння паралельного коду, записаного в проміжному регістрі на поточному інтервалі часу, і коду, записаного в блоці 9 на першому інтервалі часу. Порівняння проходить в блоці 10, який представляє собою регістр двох входових елементів, де число елементів дорівнює числу частотних виборів. Результати порівняння надходять в блок аналізу 11, який визначає характер процесу різання і видає інформацію про відхилення процесу різання. Сигнал з датчика віброакустичних сигналів 2 подають на блок виділення огинаючої 12. Огинаюча віброакустичного сигналу надходить на пороговий пристрій 13, який працює аналогічно пороговим пристроям блока 7. Післяпорогове значення віброакустичного сигналу надходить на вхід блока аналізу 11. В випадку переривання сигналу, що надходить з датчика 2, блок частотних виборів5 або блок тригерів 8 можуть видати хорошу інформацію про стан процесу із-за так званого "прозвонювання". На виході порогового пристрою 13 сигнал дорівнюватиме нулю. В такому випадку блок аналізу 11 не буде враховувати неточний сигнал. Сигнал про стан процесу буде враховуватись тільки при нульовому післяпороговому значенні віброакустичного сигналу, що значно підвищить точність контролю. Блок 14 датчика подач подає сигнал на блок аналізу 11, що характеризує переміщення робочих органів верстата, а саме стола верстата, що в свою чергу характеризує стан обробки, відповідно робочий або холостий хід. За допомогою сигналів, отриманих з блока 14, блок аналізу 11 не буде враховувати сигнали, отримані при холостому або прискореному переміщенні верстата. Необхідність інтенсифікації процесу металообробки призводить до розширення застосування верстатів з числовим програмним управлінням (ЧПУ), а також до застосування багатофункціональних станків з типу "оброблюючий центр", на основі яких створюються автоматизовані дільниці, що керуються від ЕОМ. В силу цього виникла необхідність в пристроях контролю процесу різання, що не залежать від виду інструменту, який застосовується. Як правило, кількість видів інструменту знаходиться в межах Від 10 до 30 найменувань. Тому використання запропонованого пристрою контролю процесу різання забезпечує, в порівнянні з іншими пристроями, наступні переваги: підвищення точності контролю процесу різання; можливість побудови адаптивних систем керування технологічним процесом виготовлення деталей; підвищення продуктивності процесу. Підвищення точності контролю процесу різання обумовлено тим, що виключена можливість отримання недостовірної інформації про стан процесу. 2 UA 99655 U 5 В випадку переривання сигналу з датчика віброакустичних сигналів, так як сигнал про стан процесу буде враховуватись лише при наявності сигналу з датчика, це дозволяє підвищити точність контролю на 20-30 %. Використання датчика обертів дозволить збільшити достовірність в отриманих результатів на 10-15 % Підвищення точності контролю призводить до підвищення продуктивності процесу металообробки різанням в 2-3 рази. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 Пристрій контролю процесу різання, що містить датчик віброакустичних сигналів і датчик обертів шпинделя, що з'єднаний з блоком формування тимчасових інтервалів, вихід якого підключений до одного входу блока частотного вибору, до другого входу якого підключено вихід датчика віброакустичних сигналів та блок частотного вибору, що послідовно з'єднаний з блоком амплітудних детекторів, блоком порогових пристроїв і блоком тригерів, при цьому один вихід блока тригерів підключений до входу блока пам'яті, а другий - до входу блока порівняння, вихід якого підключено до блока аналізу, при цьому до другого входу блока порівняння підключено вихід блока пам'яті, крім того послідовно з'єднані блок виділення огинаючої, вхід якого з'єднаний з виходом датчика віброакустичних сигналів, і порогового пристрою, вихід якого підключений до входу блока аналізу, який відрізняється тим, що в пристрій контролю процесу різання додатково введено датчик подачі, вхід якого з'єднаний з приводом подачі, а вихід якого підключений до входу блока аналізу. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3