CS258920B1

CS258920B1 - Device for checking tool wear and damage during machining

Info

Publication number: CS258920B1
Application number: CS856200A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Stolcpart
Original assignee: Vaclav Stolcpart
Priority date: 1985-08-30
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1988-09-16
Also published as: CS620085A1

Abstract

Zařízení je určeno pro kontrolu opotřebení a poškození obráběcích nástrojů a zajišíuje je proti jejích většímu poškození nebo zničení během provozu. Zařízením je také možno kontrolovat kroutící momenty různých soukolí nebo hřídelů. Zařízení je konstruováno tak, že náboj vřetena pro obrábění je spojen vinutou pružinou s náhonovým věncem. Mezi závity této pružiny nebo navlečený na nich je minimálně jeden magnetický bočník, který slouží ke střídavému uzavírání elektromagnetického obvodu jádra tvaru U s vinutím pulsního generátoru. Změna kroutícího momentu na vřetc>nu s nástrojem pro obrábění se projeví změnou nepružení spojovací pružiny, čímž je magnetický bočník vedený radiálně bočnicemi, přiblížen nebo vzdálen od pólů jádra elektromagnetického obvodu, čímž se mění proud s napětím pulsního generátoru, který je porovnáván s nastavenou hodnotou Wheatstoneovým můstkem.The device is intended for checking wear and damage of machining tools and ensures them against their greater damage or destruction during operation. The device can also be used to check the torques of various gears or shafts. The device is designed so that the hub of the machining spindle is connected by a coil spring to the drive ring. Between the threads of this spring or threaded onto them is at least one magnetic shunt, which serves to alternately close the electromagnetic circuit of the U-shaped core with the winding of the pulse generator. A change in the torque on the spindle with the machining tool is reflected in a change in the stiffness of the connecting spring, whereby the magnetic shunt is guided radially by the sidewalls, brought closer to or further away from the poles of the core of the electromagnetic circuit, thereby changing the current with the voltage of the pulse generator, which is compared with the set value by the Wheatstone bridge.

Description

Zařízení podle vynálezu slouží ke kontrole opotřebení a poškození obráběcích nástrojů a zajišřuje je proti je’jich většímu poškození nebo zničení při obrábění. Zařízení je také možno použít jako ochranu proti přetížení různých soukolí, hřídelů a podobného.The device according to the invention serves to control the wear and damage of cutting tools and secures them against their major damage or destruction during machining. The device can also be used as an overload protection of various gears, shafts and the like.

Kontrola opotřebení obráběcích nástrojů je dosud ponejvíce prováděna zkušebně. Nejvíce rozšířené kontroly opotřebení nástrojů při obrábění jsou založeny hlavně na porovnávání změny frekvence chvění, které každý nástroj vyvolává. Toto chvění, třeba nepatrné, je snímáno různými způsoby - indukčně, akusticky a podobně. Avšak tato zařízení se vyplatí jen u dra hých nástrojů. Tento uvedený způsob kontroly však prakticky není možno použít pro vícevřetenové stroje, a to pro různé frekvence a mezifrekvence, které vydávají různé nástroje. Jinak je také zkoušeno použití tensometrú, které jsou nalepovány na nejvíce namáhané části stroje při obrábění. Avšak, aby bylo možno docílit dostatečnou citlivost je ponejvíce potřeba tenzo metry umístit na deformační člen, který pro kontrolu je skoro vždy velmi drahou záležitostí.So far, the tool tool wear control is mostly carried out on a trial basis. The most widespread checks on tool wear during machining are mainly based on comparing the variation in the vibration frequency that each tool causes. This vibration, perhaps slight, is sensed in various ways - inductively, acoustically and so on. However, these devices only pay off with expensive tools. However, this control method is practically not applicable to multi-spindle machines, for different frequencies and intermediate frequencies, which are produced by different tools. Otherwise, the use of strain gauges that are glued to the most stressed parts of the machine during machining is also tested. However, in order to achieve sufficient sensitivity, it is most important to place the tenzo meters on a deformation member, which for inspection is almost always a very expensive matter.

ZOF

Uvedené nedostatky jsou odstraněny vynálezem, který spočívá hlavně v úpravě náhonového kola, které je rozděleno na ozubený náhonový věnec a náboj vřetena nástroje. Obě tyto části jsou spojeny plochou vinutou pružinou, mezi jejími závity a na nich je uložen minimálně jeden magnetický bočník. Magnetický bočník je radiálně veden bočním vedením a slouží pro pulsní uzavírání elektromagnetického obvodu jádra s vinutím pulsního generátoru. Zatížení vřetena s nástrojem je úměrné napružení vinutí pružiny, kterou je radiálně posouván magnetic ký bočník. To znamená, že změna přiblížení nebo vzdálení magnetického bočníku od jeho jádra elektromagnetického obvodu vyvolá v jeho vinutí zvýšení nebo snížení proudu, který je porovnáván s nastavenou protihodnotou Wheatstoneovým můstkem.These drawbacks are overcome by the invention, which consists mainly in the modification of the drive wheel, which is divided into a toothed drive ring and a tool spindle hub. Both of these parts are connected by a flat coil spring, between its coils and at least one magnetic shunt is mounted on them. The magnetic shunt is radially guided through the side guide and serves for pulse closing of the electromagnetic circuit of the core with the pulse generator winding. The load on the spindle with the tool is proportional to the spring coil spring, which is radially displaced by the magnetic shunt. That is, changing the proximity or distance of the magnetic shunt from its core of the electromagnetic circuit will cause an increase or decrease in the current in its winding, which is compared to the set value by the Wheatstone bridge.

Zařízení podle vynálezu nejen nahrazuje dosavadní nákladná hodnocení provozuschopnosti náí-tiojů, ale proti patrně všem dosavadním zařízením má velkou citlivost, protože proud znázorněného pulsního generátoru roste* kvadraticky změnou vzduchové mezery mezi magnetickým bočníkem a jádrep· elektromagnetického obvodu. Zařízením podle vynálezu je možno jednoduchým způsobem kontrolovat opotřebení několika obráběcích nástrojů na jednom obráběcím stroji, a to bez úprav základní koncepce dosavadních strojů. Je jím zároveň chráněn i obrobek před poškozením nebo zničením vadným nástrojem. Dosud je nutné měnit nástroje mnohem dříve než by mohlo dojít k většímu opotřebení některého z nich, přestože většina z nich, je-li kontrolováno jejich opotřebení, může bez závad pracovat například ve dvojnásobném časovém rozmezí, čímž je zvýšena produktivita a pracovní hospodárnost stroje.The device according to the invention not only replaces the prior costly evaluations of the operability of the instruments, but it has a high sensitivity to probably all the prior art devices because the current of the pulse generator shown increases by quadratically by changing the air gap between the magnetic shunt and the electromagnetic circuit. With the device according to the invention, it is possible in a simple manner to control the wear of several machining tools on a single machine tool, without altering the basic concept of the prior art machines. It also protects the workpiece from being damaged or destroyed by a defective tool. Meanwhile, tools need to be changed much earlier than any of them could be worn, although most of them, when checked for wear, can work without faults in, for example, twice the time, thus increasing machine productivity and economy.

Opotřebený nebo poškozený nástroj se projeví zvýšeným nebo případně sníženým řezným odporem, co je vyjádřeno zvýšeným nebo sníženým proudem pulsního generátoru. Při vyvažování tohoto porudu s porovnávaným prouděn* s napětím Wheatstoneovým můstkem je možno nastavit pí o jakýkoliv řezný odpor nástroje přesný porovnávací proud s napětím.A worn or damaged tool results in an increased or possibly reduced cutting resistance, which is expressed by an increased or decreased pulse generator current. When balancing this orifice with the compared flow current * with the Wheatstone bridge, it is possible to set the exact comparative current with voltage at any cutting resistance of the tool.

Zařízení je znázorněno výkresem, kde obr. 1 znázorňuje zařízení v řezu souběžně s osou ''řtteia a cbr. ? ]e v pohledu kolmo na osu vřetena.The device is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows the device in cross-section parallel to the axis "cte" and cbr. ? ] viewed perpendicular to the spindle axis.

Náboj 5 vřel era pro obráběcí nástroj je spojen s poháněným ozubeným věncem plochou vinutou pružinou 7_. Mezi jejími dvěma závity nebo případně na závitu je minimálně jeden i :_t>gneti cký bočník 2/ který je uložen ve vedení v bočnicích £. Vinutá pružina Ί_ v případě zvýšeného odporu opotřebeného řezného nástroje je více rozevírána, čímž se její jednotlivé závity více přibližují k vnitřnímu obvodu ozubeného věnce 8_. Tím jsou magnetické bočníky 3 posouvány ve svém radiálním vedení k vnitřnímu obvodu ozubeného věnce J3 a pohybují se blíže pólům jádra ? s vinutím £ pulsního generátoru. V případě nástroje se zvlášt velkým lezným odporem se magnetické bočníky 2 pohybují částečně až mezi konci jádra 2 elektromagnetického obvodu.The hub 5 of the era for the cutting tool is connected to the driven gear ring by a flat coil spring 7. Between its two threads or thread or at least one i: _t> Gnet CKY shunt 2 / which is mounted in a guide in the sidewalls £. The coil spring 7 in the case of increased resistance of the worn cutting tool is opened more, thus bringing its individual coils more closely to the inner circumference of the toothed ring 8. As a result, the magnetic shunts 3 are moved in their radial guide to the inner circumference of the ring gear 13 and move closer to the core poles? with a pulse generator winding. In the case of a tool with a particularly high resistance, the magnetic shunts 2 move only partially between the ends of the core 2 of the electromagnetic circuit.

Před prvním uvedením zařízení dc chodu je potřeba elektromagnetický obvod nabudit cizím zdr.ojem. Dále už. zařízení při každém rozběhu pracuje jako pulsní generátor stejnosměrného proudu. Po vykonání každé další operace-· obrábění, avšak i po odstavení stroje, je v jádru £ s vinutím £ zbytkový magnetismus. To znamená, že při dalším rozběhu obráběcího nástroje vinutí JL jádra 2_ dodává poměrně malý proud s napětím, který je mnohem menší než proud s napětím při zabuzení elektromagnetického obvodu. Tato skutečnost má velký význeim v tom, že například velký rozběhový moment se u zařízení nemůže projevit jako zvýšený odpor opotřebeného nebo poškozeného nástroje.Before starting the dc device for the first time, the electromagnetic circuit must be energized by a foreign source. Furthermore. the device operates as a DC pulse generator at each start-up. After each subsequent machining operation, but also after the machine has been shut down, there is residual magnetism in the winding core 6. That is, at the next start of the winding tool, the winding 11 of the core 2 delivers a relatively small current at a voltage that is much less than the voltage at the energizing of the electromagnetic circuit. This is of great importance in that, for example, a high starting torque can not manifest itself as an increased resistance of a worn or damaged tool.

Vinutí 1 na jádru 2 je možno nahradit dvěma vinutími, primárním a sekundárním, čímž elektromagnetický obvod má funkcí rozptylového transformátoru. Avšak toto uspořádaní je několikrát dražší a náročnější na prostor, zvláště když elektromagnetický obvod může být stavěn pro opravu nepatrnět spínací proudy.The winding 1 on the core 2 can be replaced by two windings, primary and secondary, whereby the electromagnetic circuit has the function of a scattering transformer. However, this arrangement is several times more expensive and space consuming, especially when the electromagnetic circuit can be built to repair not to switch currents.

Signalizace otupení nebo poškození nástroje se projeví v okénku, náležejícímu určitému nástroji, například rozsvícením výstražného světla. Další sebemenší zvýšení nebo snížení řezného odporu nástroje vypíná posuv nástrojů a pomocí zpožďovacího relé je pak vypnut stroj.Indication of dulling or damage to the tool is reflected in the window belonging to the tool, for example the warning light comes on. The slightest increase or decrease in the cutting resistance of the tool turns off the tool feed and then the machine is switched off with a delay relay.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Apparatus for checking the wear and damage of machining tools housed in a spindle consisting of a hub and a gear ring separated from the spindle hub with a pulse generator, characterized in that the hub (5) of the spindle (6) is connected to the drive ring (8). ) a spring (7), between whose threads there is at least one magnetic shunt (3) of an electromagnetic circuit with a core (2) and a winding (1).