Система адаптивного управления металлорежущим станком

 

О П И С А Н И Е < > оо о з

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Донолнительное к авт. свнд-ву(22)Заявлено 04.01. 80 (21) 2883783/! 8-24 с присоединением заявки И

{23) Приоритет

Опубликовано 28.02. 83 ° Бюллетень Ж 8

Дата ояублнкоаання ояисання 28.02.83 (51)М. Кл.

С 05 B 19/39

Гевударстаеквй квинтет

СССР ао далэм кзвбретвккй н еткрыткй (53) УДК 621 ° 503..55(088.8}

Г.Я.Шишов и R.ф. Гриша ин "" -:- =.-": 1

1 с - (:. с,: ° Ã;

4 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМ

СТАНКОМ

Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для повышения производительности и виброустойчивости метаплорежущих станков.

Известно устройство адаптивного уп. равления, ограничивакщее уровень колебаний станка, содержащее датчик колебаний, усилители, полосовые филь. тры, задатчик допустимой амплитуды колебаний, исполнительный орган (11.

Устройство снижает подачу при возрастании уровня колебаний выше допустимого и увеличивает ее при спадании интенсивности колебаний.

Наиболее близким к предлагаемоь является устройство, в котором с це- . лью повышения производительности стабилизируется мощность двигателя привода главного движения, а снижение уровня колебаний достигается изменением величины уставки мощности и последующим изменением подачи, Контур стабилизации мощности содержит после< ф 2 до вательно соединенные: з адат чи к мощности, элемент сравнения (ЭС- 1), регулятор, регулируемый привод подачи, объект управления, привод главного движения, датчик мощности, выход которого соединен с вторым входом ЭС- 1, Контур ограничения колебаний содержит датчик колебаний, полосовые фильтры, элемент сравнения ЭС-2, задатчик допустимой амплитуды колебаний (2J .

Недостаток аналога и прототипапотеря производительности из-за неизменности уставки амплитуды ограничения вибраций при вариациях условий резания.

Процесс развития автоколебаний мо. жет быть разделен на два этапа: вначале амплитуда автоколебаний нарастает сравнительно медленно, затем, после быстрого роста, стабилизируется на конечном уровне.

Переход от первого этапа к второму - граница устойчивости, которая характеризуется малыми значениями

3 ампл . гуды «олебаний (допустимые коf.

1 :сб:.. - и: и ... Это не ус га 4»ви зшеесР1 а- О ".. ВГ ание а уст.-„ i Illâ»е с»стояг н! е ., г10и «ОтОООм нс г,.;. I.Вс)збуждсния, э-:0 с<>ñòояние характеризуется перв<, и ра Вен ст !40/4 энер Г и и ВОзбужде- .I ия

О. Сvl.В;ания),.

Па ят»ром эт апе энср:-ия возбуждения г40евышает энергию рассеивания

Прои сходит быстрый рост амплитуды

«олебаний - При какой-т» 1мпли гуде нас.гуг1ает новое равенст ВО энергий, Этой =!Iпilòуде соотве i còâóþò установиDlil-åñë автокогебания

13 р-2-1ьн 1х экспериментах <4иР<сируются и исследуются установившиеся а БтО«огебания . Д В устройства < адаllи Вн»г; управления регулирование на. чинается при приближении к —:ðàíèöå у:тойчивости 40,. Как уРР е говорилось, эга граР,ица определяется первым равен ст В»м энергии возбуждения ll энергии Оа сеияания, Это равенство В зави" симссти усговий резания 4аступаеT при разги чных значениях амплитуды колебани< (епь изобретения — повышение производительности Обработки на станках, »снаценных си ст е мами адс1пти ВИО ГО управл» 4г<я, .-.<Оторые 10вышают Виброзо устойчи Вос г ь регулированием подачи,, Пост аале ная цель дос-игается тем, -i, 0 В си с тему ада п и ВНО О уп0 -1 аления ме аллорежущvM станком, содерж,1щую задатчик допустимой амплитуды вибра35 ций 1-:- п»следовательно соединенные датчик ампг.-.туды вибраций, первый элемент сравнения, задатчик мощносги, второй эг1емен т сравн ения, ре гуля «ор годачи

l, приег<д подачи, причем второй вход

45 подачи, второй вход - к выходу датчика амплитуды вибраций, а выход - к первомуу входу блока корре кции, подключенного вторым входом к выходу задатчика допустимой амплитуды вибраций, а выходом - к второму входу первого элемента сравнения.

Принцип работы устройства заключается в том, что установка амплитуды

0граничения корректируется в зависимости от условий резания „ что позволяет поддержи вать подачу на максимально-допустимом уровне и тем самым сни13 Д жат ь время рез;1ния . Корректировка устанки производится по изменению интенсивности нарастан я уровня колебаний от годачи. Интенсивность определяется в блоке вычисления допустимой амплитуды.

На чертеже приведена функциональная схема системы, Система состоит из контура стабили. зации, который Включает последовательно соединенные задатчи к 1 мощности, второй элемент 2 сравнения, регуг.ятор

3,подачи, при вод <Р подачи, объект, 5 управления (процесс резания и несущая система), датчик 6 мощности главного привода станка 5, выход которого соединен с вторым Входом элемента 2, и контура ограничения вибраций, состоящего из датчика 7 амплитуды вибраций, вход которого соеди нен с вторым выходом объекта 5, блока 8 вычисления изменения допустимой амплитудь1, первый вход которого соединен с выходом приВода 4, а Второй вход — с выходом датчика 7 амплитуды вибраций блока 9 кор. рекции, первый вход которого соединен с выходом блока 8, задатчика 10 допустимой амплитуды вибраций, выход

«оторого соединен с вторым входом блока 9 и первого элемента 11 сравнения, первый вход которого соединен выходом блока 9 второй — с выходом датчика 7, а выход с входом задатчикд 1, Система работает следующим образом.

Задатчиком 1 устанавливается вели чина стабилизируемой мощности, Ее

Оа«тическое значение измеряется датчиком 6. 8 зависимости от знака раз-Рости после элементе 2 регулятор 3 увеличивает или уменьшает подачу, ком. пенсируя отклонение мощности от за,данного значения. Вибрации измеряются датчиком 7, Из общего спектра выделяются вибрации на частотах автоколеоаний, которые сравниваются в элементе 11 с допустимой ампяитудой, поступающей из блока 9. При превышении допустимого уровня снижается уставка мощности (и соответственно подача) до величины, при которой А-Г <0 (где

А — <11актический уровень вибраций).

После прохождения участка с интенсивными колебаниями уставка мощности повышается до первоначального значения.

Исходная уставка допустимой амплитуды вибраций предварительно расчитывается до наименее виброустойФормула изобретения

Система адаптивного управления металлорежущим станком, содержащая задатчик допустимои амплитуды вибраций и последовательно соединенные датчик амплитуды вибраций, первый зле. мент сравнения, задатччк мощности, второй элемент сравнения, регулятор подачи, привод подачи, причем второй вход второго элемента сравнения соединен с выходом датчика мощности главного привода станка, о т л и ч а ю щ ая ся .тем, что, сцелью,повышения . виброустойчивости системы, в йее введены блок коррекции и блок вычисления допустимого изменения амплитуды вибраций, первый вход которого подключен к выходу привода подачи, второй вход - к выходу датчика амплитуды вибраций, а выход - к первому входу бло" ка коррекции, подключенного вто йм входом к выходу задатчика допустимой амплитуды:вибраций, а выходом - к второму входу первого элемента сравнения.

S 10010 чивых условий резания. Этим условиям соответствует максимальная интенсивность нарастания вибраций от подачи (ter = — =tg »„). Лпя всех других усЬ м

S ловий резания интенсивность нарастания меньше. Минимальная уставка задается блоком 10. фактическая уставка допустимой амплитуды (Ав) изменяется обратно пропорционально интенсив- о ности нарастания вибраций от подачи.

Интенсивность нарастания (тангенс угла наклона зависимости А-S>) определяется в блоке 8, на входы которого поступают подача S и фактическая амплитуда колебаний А. Выход блока 8 пропорционален тангенсу угла наклона (tg oh) зависимости А-S для конкретных условий резания. Этот сигнал сравнивается в блоке 9 с сигналом, в пропорциональным tgg gy H Hx p83HocTb суммируется с Аз „, Чем меньше интенсивность нарастания (выше виброустойчивость), тем меньше tgg, и больше разность tga(„-tge, и больше д уставка Ао. И наоборот чем менее виб. роустойчив режим резания, тем ниже уставка А„.

Изменение условий резания (например, числа оборотов, положения узлов и др.) приводит к изменению интенсивности нарастания вибраций от подачи и соот ветст венно изменяется уставка Ао, что дает возможность резать с максимально-.допустимой (по виброу стой чи вости) подачей в каждый момент времени.

Применение изобретения повышает производительность обработки при адаптивном управлении эа счет выбо40 ра оптимального ограничения по виб13 и рациям при изменяющихся условиях резания. Время резания участка с интен. сивными вибрациями снижается в 23 раза, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Автоматические линии и металлорежущие станки. - Экспресс-информация, 1974„И 24, с, 10-13..

2. Автоматическое управление и оптимизация технологических процессов., Сборник докладов семинара. Л., l975, с. 77 (прототип) .

1001013

Составитель E.Золотухина

Редактор H.Гришаноаа Техред Т.,Фанта Корректор О, Бипак

Заказ 1390!52 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, 1(-35, Раушская наб., д. 4/5 тилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4