Устройство для кинематического дробления стружки на токарных станках с числовым программным управлением

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 1004974

Союз Советскик

Социалистических

Респубпик (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 06.08. 81 (21) 3331813/1 8-24 (53)M. Кл.

G 05 В 19/02 с присоединением заявки,%

Гееудвустеенньм кемнтет

СССР лв лелем нтебретеннй н етерытнй (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.83. Бюллетень № 1О

Дата опубликования описания 1 5 . 03 . 83 (53) УДК 621-503..55(088.8) (72) Авгорг» изобретения

А. В. Софрышев, Н. Н. Попов, Г. В.Мауцин, Н. А;:. Стрельцов и В.И.Беляков

»

»

» (71) Заявитель вл»».»1. »»», (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КИНЕМАТИЧЕСКОГО ДРОБЛЕНИЯ СТРУНКИ

НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к числовому программному управлению (ЧПУ) металлорежущим оборудованием и предназначено. для использования при обработке деталей на токарных станках с ЧПУ.

Известно устройство для дробления стружки на токарных станках с програм мным управлением, содержащее блок управления, подключенный к шаговому двигателю суппорта генератор частоУ о ты, счетчик импульсов, дешифратор,. делители частоты, элементы И и НЕ, задатчик коэффициентов деления, переключатель и триггер, единичный вход и выход которого соединены соответст15 венно с выходом первого делителя частоты и с первым входом первого элемента И, второй вход и выход, которого подключены к выходу второго делителя частоты и ко входу блока управ- то ления соответственно, выход генератора частоты соединен с первым входом второго элемента И и через второй делитель частоты со входом пер2 вого делителя частоты, управляющий вход которого и управляющий вход третьего делителя частоты подключены к задатчику коэффициента деления, выход второго элемента И через третий делитель частоты соединен со счет" ным входом счетчика, выход которого через последовательно соединенные дешифратор, переключатель и элемент

НЕ подключен к нулевому входу триггера, нулевой и единичный выходы которого соединены соответственно с управляющим входом счетчика и сс вторым входом второго элемента И P1)„

Устройство обеспечивает прерывистую подачу инструмента. Возможна руч.ная регулировка частоты прерываний и их скважности, Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для кинематического дробления стружки на токарных станках с числовым программным управлением. содержащее датчик углового перемещения шпин3 10049 деля, выходом соединвнный с первым входом первого умножителя, блок программного управления, первый выход которого соединен с шаговым двигатвлем продольной подачи, второй выходс шаговым двигателем поперечной подачи и с первым входом первого счетчика импульсов, второй и третий входы которого подключены к третьему и к четвертому выходам блока программного управления соответственно, последовательно соединенные задатчик паузы, первый блок сравнения, триггер и второй счетчик импульсов, выходом:соединенный с вторым входом пер-1 вого блока сравнения, и последовательно соединенные задатчик длины стружки, второй блок сравнения, выходом подключенный к второму входу триггера, а вторым входом - к выходу третьего счетчика импульсов, вход которого подключен к выходу первого умножителя (2.l.

В известных устройствах движение инструмента осуществляется по за-2S кону: рабочий ход, пауза, опять рабочий ход, опять пауза ит.д. Bd врес мя рабочего хода инструмент движется с запрограммированной подачей и при этом снимаются стружки, а во время паузы инструмент стоит на месте и за счет этого осуществляется подрезка стружки.

В известных устройствах переход .от рабочего хода к паузе осуществляется путем отключения с помощью

35 вентиля импульсной последовательности, которая поступает на привод продольнсй подачи станка и частота которой постоянна в пределах рабо4О чего хода и соответствует запрограммированному значению подачи, Переход же от паузы к рабочему ходу осуществляется путем подключения с помощью того же вентиля импульсной последовательности. Современные приiS воды подач станка с ЧПУ по разным причинам (например из-за возможного срыва слежения по положению и потери одного или более шагов датчика положения) допускают скачкообразное изменение частоты импульсов на их входе лишь на величину, соответствующую наибольшему изменению подачи,.

Следовательно, простое прерывание этой частоты, как это имеет место в известных устройствах, возможно лишь для небольших значений подач (не более 0,1-0,2 м/мин). Это делает не74 4 возможным вести обработку со стружкодроблением на больших подачах, где производительность обработки выше, и ограничивает, таким образом, область применения известных устройств.

Кроме того, длина стружки, снимаемая за рабочий ход, зависит от величины перемещения инструмента за рабочий ход, а также от режима резания (величины подачи, скорости вращения шпинделя и диаметра точения), Регулировка длины стружки в известных устройствах осуществляется вручную путем изменения величины перемещения за рабочий ход.

Эффективность подрезки стружки во время паузы зависит от времени паузы. Если это время мало, то стружка может вообще не подрезаться, если же оно велико, то уже после того как стружка подрежется инструмент будет некоторое время бесполезно простаивать, что неоправданно снизит производительность обработки. Эффективное же время паузы, т ° е. минимальное время, достаточное для подрезки стружки, зависит от .скорости вращения шпинделя и диаметра точения.

В известных устройствах возможна ручная регулировка времени паузы, Таким образом, длина стружки и эффективное время паузы зависят от ряда факторов, которые надо учитывать каждый раз при ручной настройке устройства, При изменении хотя бы одного из этих факторов необходимо перенастраивать известное устройство, в противном случае снизится эффективность стружкодробления (стружка может получаться очень большой длины или же вообще не дробиться, на пау- зах может теряться вхолостую довольно большая часть времени обработки), Например, если обработка разных участков одной детали ведется на разных режимах резания, то для сохранения эффективного стружкодробления при изменении режима резания необходимо перестраивать устройство, что во многих случаях вообще невозможно, так как для этого надо прорвать обработку. Перестраивать устройство необходимо также каждый раз при переходе к обработке детали другого типа. Необходимость ручной перенастройки известного устройства каждый раз при переходе к обработке детали другого типа, а также в отдельных случаях при переходе к обработке другого уча74 4 ратора импульсов, а выходом - к выходу блока, выходы задатчика соединены со вторыми входами элемента сравнения.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма, поясняющая процесс изменения подачи инструмента при отработке команды

5 10049 стка одной и той же детали, существенно ограничивает его функциональные возможности.

Недостатками известных устройств являются узкая область применения и ограниченные функциональные возможности..

Цель изобретения - расширение области применения устройства путем обеспечения воэможности вести обра- lO ботку со стружкодроблением при любых значениях подачи, а .также расширение его функциональных возможностей путем обеспечения самонастройки устройства на дробление стружки опреде- 3S ленной длины и на эффективное время паузы при любых режимах резания и ди. аметрах точения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для кинематического 20 дробления стружки на токарных стан-. ках с ЧПУ введены последовательно . соединенные четвертый счетчик импульсов и третий блок сравнения и последовательно соединенные второй умножи- 2S тель, коммутатор, пятый счетчик импульсов, четвертый блок сравнения, элемент ИЛИ и формирователь цикла рабочего хода, первым выходом подключенный к первому входу третьего счет- 3Q чика импульсов и к второму входу коммутатора, вторым выходом — к входу блока управления, а вторым входомк второму выходу четвертого ;четчика импульсов, второй вход третьего

35 блока сравнения соединен с .пятым выходом блока управления, выход — с вторым входом элемента ИЛИ., второй вход четвертого блока сравнения подключен к выходу задатчика длины

40 стружки, а третий вход коммутатора соединен с выходом первого умножителя, а также тем, что формирователь цикла рабочего хода содержит задатчик, умножитель, элемент ИЛИ и элемент И и последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов, элемент сравнения и элемент ИЛИ-kE, выходом соединенный с вторым входом счетчика импульсов и с выходом блока, вторым входом—

SO с входом блока и с первым входом элемента И, выходом подключенного к третьему входу счетчика импульсов, вторым входом- к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами счетчика импульсов и первыми входами умножителя, вторым входом подключенного ко второму выходу гене"Стружкодробление"; на фиг. 3 - структурная схема формирователя цикла ра-. бочего хода; на фиг. 4 — структурная схема блока управления.

Устройство (фиг. 1) содержит первый умножитель 1, второй умножитель

2, коммутатор 3, задатчик 4 паузы, первый блок 5 сравнения, первый счетчик 6, пятый счетчик 7, четвертый блок 8 сравнения, третий счетчик 9, второй блок 10 сравнения, задатчик

11 длины стружки, триггер 12, элемент

ИЛИ 13, формирователь 14 цикла рабочего хода, блок 15 управления, третий блок 16 сравнения, четвертый счетчик 17, первый счетчик 18, привод 19 продольной подачи и привод

20 поперечной подачи, связанные с суппортом группой 21 станка 22, датчик 23 углового перемещения шпинделя, установленный на шпинделе 24 станка 22.

Формирователь 13 цикла рабочего хода (фиг. 3) содержит генератор 25 импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 26, элемент И 27, счетчик 28, умножитель

29, элемент 30 ИЛИ, элемент 31 сравнения, задатчик 32 подачи, первый вход 33, второй вход 34, первый выход 35 и второй выход 36.

Блок 15 управления.(фиг. 4) содержит панель 37 управления с кнопкой "Пуск", считыватель 38 перфолент, блок 39 ввода программ, блок

40 буферной памяти, блок 41 задания скорости, первый коммутатор 42, интерполятор 43, инвертор 44, элемент

45 сравнения, второй коммутатор 46. счетчик 47, элемент ИЛИ-НЕ 48, третий коммутатор 49, вход 50, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы 51 57 соответственно, причем считыватель 38 перфолент связан с первым входом блока 39 ввода программ, второй вход которого подключен к кнопке "Пуск" панели 37 управления и четвертому выходу 54, третий вход - к выходу элемента ИЛИ-НЕ 48, первый выходк установочному входу счетчика 47, 974

0

0

0

0 сначала линейно возрастать от нуля

i,7 !004 а второй выход - к входу блока 40 буферной памяти,. Выход ячейки ".Стружкодробление" блока 40 буферной памяти подключен ко входу инвертора 44, выход которого соединен с седьмым выходом 57, и к управляющему входу первого коммутатора 42, первый вход которого соединен с выходом блока

41 задания скорости, второй вход со входом 50, а выход - с тактовым входом интерполятора .43. Выход ячейки скорости (Е) блока 40 буферной памяти подключен ко входу блока 41 задания скорости, выход ячейки знака поперечного перемещения (знак Х) блока

40 буферной памяти подключен к третьему выходу 53 и знаковому входу поперечной координаты интерполятора

43. Выход ячейки знака продольного перемещения (знак- 2) блока 40 буфер- 2 ной памяти подключен к знаковому входу продольной координаты интерполятора 43, выход ячейки величины продольного перемещения (Z) блока 40 буферной памяти подключен ко входу 2 продольной координаты интерполятора

43 и первым входом соответственно элемента 45 сравнения и второго коммутатора 46, выход ячейки величины .поперечного перемещения (Х) блока

40 буферной памяти подключен ко входу поперечной координаты интерполятора 43 и вторым входом соответственно элемента 45 сравнения и второго коммутатора 46. Выход продольной координаты интерполятора 43 соединен с первым входом третьего коммутатора 49. и первым входом 51, а выход поперечной координаты — со вторым входом третьего коммутатора 49 и вторым входом 52, выход третьего коммутатора 49 подключен к шестому выходу 56 и тактовому" входу счетчика 47, а его управляющий вход соединен с управляющим входом второго коммутатора 46 и выходом элемента 45 сравнения. Выход второго коммутатора 46 подключен к информационному входу счетчика 47, выходы которого подключены ко входам элемента 48 ИЛИ-НЕ и.пятому выходу 55.

Умножитель 2 предназначен для умножения числа поступивших на его вход импульсов на число не большее единицы и пропорциональное числу, заданному на его управляющем входе. Такой умножитель 1 может быть выполнен, на- пример, по типовой схеме на двоичном счетчике, разрядность которого равна разрядности счетчика 18, и связанный с ним схемой огбора. Если на вход такого умножителя 1 поступят импульсы, число которых равно коэффициенту пересчета входящего в него счетчика, то на его выход пройдут импульсы, число которых равно числу, заданному на управляющем входе умножителя 1„

Умножитель 2 предназначен для умножения на два количества поступающих на его вход импульсов. Функции такого умножителя 2 может выполнять, например, любой из известных удвоителей частоты, формирующих выходные импульсы по переднему и заднему фронтам входного импульса, àæдый из коммутаторов 3, 42, 46 и 49 пропускает на свой выход сигнал со своего первого входа, если на его управляющем входе "0" или же сигнал со своего второго входа, если на

его управляющем входе "1". Каждый из блоков 5, 8, 10, 16, 31 и 45 сравнения формирует на своем выходе "0", если число на втором ее входе меньше числа на первом входе, и "1", если число на втором ее входе равно или больше числа на первом входе. формирователь 14 предназначен для формирования на своих выходах сигналов по следующему закону: если на

его втором входе "1", то на втором выходе будет "0", а на первом выходе инверсия сигнала, который присутствует на первом его входе, если на второй вход подать "0" при наличии

"0" на первом входе, то на втором выходе появится импульсная последовательность, частота которой будет до некоторого заданного значения, после чего останется постоянной и равной этому заданному значению, при этом на первом выходе будет сохраняться "1" до момента прекращения увеличения частоты импульсов на втором выходе, после чего на первом выходе установится "0", если же при наличии "0" на втором входе подать

"1 " на первый вход,.то частота импульсов на втором выходе будет линейно уменьшаться с той же скоростью, с которой возрастала до нуля, после чего изменяться не будет, при этом на первом выходе будет "0". Таким образом, управление характером изменения частоты импульсной последовательности на втором выходе формировате74 10 ка 15 вводится число, равное в.импульсах (при принятой цене одного импульса в поперечном направлении) расстоянию от оси вращения шпинделя

24 до вершины резца, отведенного s исходное положение. Зто число определяется один раз при работах по пус- ку станка, после чего оно вводится в память устройства. Такой ввод может быть осуществлен, например, путем распайки соответствующим образом к уровням логического- "0" и логической "1" информационных входов счетчика 18 (на фиг. I не показано).

Число в счетчике 18, изменяется под действием импульсов поперечной подачи, поступающих на его тактовый вход. Счетчик !8 может работать на сложение и на вычитание. Режим его работы задается сигналом с третьего выхода 53 блока 15 таким образом, что если в кадре запрограммировано по-. перечное перемещение от детали, то счетчик 18 при отработке этого кадра будет работать на сложение, а записанное в нем число на величину этого перемещения (в импульсах) увеличится., В результате этого в любой момент выполнения программы в счетчике 18 будет записано текущее расстояние от вершины резца до оси вращения шпинделя 24, так как перед началом выполнения программы в него было записано расстояние от вершины резца, отведен-. ного в исходное состояние, до оси вращения шпинделя 24, Если в какомто кадре производится обточка, то в счетчике 18 в это время будет записан радиус точения, При отработке тех кадров программы, в которых отсутствует команда

"Стружкодробление", блок 15 формирует сигнал (на фиг. 1 не показан, таким сигналом является инверсия команды "Стружкодробление", снимаемая с выхода 57 блока 15, рис, 4), которым устройство удерживается в исходном состоянии, которое соответствует сигналу "0" на выходе счетчика 6 и единичном выходе триггера 12. Установившийся при этом сигнал "1" на нулевом выходе триггера 12 удерживает счетчики 7, 9 и 17 в нулевом состоянии, а формирователь 14 — в состоянии "0" на его втором выходе.

При наличии же в кадре команды .Струж-1 кодробление" сигíàл, удерживающий устроиство в исходном состоянии, снима9 10049 ля 14 производится на первом его входе при наличии "0" на его втором входе.

Блок 15 обеспечивает движение инструмента по заданной программе. При этом в каждом кадре программы на первом 51 или втором 52 выходах блока

15 (в зависимости от запрограммированного направления перемещения инструмента).формируется последователь- 0 ность импульсов, частота которой пропорциональна запрограммированной подаче, а количество импульсов в последовательности равно запрограммированному перемещению инструмента (в н импульсах в данном кадре). В результате воздействия этих импульсов на приводы 19 и 20 инструмент перемещается в заданном направлении на заданную величину перемещения с заданной 20 скоростью, Сигнал на третьем 53 выходе блока 15 зависит от запрограммированного в кадре знака перемещения в поперечном направлении. формируемый на этом выходе цифровой код со- 25 ответствует запрограммированному знаку перемещения в поперечном направлении, На четвертом 54 выходе системы

15 ЧПУ формируется импульс каждый раз перед началом отработки всей про- 50 граммы. Цифровой код на пятом выходе 55 блока 15 в любой момент вре- . мени равен числу импульсов, которое осталось отработать в данном кадре по ведущей (большей для данного кад35 ра) координате, На шесто м 56 вых.оде блока 15 формируются импульсы, которые совпадают с импульсами ведущей координаты на первом или втором ее выходах, При отработке кадров, в которых есть команда Стружкодроблен

40 ние, величина подачи инструмента н определяется не самим блоком 15, а частотой импульсов на его входе. При этом подача пропорциональна частоте этих импульсов., Датчик 23 установлен на шпинделе

24 и на каждый оборот шпинделя 24 вырабатывает определенное число импульсов, определяемое конструкцией датчика. Такие датчики используют50 ся при резьбонарезании и ими оснащаются практически see токарные станки с ЧПУ, Предлагаемое устройство (фиг, 1) работает следующим образом.

Перед началом выполнения программы обработки детали в счетчик 18 сигналом с четвертого выхода 54 бло11 10049 ется, а величина подачи в этом случае будет пропорциональна частоте импульсов на втором выходе формирователя 14. Рассмотрим работу устройства с момента отработки кадра (на фиг. 5 точка О), в котором есть команда

"Стружкодробление". При этом сигнал, удерживающий в нулевом состоянии счетчик 6 и триггер 12, снимается, после чего триггер 12 продолжает аставать- 1о ся в нулевом состоянии, так как на обоих ега входах ".0", а счетчик 6 начинает заполняться импульсами с выхода датчика 23. Так как триггер 12 остался в нулевом состоянии, а на !5 втором входе формирователя 14 сохраняется "1", то на втором входе формирователя 14 будет сохраняться "0", подача будет равна нулю, и отработка кадра, таким образом, начнется с па- щ узы (фиг„ 2), С момента начала паузы счетчик 6 будет подсчитывать количество импульсов, сформированных с этого момента времени на выходе датчика 23, Так 25 как за один оборот шпинделя 24 на выходе датчика 23 формируется всегда одно и то же число импульсов независимо от скорости вращения шпинделя

24, то в счетчике 6 в любой момент 51! времени с начала паузы будет записено числа, пропорциональное числу обо-ротов, сделанных шпинделем 24 с момента начала паузы. Как только число в счетчике 6 сравняется с числом на выходе задатчика 4 паузы. т.е. как только шпинделем 24 будет сделано количество оборотов, заданное задатчиком 4 паузы, на выходе блока 5 сравнения формируется "1". Задатчиком 4 «> задается количество оборотов шпинделя 24, минимально необходимое для полной подрезки стружки, т.е. один оборот, однако в отдельных случаях оно может быть увеличено или же уменьшено по желанию оператора с ЧПУ. (Например для повышения надежности дробления стружки число оборотов шпинделя

24 во время паузы может быть несколько увеличено, а при обработке же достаточно хрупких материалов для повышения производительности оно может быть несколько уменьшено ). Сигнал

"1" на выходе схемы 5 сравнения установит в единичное состояние триггер

12, в результате чего счетчик 6 сбро„55 сится в ноль, счетчики 7, 9 и 17 не будут больше удерживаться в нулевом состоянии и будет разрешено формиро74 12 вание импульсной последовательности на втором выходе формирователя 14 сигналом "0" на его втором входе, т.е. начнется рабочий ход.

Длительность паузы всегда такова, что эа время паузы делается минимально необходимое для подрезки стружки .число оборотов шпинделя 24, что обеспечивается подбором цифрового кода на выходе задатчика 4, после чего сразу же начинается рабочий ход.

Таким образом, во время паузы резец бесполезно не простаивает, т.е. ее длительность всегда оптимальна.

С момента установки в единичное состояние триггера 12 разрешается формирование последовательности импульсов на втором выходе формирователя 14 и начинается рабочий ход, во время которого снимается стружка заданной длины, определяемой цифровым ходом на выходе эадатчика !1 длины стружки.

Число импульсов, сформированных с момента начала рабочего хода на выходе датчика 23, умножается умнажителем 1 на число, пропорциональное радиусу точения, записанному в счетчике 18. Тогда количество импульсов, сформированных на выходе умножителя

1 с момента начала рабочего хода, будет пропорционально текущему значению длины снимаемой стружки. Число импульсов с выхода умножителя подсчитывается счетчиком 9, который перед началом рабочего хода удерживается в нулевом состоянии сигналом "1 " с нулевого выхода триггера

12. Как только число в счетчике 9 сравняется с числом на выходе задатчика 11 длины стружки, т.е. длина стружки достигнет заданной величины, на выходе блока 10 сравнения возникнет сигнал "1", Последний установит в нулевое состояние триггер 12, и начнется пауза. Таким образом, установка в нулевое состояние триггера 12, окончание рабочего хода и начало паузы производится в момент времени, когда длина стружки, снимаемой за рабочий ход, достигнет заданной задатчиком 11 величины. Следовательно, длина стружки всегда постоянна и определяется только задатчикам 11.

Для обеспечения возможности вес- ти точение со стружкодроблением при любых значениях подач в предлагаемом устройстве цикл рабочего хода состоит из трех составляющих: разгона, 974 14 сано текущее число импульсов, которое отработано одним из приводов (19 и 20) по ведущей координате с момента начала рабочего хода.

Как только частота импульсов на втором выходе формирователя 14 достигнет значения, соответствующего Sn ! ее дальнейший рост прекратится и нач" нется ход с постоянной подачей. При этом на первом выходе формирователя

14 установится сигнал "0", который будет сохраняться до конца рабочего хода, Тогда после окончания разгона и до конца цикла рабочего хода: в счетчике 7 в любой момент времени будет записано число, пропорциональное сумме текущего значения длины снимаемой стружки и длины стружки, снятой во время разгона, так как импульсы с выхода умножителя 1 через первый вход коммутатора 3 (переключение комм татора произведено сигналом "0" с первого выхода формирователя 14) поступают на тактовый вход счетчика 7, минуя умножитель 2, в счетчике 17 будет храниться число импульсов, которое отработано одним из приводов (19 или 20 ) по ведущей координате за все время разгона, Окончание хода с постоянной пода" чей в начало торможениг. произойдет в момент времени, когда на один из входов, а следовательно и на выходе элемента 13 ИЛИ сформируется "1".

При этом частота импульсов на втором выходе формирователя 14 начнет линейно снижаться до нуля, а достигнув нуля, уже больше не будет изменяться в данном цикле рабочего хода.

При обработке любого цикла рабочего хода, кроме последнего в кадре, торможение задается сигналом "I" на первом входе элемента ИЛИ 13, 8 этом случае момент начала торможения должен быть выбран таким образом, чтобы для любой заданной длины стружки момент окончания торможения (снижения подачи до нуля ) совпадал бы с моментом времени, когда длина снимаемой стружки станет равной заданной (т.е. с моментом установки в нулевое состояние триггера 12 и началом паузы ). При таком выборе момента начала торможения за рабочий ход будет сниматься стружка заданной длины и одновременно будет отсутствовать скачкообразный сброс до нуля частоты импульсов на втором выходе

1004 хода с постоянной подачей и т<урможения (фиг. 2): 8о время разгона подача S инструмента, которая пропорциональна частоте импульсов на втором выходе формирователя 14, линейно возрастает от нуля до запрограммированного значения подачи 5 (фиг 2)

1 причем скорость возрастания подачи . определяется формирователем 14 и выбирается максимально возможной для 1О . конкретного типа приводов I9 и 20.

8о время хода с постоянной подачей инструмент движется с постоянной подачей, равной 5, (фиг. 2), а величина Sn определяется формирователем 15

14. Во время торможения подача инструмента линейно снижается от величины Sn до нуля (фиг. 2), причем скорость снижения подачи равна скорости ее возрастания при разгоне и on- 20 ределяется формирователем 14. Управление характером изменения частоты импульсов на втором выходе формирователя 14 производится по его первому входу во время рабочего хода. 25

Во время паузы на входах элемента ИЛИ 13, а следовательно, и на первом входе формирователя 14 сохраняется сигнал "0". так как счетчики

7 и 17 удержива. ись в нулевом сос- 50 тоянии. Сразу же после установки в единичное состояние триггера 12: на выходе элемента ИЛИ 13 будет сохраняться "0" и, следовательно, "1 " на первом выходе формирователя 14

35 начнет заполняться счетчик 17 импульсами с выхода коммутатора 3, так как снят сигнал, удерживающий счетчик 7 в нулевом состоянии; начнет заполняться счетчик 17 выходными импульса40 ми ведущеи координаты с шестого выхода 56 блока 15, так как снят сигнал, удерживающий счетчик 17 в нулевом состоянии, а на его входе разрешения счета сигнала "1", на втором выходе формирователя 14 появля45 ется импульсная последовательность, частота которой будет линейно возрастать, т,е. начнется разгон, Во время разгона в любой момент времени: в счетчике 7 будет записано число, -пропорциональное удвоенному текущему значению длины снимаемой стружки, так как количество импульсов на выходе умножителя 1 сначала удваивается умножителем 2 и только после этого через второй вход коммутатора 3 поступает на тактовый вход счетчика 7; в счетчике !7 будет запи15 10049 формирователя 14 в момент окончания рабочего, хода.

При отработке последнего в кадре цикла рабочего хода торможение задается сигналом "1" на етором входе элемента 13 ИЛИ, В этом случае момент начала торможения должен быть выбран таким образом, чтобы при любых Бя, момент окончания торможения совпадал бы с моментом окончания 10 отработки запрограммированного в кадре перемещения, т.е. с момента окончания кадра (на фиг„ 2 точкаМ). При таком выборе момента начала торможения будет отсутствовать скачкообразный сброс до нуля частоты импульсов на втором выходе формирователя 14 в момент окончания кадра.

Сигнал "1". на выходе схемы 8 сравнения и первом входе элемента 13 ИЛИ 20 формируется, когда число в счетчике

7, сравняется с числом на выходе задатчика 11, и после этого сохраняется до конца рабочего хода. Во время хода с постоянной подачей в счетчике S

7 записано число, пропорциональное сумме текущего значения длины снимаемой стружки и длины стружки снятой при разгоне. Тогда совпадение числа в счетчике 7 с числом на выходе задатзо чика !1 и начало торможения произойдет в тот момент времени, когда для данного цикла рабочего хода останется снять стружку такой же длины, какая была снята при разгоне. А так как торможение происходит с той же скоростью, что и разгон, то момент снижения подачи до нуля совпадает с моментом времени, когда снимаемая стружка достигнет заданной длины, триггер l2 установится в нулевое состояние и начнется пауза.

Таким образом, во время рабочего хода обеспечивается сначала линейное возрастание подачи до Sä,çàтем поддержание ее постоянной и равной S,. а затем линейное снижение подачи до нуля, и при этом всегда снимается стружка заданной длины, Сигнал "1" на выходе схемы 16

Я сравнения и втором входе элемента

13 ИЛИ формируется, когда число в счетчике 17 сравняется с числом на пятом выходе 55 блока 15 ЧПУ, т.е. с числом импульсов, которое осталось отработать в данном кадре по ведуS щей координате. В счетчике 17 записано число импульсов, отработанных одним из приводов (19 или 20) по ве74 16 дущей координате при разгоне. Тогда совпадение числа в счетчике 17 с числом на пятом выходе 55 блока

15 ЧПУ и начало торможения произойдет, когда в данном кадре останется отработать по ведущей координате столько же импульсов, сколько их было отработано при разгоне,. А так как торможение производится с той же скоростью, что и разгон, то момент снижения подачи до нуля совпадает с моментом времени, когда по ведущей координате будет отработано запрограммированное число импульсов (фиг. 2), т.е. кадр будет отработан, После этого устройство будет установлено в исходное состояние и находится в .этом состоянии до начала отработки следующего кадра, в котором есть команда "Стружкодробление". формирователь 14 (фиг. 3) работает следующим образом.

Если на втором входе 34 сигнал

"1 ", как это имеет место во время паузы или когда устройство удерживается в исходном состоянии, то счетчик 28 (этот счетчик может работать на сложение и вычитание) удерживается в нулевом состоянии. Тогда на выходе элемента 30 ИЛИ, выходе схемы 31 сравнения, выходе умножителя

29 (и втором выходе 36 формирователя 14) будет сформирован "0". При этом на первом выходе 35 формирователя 14 будет инверсия сигнала на его первом входе 33, так как на втором входе элемента 26 ИЛИ-НЕ сигнал

"0" с выхода элемента сравнения 31, Если на второй вход 34 формирователя 14 подать "0" при наличии сигнала "0" на его первом входе 33, как это имеет место при разгоне, то сразу we после этого будет: на выходе элемента 26 ИЛИ-НЕ и входе сложения счетчика 28 будет "1", так как на обоих входах элемента 26 ИЛИ-НЕ сигнал "0", на выходе элемента 27 И и входе вычитания счетчика 28 будет

"0", так как на первом входе элемента 27 И сигнал "0 ", счетчик 28 начнет заполняться импульсами, поступающими на его тактовый вход с первого выхода генератора 25, так как снят сигнал, удерживающий счетчик

28 в нулевом состоянии, и задан режим работы счетчика 28 на сложение (на входе сложения "1", на входе вы. читания "0"); на выходе умножителя

1004974 ипатах

1 msn т2 ттн х

17

29 (втором выходе 36 формирователя

14) появится импульсивная последовательность, частота которой будет непрерывно увеличиваться, так как число в счетчике 28 и на управляющих входах умножителя 29 будет возрастать 1 а на тактовый вход умножителя 29 поступают импульсы со второ.— го выхода генератора 25.

Сразу же после записи первой еди- р ницы в счетчик 28 на выходе элемента 30 ИЛИ установится "1" и будет поддерживаться до тех пор, пока счетчик 28 снова не установится в нулевое состояние. 35

Как только число в счетчике 28 совпадет с числом на выходе задатчика 32, на выходе элемента 31 сравнения появится "1". При этом на выходе элемента 26 ИЛИ-НЕ и первом вы- щ ходе 35 формирователя 14 установится

"0", счетчик 28 будет переведен в режим хранения записанного в нем чис.ла (на входе сложения "0", на входе вычитания ."0"), а следовательно, ча- р5 стота импульсов на втором выходе 36 формирователя 14 перестанет расти.

Таким образом, начиная с момента установки "1" на выходе элемента 31 сравнения, на первом выходе 35 формирователя 14 установится "0", а частота импульсов на его втором выходе

36 будет постоянной.

Такое состояние формирователя

14 будет сохраняться до того момента времени, когда на его первый вход

33 будет подана "1", как это имеет место при торможении. Сразу же после установки "1" на первом входе 33 фор40 мирователя 14: на выходе элемента

26 ИЛИ-НЕ и входе сложения счетчика

28 подтвердится "0", так как на первом входе элемента 26 ИЛИ-НЕ сигнал

"1", на выходе элемента 27 И и вхо45 де вычитания счетчика 28 установится

11 I I

1, так как на обоих входах элемента 27 И сигнал н1", число в счетчике

28 под действием импульсов с первого выхода генератора 25.начнет уменьшаться, так как задан режим работы

50 счетчика 28 на вычитание (на входе сложения "0", на входе вычитания "1") чаСтота импульсов на выходе умножителя 29 и втором выходе 36 формирователя 14 начнет снижаться, так как55 число в счетчике 28 и на управ11яющих входах умножителя 29 будет непрерывно уменьшаться.

18

Как только число в счетчике 28 станет равным нулю, на выходе элемента 30 ИЛИ установится "0", à сле довательно, установится "0" на выходе элемента 27 И и входе вычитания счетчика 28. При этом дальнейшая работа на вычитание счетчика 28 прекратится, и он будет сохранять свое нулевое состояние.

Таким образом, если подать "1" на первый вход 33 формирователя 14 при наличии сигнала "0" на его втором входе 34, то частота импульсов на его втором выходе 36 будет уменьшаться до нуля, после чего останется постоянной.

Заполнение счетчика 28 от нуля до заданного задатчиком 32 числа происходит под действием тактовых импуль" сов той же частоты, что и уменьшение записанного в нем числа до нуля. Тогда время разгона будет равно врем "ни торможения, а так как частота такто-.. вых импульсов постоянна, закон возрастания и снижения частоты импульсов на втором выходе 36 формирователя 14 будет близок к линейному (строго говоря, линейной будет лишь огибающая, а затем изменение скорости будет ступенчатым) .

Частота импульсов на втором выходе генератора 25 такова, что при максимальном числе в счетчике 25 и,,частота импульсов на втором выходе 6 формирователя .14 соответствует максимально возможному S> è имеет значение f „. Частота же импульсов на пер" вом выходе генератора 25 f такая, что заполнение счетчика 28 до n провам исходит за время и . - минимально допу"

tnt u стимое для конкретных типов приводов

19 и 20, время нарастания частоты на втором выходе 36 формирователя 14 до .„.Тогда где k - коэффициент характеризующий умножитель 29, равный в простейшем случае единице.

В этом случае

f2 твак

Блок 15 управления (фиг. 4) работает следующим образом.

1004

19

Перед началом обработки детали оператор устанавливает перфоленту с записанной на ней программой обработ" ки в считыватель 38 перфолент..Затем он нажимает кнопку "Пуск " на панели 5

37 управления. Ори.этом на выходе панели 37 управления и четвертом выходе 54 формируется импульс. В результате действия этого импульса на второй вход блока 39 начинается отработка первого кадра программы. При этом блок 39 управляет считывателем 38, принимает от него и расшифровывает первый кадр программы, после чего передает его в блок. 40 (ввод информации в блок 40 осуществляется синхроимпульсом ввода, который формируется в блоке 39) . В блоке 40 для каждого элемента информации записанного под соответствующим адресом на перфолен- 20 те, имеется ячейка памяти ячейка F, "Ст ружкодробление", "Зна к Х,", "Х", "Знак Z "Z ). Если в кадре запрограммировано перемещение в поперечном направлении, то на выходе ячейки "Знак" 2S

Х" и третьем выходе 53 формируется цифровой код, соответствующий знаку этого перемещения. Злемент 45 сравнения определяет, по какой из координат в кадре запрограммировано большее, зо перемещение, т.е. определяет ведущую координату. При этом сигналом с выхода элемента 45 сравнения производится переключение коммутаторсе 46 и 49. Коммутатор 46 переключается таким образом, что на информационный вход счетчика 47 поступает код .ведущей координаты, после чего импульсом с первого выхода бло- . ка 39 (это задержанный на время,не 4р меньшее времени установки кода йа информационном входе счетчика 47 синхроимпульсов ввода информации в блок 40 ) код ведущей координаты вводится в счетчик 47.

Если в кадре не запрограммирована команда "Стружкодробление", то в ячейке "Стружкодробление" блока 40 будет записан "0". При этом на выходе инвертора 44 и седьмом выходе 57 сформируется сигнал "1" (т,е„ инверсия команды "Стружкодробление), Зтим сигналом все устройство в течение времени отработки такого кадра будет удерживаться в исходном состоянии

5S (на фиг, 1 подключение седьмого выхода блока 15 не показано). Сигналом "0" с выхода ячейки "Стружкодробление" блока 40 коммутатор 42 пере974 20 ключится таким образом, что на тактовый вход и нтерполя тора 43 будет поступать сигнал с выхода блока 41.

На выходе блока 41 формируется импульсная последовательность, частота которой соответствует коду подачи, записанному в ячейке блока 40.

Тогда на выходах интерполятора43 и первом и втором выходах 51 и 52 будут формироваться импульсные последовательности, количество импульсов в которых будет равно запрограммированному в кадре перемещению (в импульсах) по соответствующим координатам, а частоты этих последовательностей будут соответствовать частоте импульсов на тактовом входе интерполятора 43. Сигналом с выхода элемента 45 сравнения коммутатор 49 с начала отработки кадра переключен таким образом, что на тактовый вход счетчика 47 и шестой выход 46 будут поступать импульсы с выхода интерполятора 43, соответствующего ведущей координате. Под действием этих импульсов число, записанное в счетчике 47, а следовательно, и число на пятом выходе 55 будет уменьшаться (счетчик 47 работает на вычитание). Так как в начале отработки кадра в счетчик 47 было записано перемещение по ведущей коордИнате, а в процессе отработки кадра на его тактовый вход поступают импульсы ведущей координаты с одного из выходов интерполятора 43, то в любой момент времени в счетчике 47 и на пятом выходе 55 будет записано число импульсов, которое к данному моменту времени осталось отработать по ведущей координате. Как только запрограммированное перемещение по ведущей координате будет отработано, т.е. в счетчике 47 установится "0", на выходе элемента

49 ИЛИ-НЕ сформируется сигнал "1".

Последний, воздействуя на третий вход блока 39, будет инициировать считывание и отработку следующего кадра программы, который будет отрабатываться аналогично первому кадру.

При отработке тех кадров, в которых есть команда "Стружкодробление", в ячейку "Стружкодробление" блока 40 будет записана н! ". При этом на седьмом выходе 57 будет сформирован "0", з коммутатор 42 переключится так, что на тактовый вход интерполятора 43 будет поступать сигнал со входа 50.

При этом величина подачи будет опре974

Формула изобретения

21 1004 деляться нс частотой импульсов на выходе блока 40, а частотой импульсов на выходе 50. В остальном отработка кадров, в которых есть команда "Стружкодроблени е", произ води т ся т а к же, как и отработка кадров, в которых этой команды нет, При отработке гюбого кадра интерполятор 43 обеспечивает запрограмми-. рованную величину .и знак перемещения. Это обеспечивается подключением блока 40 (ячейкам перемещения и знака фиг. 4).

Введение в устройство новых блоков и связей позволяет вести точение со стружкодроблением в широком диапазоне подач при максимально возможной производительности. При этом без проведения каких-либо регулировок всегдабудет сниматься струж- о ка заданной длины, 1. Устройство для кинематического дробления стружки на токарных станках с числовым программным управлением, содержащее датчик углового перемещения шпинде:.я, выходом соединенныйзО с первым входом первого умножителя, блок программного управления, первый выход которого соединен с шаговым двигателем продольной подачи, второй выход - с шаговым двигателем и переч-д

35 ной подачи и с первым входом первого счетчика импульсов, второй и третий входы которого подключены к третьему и четвертому выходам блока программно го управления соответственно, после-.4О довательно соединенные задатлик паузы

У первый блок сравнения, триггер и вто, рой счетчик импульсов, выходом соединенный с вторым входом первого блока сравнения, и последовательно соеди 45 ненные задатчик длины стружки, второй блок сравнения, выходом подключенный к второму входу триггера, а вторым входом - к выходу третьего счетчика импульсов, вход которого подключен к выходу первого умножи50 теля,отличающееся тем

Э что, с целью расширения области применения и функциональных возможностей устройства, в него введены последовательно соединенные четвертый счетчик импульсов и третий блок сравне" ния и последовательно соединенные . второй умножитель, коммутатор, пятый счетчик импульсов, четвертый блок сравнения, элемент ИЛИ и формирователь цикла рабочего хода, первым выходом подключенный к первому входу третьего счетчика импульсов и к второму входу коммутатора, вторым выходом— к входу блока управления, а вторым входом - к второму выходу четвертого счетчика импульсов, второй вход тре. тьего блока сравнения соединен с пятым выходом блока управления, выходс вторым входом элемента ИЛИ, второй вход четвертого блока. сравнения подключен к выходу задатчика длины стружки, а третий вход коммутатора с .здинен с выходом первого умножителя, 2, Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователь цикла рабочего хода содержит за. датчик, умножитель, элемент ИЛИ и элемент И и последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов, элемент сравнения и элемент ИЛИ-НЕ, Ъыходом соединенный с вторым входом счетчика импульсов и с выходом блока, вторым входом - с входом-блока и с первым входом элемента И, выходом подключенного к тре" тьему входу счетчика импуль.сов, вторым входом - к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами счетчика импульсов и первыми входами умножителя, вторым входом под" ключенного к второму выходу генератора импульсов, а выходом - к выходу блока, выходы задатчика соединены с вторыми входами элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 610613, кл. G 05 В 19/02, В 23 В 25/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 3237675, кл, G05 В19/02, 1980 (прототип) .

1004974 г1

1004974

Pus. Ф

Составитель И.Швец

Редактор M.Êåëåìåø Техред С.Иигунова Корректор Р

Заказ 1893/60 . Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква; Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4