Устройство для автоматического управления поперечной подачей шлифовального станка

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧР ЮЕШО УИРАВДБНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ ПОДАЧЕЙ ШЩФОВАЛЬНОГО СТАНКА пб авт. ев. 905026 от л и ч а ю и е е с я тем, что, с целью повышения произв дительности и точности обработки;при изменении режущей способности иотИфо-, вальных кругов и жесткости упругой . системы СПИД, устройство дополнительно снабжено включенным между блоком задания программы и регулятором ско рости регулятором мощности с пропорционально-интегрально , дифференциальной зависимостью выходного напряжения от входного, второй вход которого соединеи с датчиком мощности дифференцирующим звеном и элементом памяти, второй вход кЬторого соединен с блоком заданий программы, и соединенными с элементом памяти двумя нуль- , органами, управляющими ключами, включенными между регуляторами мощности Щ и регулятором скорости.

СОЮЗ С ЕЕТСКИХ

6 И

РЕСПУБЛИК

Э(Я) В 24 В 51 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ / ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И OTHPblTMA.(61)- 905026 (21) -3394012/25-08 (22 ). 17.02.82 (46) 15.05.83 . Вюл. 9 18 (72) Э..А. Горельников, Л.Я. Макаровский .и В.Н. Мйхелькевич (-71) Куйб ааевский ордена Трудового .

: Красного Знамени политехнический .институт им. В.В. Куйбышева (53) 621.924..56-529f088.8) (56) 1.- Авторское свидетельство СССР 9 905026, кл. В 24 В 51/00, 1980. (54.) (5-7) УСТРОЙСТВО ДПЯ. АВТОИАТИЧЮС=

ЮГО УПРАВЛЕНИН. ПОПВРЕЧНОЙ ПОДАЧЕЙ

ШЛИФОЗАЛЬНОГО СТАНКА по авт. св ..

9 905026 о т л и ч а ю щ е е с я. тем, что, с- целью повышения произво„.яц„„1017480 дительности и точностй обработки при изменении режущей способности шли@о-. вальных кругов и жесткости yr.ðyãîé системы СПИД, устройство дополнительно снабжено включенным между блоком задания программы и регулятором скорости регулятором мощности с пропор- . ционально-интегрально, дифференциальной зависимостью выходного напряжения от входного, второй вход которого со единен с датчиком мощности диФФеренцирующим звеном и элементом памяти, второй вход которого соединен с бло.ком заданий программа, и соединен-. ными с, элементом памяти двумя нульоргаными, управляющими ключами, включенными между регуляторами мощности ® и регулятором скорости.

1017480

При описании система СПИД апериодическим звеном первого порядка и оптимальной по быстродействию коррекции системы. управления имеем желаемые по продолжительности и другим показателям переходные процессы по управляющему и возмущающему воздействиям при реализации цикла, поперечной подачи суппорта. Изменение параметров систеьы СПИД (режущая способность и жесткость круга.) в результате смены типов кругов или от уменьшения диаметра круга может произойти настолько, что ее описание будет соответство-. вать апериодическому звену второго порядка. Это приводит при неизменной коррекции к затягиванию указанных переходных процессов при реализации цикла поперечной подачи. Если же исходить иэ настройки системы на желаеьые по продолжительности и другим по каэателям указанные переходные процессы при представлении системы СПИД апериодическим звеном второго порядка, то при изменении тех же параметров системы СПИД от смены типов кругов или от уменьшения диаметра круга настолько, что система СПИД описывается апериоднческим звеном первого порядка, имеем убыстрение переходных процессов по управляющему и возмущающему воздействиям.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно в прецизионном стан. костроении.

По основному авт. св. Р 905026 известно устройство для автоматического управления поперечной подачей шлифовального станка, состоящее иэ блока-задания программт, последовательно соединенных регулятора мощности, двигателя поперечного суппор- 10 та, механизма поперечной подачи, датчика тока, выход которого соединен со входом регулятора тока, а вход - с двигателем поперечного супе порта, датчика скорости, выход. кото- 15 рого соединен со входом регулятора скорости, а вход — с двигателем поперечного суппорта, двигателя шлифо-: вального круга, датчика припуска, выход которого соединен со входом блока задания программы, датчика мо,ности, регулятора мощности с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения от входного, один вход которого соединен 25 с выходом блока задания программы, другой — с выходом датчика мощности, а его ввод — со входом регулятора скорости

Целью изобретения является повышение производительности станка и точ, ности обработки изделий при изменениях режущей способности шлифовальных кругов и жесткости упругой системы СПИД.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство дополнительно снабжено включенным между бло ком задания программы и регулятором скорости регулятором мощности с пропорционально-интегрально дйфференци» альной зависимостью выходного напря» женйя от входного, второй вход кото рого соединен с датчиком мощности, соединенными последовательно с дат» чиком мощности дифференцирующим звеном и элементом памяти, второй вход которого соединен-;с блоком заданий программы, и соединенными с элементом памяти двумя .нуль-органами, уп:равляющими ключами, включенными между регулятораьы мощности и регулятором скорости.

На чертеже представлена функцио» нальная схема устройства.

Блок задания программы 1 формирует требуемый закон изменения мощности в пределах цикла обработки изделия.

Первый выход блока 1 через резисторы

2 и 3 соответатвенно соединен с первым входом регуляторов мощности 4 и 5, выполненных, например, на операционных усилителях. Пропорционально-интегральный закон изменения выходного

Система СПИД является апериодическим звеном первого порядка, а эамыкаъ ние системы управления по мощности шлифования с использованием пропорционально-интегрального регулятора мощности компенсирует постоянную вре З5 мени системы СПИД, а также ее изменен ния от вариации режущей способности круга и отклонения жесткости системы

СПИД от расчетного значения. ! 40

При оснащении универсальных стайков шлифовальными кругами с меняющей ся режущей способностью и жесткостью система СПИД по своей динамической структуре представляет собой как апериодическое звено второго порядка, так и апериодическое звено первого порядка. Такое описание объекта СПИД с меняющейся динамической структурой имеет место и в специализированных шлифовальных станках-автоматах. Режущая способность и жесткость круга (одна из составных частей жесткости системы СПИД) меняются не только для шлифовальных кругов различных типов, но и для одного и того же образца 55 шлифовального круга в процессе уменьшения его диаметра при обработке изделий. Следствием этого является появление погрешности в отработке эадаваеьых программ при использовании60 фиксированной коррекции систеж управления, что отрицательно сказывается на производительности станка и точности обработанных деталей Этот

Факт объясняется следующим образом. 65

1О17480

65 напряжения от входного в регуляторе мощности 4 осуществляется связью выхода со входом через резистор. 6 в емкость 7 ° Пропорционально-интегрально дифференциальный закон изменения выходного напряжения от входного в регуляторе мощности 5 осуществляется связью выхода со входом через резисторы 8 и 9 и емкости 10 и 11. Выходы регуляторов мощности 4 и 5 подключены ко входу регулятора скорости через резистор 12 посредством нуль-органов

13 и 14. Настройка регулятора скорости 15 осуществляется резистором 16 и емкостью 17. Выход регулятора скорости 15 соединен резистором 18 со 15 входом регулятора тока 19, в обратной связи которого включены резистор 20 и емкость 21. Выход регулятора тока

19 соединен с управляеьим усилителем мощности 22. приводной электрический двигатель поперечного суппорта, представленный звеньями 23 и 24, через механизм поперечной подачи 25 осуществляет перемещение суппорта поперечной подачи 26. Выходным парамет- 75 ром звена 23 является якорный ток двигателя поперечной подачи. Датчик тока 27 преобразует ток в пропорциональное значение напряжения. Выход датчика тока 27 резистором 28 соединен=со входом регулятора тока 19.

Датчик скорости 29 преобразует частоту вращения двигателя в пропорциональное значение напряжения. Выход датчика скорости 29 соединен со входом регулятора скорости 15 посредством резистора 30. Приводной электрический двигатель 31 вращает шлифовальный круг 32. Действительный размер обра- батываемого изделия 33 контролирует- 4О ся датчиком.припуска 34. Выход датчика припуска 34 подсоединен ко входу блока задания программы 1. Датчик мощности 35 преобразует мощность, потребляемую двигателем 31, в пропорциональный сигнал напряжения. Первый выход датчика мощности 35 соединен со вторыми входами регуляторов мощности.4 и 5 через резисторы 36 и 37.

Второй выход датчика мощности 35 соединен со входом дифференцирующего 50 звена 38,-во входной цепи которого установлена емкость. 39, а выход связан со входом резистором 40. К выходу дифференцирующего звена 38 подключен второй вход элемента памяти 55

41. Первый вход элемента памяти 41 соединен со вторым выходом блока за дания программы 1. К двум выходам элемента памяти 41 соответственно подключены входы нуль-органов 13 и . 60

14.

Работа устройства для автоматического управления поперечной подачей шпифовального станка заключается в следующем.

На входе регулятора тока 19 влгебраически суммируются сигналы с выхода регулятора скорости 15 и с выхода датчика тока 27. Регулятор тока 19 выполнен с пропорциоиальноинтегральной зависимостью выходного напряжения от входного и настраивается на компенсацию электромагнитной постоянной времени электродвигателя поперечного суппорта ыпифовального станка. Выполняя настройку токового контура на оптимум по модулю, перерегулирование тока на выходе звена 23 не превышает 4,3%, а длительность переходного процесса определяется малыми постоянными времени управляемого усилителя мощности 22 и датчика тока 27. На входе регулятора скорости,15 алгебраически суммируются сигналы с выхода регулятора мощности 4 .или 5 и с выхода датчика скорости 29. Пропорционально-интегральный регулятор скорости 15 настраивается на компенсацию электромеханической постоянной времени. электродвигателя поперечного суппорта шлифовального станка. Скоростной контур настраивается на оптимум по модулю — перерегулирование частоты вращения М/ на выходе звена 24 не превышает 4,3%, а длительность переходного процесса оп ределяется суммарной малой постоянной времени токового контура и датчика скорости 29. Регулятор мощности 4, выполненный по типу пропорциональноинтегрального регулятора, настраивает. ся на компенсацию одной постоянной времени - звена СПИД, когда объект управления описывается апериодическим звеном первого порядка. Регулятор мощности 5, выполненный по типу пропорционально-интегрально дифференциального регулятора, настраивается на компенсацию двух постоянных времени звена СПИД, когда объект управления при изменениях режущей способности и жесткости шлифовального круга описывается апериодическим звеном второго 4 орядка. Контур регулирования мощности шлифования настраивается на симметричный оптимум. На входе регуляторов мощности 4 и 5 алгебраически суммируются сигналы с блока задания программы 1.и с датчика мощности 35. Наличие внешней связи по мощности шлифования обеспечивает посто .; янство мощности в процессе обработки изделия, а длительность переходного процесса определяется суммарной малой постоянной времени скоростного контура и датчика мощности 35. В начале цикла обработки с блока 1 на регулятор мощности 4 или 5 подается сигнал, обеспечивающий подвод суппорта 26 к иэделию 33 с максимальной скоростью.

Сигнал с выхода датчика мощности 35

1017480

Составитель A. Печкова

Редактор М. Дылин Техред 0.Неце Корректор Е.Рошко

Заказ 3445/16 Тираж 795 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППД "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в этом режиме имеет минимальное значение. В момент касания шлифовально.го круга 32 с изделием 33 возрастает сигнал с выхода датчика мощности 35, что приводит к уменьшению выходных напряжений регулятора мощности 4 или

5, регулятора скорости 15, регуля.тора тока 19 и снижению скорости церемещения суппорта 26, Так осущест вляется черновая обработка изделия

33 с подцержаннем постоянства мощ- ® ности шлифования. По окончании черновой.обработки иэделия 33 датчик припуска 34 обеспечивает уменьшение сигнала с блока задания программа 1 и начинается этап чистового щлифова- 15 ния изделия. При этом происходит дальнеййее снижение уровня выходных напряжений регуляторов мощности 4 или 5, скорости 15, тока 19, а следовательно, н снижение скорости пе- 2О ремещения суппорта 26. По,окончании процесса обработки иэделия 33 проис ходит возврат суппорта 26 в исходное положение с максимальной скоростью, имеющей то же значение, что и .при быстром подводе супнорта. При ,отклонении мощности шлифования в процессе обработки изделия 33 от заданного блоком 1 значения мощности регуляторы 4 или 5, 15 и 19 изменяют свое выходное напряжение и . .:суппорт 26 перемещается с измененной

:,скоростью, что приводит к.изменению выходного напряжения датчика мощности

35 и восстановлению заданного зна,чения мощности шлифования. Нуль-ор ганы 13 и 14 настроены таким образом, ;что при срабатывании нуль-оргава 14 .

:,отключается нуль-орган 13, который в

;свою очередь отключает регулятор мощ:ности 4 от регулятора скорости 35. 40

Работая поочередно, нуль-органы 13 и 14 подключают или регулятор 4, или регулятор 5 ко входу регулятора скорости 15. Когда объект регулирования

:(система СПИД) соответствует аперио- 45 дическому звену первого порядка, ;мощность шлифования на выходе датчика мощности 35 изменяется по экспоненте, :производная которой на выходе диффе:ренцирующего звена 38 имеет положи-, 5g тельное значение. Элемент памяти 41 остается в том же положен= и, что и после его "сброса", который осущест-. вляется перед началом каждого цикла .обработки эа счет связи второго вы хода блока 1 с первым входоМ элемента памяти 41. При этом нуль-орган 13 срабатывает, подключая регулятор мощности 4 ко входу регулятора скорости 15. В этом режиме нуль-орган 14 .отключен, а регулятор мощности 5 отк-.. лючен от. регулятора скорости 15. Когда же объект регулирования соответствует апериодическому звену второго порядка, то мощность шлифования на выходе датчика. мощности 35 изменяется по двойной экспоненциальной зависимости, имеющей точку перегиба, причем в начальной части кривой изменения мощности экспонента вогнута, а после точки перегиба экспонента выпукла. Производная такой кривой имеет в начальной части отрицательное,значение, а после точки перегиба — положительное значение. При появлении. отрицательного сигнала на выходе дифференцирующего звена 38 элемент памяти 41 перебрасывается, что приводит к отключению нуль-органа 13 и включению нуль-органа 14. Регулятор мощности 4 отключается от регулятора скорости 15, а регулятор мощности 5 подключается к регулятору скорости 15.

Придание регуляторам мощности 4 и 5 соответственно пропорционально-интегральных и пропорционально-интегрально дифференциальных свойств, поочередное их подключение для коррекции система управления в зависимости от представления звена СПИД апериодическнм звеном первого или второго порядка, что определяется режущей способностью и жесткостью шлифовально ных кругов, а контролируется по величине мощности, затрачиваемой на шпифование, введение отрицательной обратной связи по.мощности шлифования приводит к существенному снижению результирующей постоянной времени, СПИД, а следовательно и к повышению быстродействия, точности обработки изделий, производительности станка, что объясняется .форсированным изменением выходного напряжения регулятора мощности и компенсацией эаназдывания, вносимого системой СПИД.

Предложенное устройство для автоматического управления поперечной подачей щпифовального .станка обеспечивает высокую точность при обработке изделий, повышает производительчость станка.