Адаптивная система управления фрезерным станком

 

АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕН1ИЯ ФРЕЗЕРНЕ СТАНКОМ, содержащая задатчик приращения подачи, последовательно соединенные задатчик подачи , устройство числового программного управле шя, привод подач, объект . управления, датчик вибраций детали и первый усилитель и последовательно соединенные аадатчик оборотов шпинделя , первый сумматор и привод шпинделя , подключенный выходом к второму входу объекта управления, второй выход которого подключен через датчик вибраций инструмента к входу второго усилителя, о т л и ч а ю и а я .с я тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит генератор строба , элемент ИЛИ, ключ, задатчик допустимого соотношения вибраций, индикатор и последовательно соединенные вычислительный блок, второй сумматор пороговый элемент, первый триггер, . элемент задержки, второй триггер и генератор синусоидальных сигналов, подключенный выходом к второму входу первого сумматора, первый и второй входы вычислительного блока соединены с выходами соответственно первого и второго усилителей, выход задатчика допустимого соотношения вибраций подключен к второму входу второго сумматора, вход индикатора соединен с выходом порогового элемента и вторым входом второго триггера, перШ вый вход ключа соединен с выходом первого триггера, второй вход - с выходом задатчика подачи, а выход с входом задатчика подачи, выход генератора строба подклйчен к третьему входу первого триггера и четвертому входу второго триггера, выход элемента ИЛИ подключен к второму входу первого триггера и третьему входу триггера. о ф

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1041

3(Д) 5 05 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР л

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

К АВТОР(ИОМУ СВИДЕП=ЛЬС У.(21 ) 3409301/18-24 (22) 23.03.82 (46 ) .15.09.83. Бюл. Р 34 . (72 ) С,А. Писклов, A.Т. Воротилов,.

С..Г. Чуб и К.И:. Кучеров (53. ) 62-50 (088. 8 ) (56..) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 596911, кл. G 05 В 13/02, .1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 637782, кл. G 05 В 13/02, 1976 (прототип ). (54 ) (57 ) АДАПТИВНО СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ФРЕЭЕРНЦИ СТАНКОМ, содержащая. задатчик приращения подачи, последовательно .соединенные задатчик пода- .. чи, устройство числового программно«.-.. го управления, привод подач, объект -; управления, датчик вибраций детали и первый усилитель и последователь- но соединенные задатчик оборотов шпинделя, первый сумматор и привод шпин-, деля, подключенный выходом к второму входу объекта управления, второй вы-., ход которогф подключен через датчик вибраций инструмента к входу второго усилителя, отличаюшая,ся тем, что, с целью повышения точности

1 системы, она содержит генератор строба, элемент ИЛИ, ключ, задатчик допустимого соотношения вибраций, индйкатор и последовательно соединенные вычислительный блок, второй сумматор, пороговый элемент, первый триггер, элемент задержки, второй триггер и генератор синусоидальных сигналов, подключенный выходом к второму входу первого сумматора, первый и второй входы вычислительного блока соединены с выходами соответственно первого и второго усилителей, выход задатчика допустимого соотношения вибраций подключен к второму входу второго сумматора, вход индикатора соединен с выходом порогового элемента и 9 вторым входом второго триггера, первый вход ключа соединен с выходом первого триггера, второй.вход — с выходом задатчика подачи, а выходс входом задатчика подачи, выход генератора строба подклЮчен к третьему входу первого триггера и четвертому входу второго триггера, выход элемента ИЛИ подключен к второму входу первого триггера и третьему входу второго триггера.

1041990

Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматического управления и может быть испопьзовано для программного управления металлорежущими станками.

Известна адаптивная система управления токарным станком, содержа.щая квадратор и последовательно соединенные тахогенератор, дифференциатор, делитель. и логический блок, выход которого подключен к второму входу сумматора, а выход датчика обратной связи через квадратор соединен с вторым входом делителя $1 ).

Недостатком указанной системы является то, что в ней не .Учитыва- 15 ются .вынужденные резонансные колебания, которые оказывают существенное влияние на точность формообразования детали и, в конечном счете, снижают производительность. 20

Наиболее близкой к предложенной по техническому решению является адаптивная система управления фрезерным станком, содержащая задатчик приращения подачи, последовательно Zg соединенные задатчик подачи, устройство числового программного управления,. привод подач, объект управления, датчик вибраций детали и первый усилитель и последователь.но соеди-ненные задатчик оборотов шпинделя, первый сумматор и привод шпинделя, подключенный выходом к второму входу объекта управления, второй выход которого подключен через датчик вибраций инструмента к входу второго усилителя (2 ).

Недостаток известного устройства периодическое изменение силы резания, связанное с прерывистым характером резания, что ведет к возник- 46 новению вынужденных колебаний. Увеличение амплитуды колебаний, связанное с изменением режимов резания, затуплением инструмента или изменением характеристик обрабатываемого 45 материала, объясняется притоком энергии, вносимой в систему резания, благодаря взаимодействию процесса резания и упругой системы. Увеличение амплитуды колебаний приводит к появлению вторичного возбуждения упругой системы станок — приспособление инструмент — деталь (СПИД) в результате возмущающего воздействия на автоколебательную систему с частотой тех же автоколебаний. Возмущающим воздействием в простейшем случае является гармонически изменяющийся припуск — след вибраций, происходивших в предыдущем проходе режущего инструмента. Возникновение вторич- О ного возбуждения зависит от соотношения между жесткостью упругой системы и коэффициентами резания:чем больше коэффициент резания, тем больше проявляется механизм вторич- 65 ного возбуждения, особенно при использовании режущих инструментов с большой протяженностью режущей. кромки и сравнительно нежесткой системой обрабатываемой детали (тонкостенные детали).

Вторичное возбуждение в процессе обработки приводит к значительным погрешностям в формообразовании детали.

Цель изобретения - повышение точности системы.

Поставленная цель достигается тем, что адаптивная система управления фрезерным станком содержит генератор строба, элемент ИЛИ, ключ, задатчик допустимого соотношения вибраций, индикатор и последовательно соединенные вычислительный блок, второй сумматор, пороговый элемент, первый триггер, элемент задержки, второй триггер и генератор синусоидальных сигналов, подключенный выходом к второму входу первого сумматора, первый и второй входы вычислительного блока соединены с выходами соответственно первого и второго усилителей, выход эадатчика допустимого соотношения. вибраций подключен к второму входу второго сумматора, вход индикатора соединен с выходом порогового элемента и с вторым входом второго триггера, первый вход .ключа соединен с выходом первого триггера, второй вход — с выходом задатчика подачи, а выход — с входом задатчика скорости подачи, выход генератора строба подключен к третьему входу первого триггера и к четвертому входу второго триггера, выход элемента ИЛИ подключен к второму входу первого триггера и к третьему входу второго триггера.

На чертеже изображена функциональная схема предложенной адаптивной системы управления фрезерным станком.

Схема содержит задатчик 1 скорости резания, устройство 2 числового программного управления (УЧПУ), привод 3 подач, объект 4 управления, датчик Ъ вибраций детали, датчик 6 вибраций инструмента, первый 7 и второй 8 усилители, вычислительный блок 9, первый сумматор 10, задатчик 11 допустимого соотношения вибраций, пороговый элемент 12, индикатор 13, первый 14 и второй 15 триггеры, генератор 16 строба, элемент

ИЛИ 17, элемент задержки 18, генератор 19 синусоидальных сигналов, второй сумматор 20, задатчик 21 оборотов шпинделя, привод 22 шпинделя, ключ 23 и задатчик 24 подачи.

Система работает следующим образом.

С датчиков 5 и б информа сия об амплитуде вибрации в процессе реза1041990 время з в элементе задержки 18, поступает на Первый вход второго . триггера 15 и совместно с выходным сигналом с порогового элемента 12 разрешает установку в "1" второго триггера 15 °

Логический сигнал с выхода второго триггера 15 вклюЧает генератор 19, выходной сигнал которого в выключенном состоянии равен нулю, а после прихода включающего сигнала со второго триггера 15 он изменяет-. ся по закону. F=a s inwt, где а и w выбраны заранее. Сигнал F поступает с выхода генератора 19 на вход первого сумматора 10, где суммируется с сигналом задатчика оборотов шпинделя 21. Результирующий сигнал, равный п + à s i n w t, поступает на привод шпинделя 22 для управления оборотами шпинделя станка. В случае равенства нулю сигнала .с генератора 19 для управления приводом шпинделя 22 по-. дается сигнал, равный сигналу с задатчика оборотов шпинделя 21.

Коррекция скорости вращения шпинделя может быть снята только в конце текущего кадра управляющей программы сигналом "Конец кадра" с УЧПУ 2 через элемент ИЛИ 17 подачей сигнала на третий вход второго триггера 15.

Генератор строба 16 вырабатывает стробирующие импульсы, необходимяе для нормальной работы первого 14 и второго 15 триггеров. Вначале УП оба триггера устанавливаются в нулевое состояние сигналом "Общий сброс" с УЧПУ 2 через второй вход элемента 17.

Предлагаемое изобретение по сравнению с базовым объектом позволяет обеспечить оптимизацию режимов резания в процессе обработки и повысить точность формообразования деталей на станках с ЧПУ, особенно при обработке тонкостенных нежестких деталей при значительной длине лезвия инструмента, когда возникают значительные вынужденные вторичные колебания как инстру".лента, так и детали. Кроме того, использование изобретения позволит повысить. производительность труда,,так как исключает дополнительные проходы при высокой точности фюрмообраэования.

I (ния соответственно детали А и дет инструмента А „„,р поступает через усилители 7 и 8 на вход вычислительного блока 9, где вычисляется параА рнст< метр A = — — . Далее текущее зна- .5

Адет чение А поступает на второй сумматор 20, где формируется разность (A-A „), A „р — максимально допустимое значение соотношения — поступает в сумматор 20 с задатчика А„11.

Выходной сигнал с первого сумматора

10 поступает на вход порогового элемента 12, на выходе которого образуется логический сигнал: состояние

"1" соответствует условию A Ú A 15 и н кр

0 - A (A . Сигнал с порогового элемента 12 поступает в индикатор,13 для визуального контроля наличия недопустимых вибраций, а также переключает в состояние "1" первый триг- 2О

rep 14, который в свою очередь, выходным сигналом разрешает пропуск уставки приращения подачи с задатчика 24 через ключ 23 в эадатчик 1, а оттуда в устройство 2. Уставка . 25 приращения подачи в эадатчике 1 вы-, читается иэ текущего (запрограмми-, рованного) значения подачи S

h ° . следователь но, результирующая подача

5р =5и -Ю °

Возможны два случая работы.

В первом случае, например, допус- тимые вибрации исчезают логический сигнал на выходе порогового элемента 12 изменяется, однако коррек-. ция подачи будет "пфйсутствовать,так как предшествующее состояние запб- минается первым триггером 14, и ключ 23 пропускает коррекцию на

УЧПУ 2. Данное состояние первого триггера 14 может быть изменено толь- 4р ко в конце текущего кадра управлякицей программы (УП) сигналом "Конец кад . ра" с УЧПУ 2 через. первый вход элемента ИПИ 1g.

Во втором слУчае коррекция подачи 45 не приводит к исчезновению недопустимых вибраций. Если через некоторое время запаздывания ь3, достаточное для ликвидации недопустимых вибраций после включения коррекции пода-. чи, вибрации не снизятся до допустимо-5О го уровня, логический сигнал с выхода первого триггера, задержанный на

Составитель В. Нефедов

Редактор Л. Веселовская ТехредМ.Надь Корректор А. Тяско

Заказ 7127/48 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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