Устройство для адаптивного управления станком

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ, содержащее последовательно соединенные датчик колебаний , первьй усилитель, первый, блок полосовьк фильтров, первьш блок детекторов; первый блок сравнения,второй блок сравнения,второй усилитель,третий блок сравнения,четвертый блок сравнения,регулятор и привод, третий усилитель, подключенньй входом к датчику мощности, выходом ,к второму входу четвертого блока сравнения, задатчик амплитуды вибраций, задатчик мощности, блок ограничения, подключенные соответственно к вторым входам второго блока сравнения, третьего блока сравнения и регулятора, послодовательно соединенные фильтр низкой частоты, блок памяти, пятый блок сравнения, подключенный вторым входом к выходу фильтра низкой чacтoтЫj последовательно соединенные второй блок полосовых фильтров и второй блок детекторов, подключен,ный выходом к второму входу первого блока сравнения, а также формирователь импульсов и элемент задержки, подсоединенные выходами соответственно к второму и третьему входам блока ( памяти, причем выход формирователя импульсов соединен с входом элемента задержки, а вход второго блока полосовых фильтров соединен с выходом i первого усилителя, вход фильтра нкз-кой частоты соединен с выходом регу (Л лятора, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и надежности работы, в него дополнительно введены релейное звено и интегратор , подключенный рабочим входом к выходу второго усилителя и входу формирователя импульсов, первым о и вторым входами установки начальны, 00 условий - соответственно к выходам со о пятого блока сравнения и выходу релейного звена, а выходом - к третьему входу третьего блока сравнения, вход релейного звена соединен с выходом третьего усилителяj а выход - с четвертым входом блока памяти.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3523104/18-24 (22) 20. 12. 82 (46) 30.03.84. Бюл. № 12 (72) А.В. Коробко (71) Ульяновское головное специальное конструкторское бюро тяжелых и фрезерных станков (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 684513, кл. G 05 В 19/38, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 834673, кл. G 06 В 19/38, 1979 (прототип) ° (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО

УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ, содержащее последовательно соединенные датчик колебаний, первый усилитель, первый. блок полосовых фильтров, первый блок детекторов;первый блок сравнения, второй блок сравнения, второй усилитель,третий блок сравнения, четвертый блок сравнения, регулятор. и привод, третий усилитель, подключенный входом к датчику мощности, выходом,— к второму входу четвертого блока сравнения, задатчик амплитуды вибраций, задатчик мощности, блок ограничения, подключенные соответственно к вторым входам второго блока сравнения, третьего блока сравнения и .регулятора, последовательно соеди„,З0„„1083161 А

Sm С 05 В 19/39 ненные фильтр низкой частоты, блок памяти, пятый блок сравнения, подключенный вторым входом к выходу фильтра низкой частоты, последовательно соединенные второй блок полосовых фильтров и второй блок детекторов, подключенный выходом к второму входу первого блока сравнения, а также фбрмирователь импульсов и элемент задержки, подсоединенные выходами соответственно к второму и третьему входам блока

iïàìÿòè, причем выход формирователя импульсов соединен с входом элемента задержки, а вход второго блока полосовых фильтров соединен с выходом первого усилителя, вход фильтра низ-.. е кой частоты соединен с выходом регулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности работы, в него дополнительно введены релейное звено и ин Ф тегратор, подключенный рабочим входом к выходу второго усилителя и входу формирователя импульсов, первым р и вторым входами установки начальньц р условий — соответственно к выходам пятого блока сравнения и выходу релейного звена, а выходом — к третьему входу третьего блока сравнения, вход © релейного звена соединен с выходом третьего усилителя, а выход — с четвертым входом блока памяти.

1 1Л83

Изобретение относится к автоматическому управлению и регулированию, в частности к адаптивному управлению станками, в особенности к устройствам ограничения вибраций несущей системы станка.

Известно устройство для адаптивного управления станком, содержащее контур стабилизации мощности и контур гашения вибраций. При возникновении вибраций больше допустимого уровня устройство для их интенсивного гашения снижает подачу до нуля, а затем восстанавливает до значения, мень" ше исходного на дискрету. При новом возникновении вибраций больше допустимого уровня этот процесс повторяется. Возврат подачи до исходного знаЪ чения производится последовательным дискретным повышением опорного напря20 жения контура стабилизации мощности (11.

В указанном устройстве возврат к исходным значениям уставки мощности и подачи производится в функции

2. выдержки времени, а не на основании информации о фактических параметрах резания.. Вследствие этого при повышении уставки в вибронеустойчивой зоне резания могут возникнуть вибрации больше допустимого уровня, Зо что снижает надежность работы. В виброустойчивой зоне резания устройство может работать с заниженной уставкой мощности в течение выдержки вре- . мени(Или нескольких выдержек времени) Ç5 что снижает производительность, Кро-. ме того, гашение вибраций производится последовательным дискретным сбросом уставки мощности, вследствие чего вибрации несколько раз могут

40 превышать допустимый уровень, что снижает точность и надежность работы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для адаптивного управления станком, содержащее после- 5

-45 довательно соединенные датчик колебаний, первый усилитель, первый блок полосовых фильтров, первый блок де- текторов, первый блок сравнения, второй блок сравнения, второй усили- :.i тель, третий блок сравнения, четвертый блок сравнения, регулятор и привод, третий усилитель, подключенный входом к датчику мощности, выходом - к второму входу четвертого блока срав- 55 нения, задатчик амплитуды вибраций, задатчик мощности, блок ограничения, Г подключенные соответственно к вторым

161 2 входам второго блока сравнения, третьего блока сравнения и регулятора, последовательно соединенные с выходом регулятора фильтр низкой частоты, блок памяти, пятый блок сравнения, подключенный вторым входом к выходу фильтра низкой частоты, последовательно соединенные второй блок полосовых фильтров и второй блок детекторов, подключенный выходом к второму входу первого блока сравнения, а также формирователь импульсов и элемент задержки, подсоединенные выходами соответственно к второму и третьему входам блока памяти, причем выход формирователя импульсов соединен с входом элемента задержки, а вход второго блока полосовых фильтров соединен с выходом первого усилителя (21.

Гашенис вибраций производится IIoc ледовательным дискретным сбросом уставки мощности, вследствие чего вибрации несколько раз могут превысить допустимый уровень, что снижает точность н надежность работы. При возврате опорного напряжения контура стабилизации к исходному значению после прохождения вибронеустойчивого участка резания может возникнуть следующий режим. Когда подача выйдет на уровень, соответствующий новому значению припуска обработки виброустойчивого участка н новому, повышенно му на одну дискрету (но неравному исходному) значению опорного напряжения, то при дальнейшем постоянном прнпуске Ьбработки повышения подачи происходить не будет, вследствие чего не будет повышаться опорное напряжение, и устройство не будет обеспечивать требуемую производительность обработки. Аналогичный режим может возникнуть прн выходе инструмента иэ вибронеустойчивого участка резания сразу на участок без резания.

Цель изобретения — повышение надежности и точности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены релейное звено и интегратор, под" ключенный рабочим входом к выходу второго усилителя и входу формирователя импульсов, первым и вторым входами установки начальных условий — соответственно к выходам пя-. того блока сравнения и выходу релейного звена, а выходом — к третьему входу третьего блока сравнения, вход

1083161 релейного звена соединен с выходом третьего усилителя, а выход — с четвертым входом блока памяти.

На фиг. 1 приведена функциональная .схема устройства; на фиг. 2 — времен- 5 ные диаграммы е " работы.

Устройство содержит датчик .1 колебаний; первый усилитель 2, первый блок 3 полосовых фильтров, первый блок 4 детекторов, первый блок 5 сравнения, второй блок 6 сравнения, второй усилитель 7, третий блок 8 сравнения, четвертый блок 9 сравнения, регулятор 10, привод 11, третий усилитель. 12, датчик 13 мощности, задатчик 14 амплитуды вибраций, задатчик 15 мощности, блок 16 ограничения, фильтр 17 низкой частоты, блок 18 памяти, пятый блок 19 сравнения, второй блок.20 полосовых фильтров, второй блок 21 детекторов, формирова- .

l тель 22 импульсов, элемент 23 задержки; релейное звено 24, интегратор

25, объект 26 регулирования.

На фиг. 1 и 2 приняты обозначения;

h — припуск обработки; N — мощность резания; Up — опорное напряжение (ус-. тавка мощности) контура стабилизации мощности; UI„ — выходное напряжение интегратора; U — напряжение управления постоянной времени разряда интегратора; U><- напряжение бло-, .ка памяти; А и Ао — фактическое значение вибраций и допустимый уровень;

S " "подача. 35

Устройство работает следующим образом, При резании на виброустойчивом участке с припуском Ь устройство

1 стабилизирует мощность резания на . 40 заданном уровне Н (интервал време1 ни О - t, фиг. 2).

При увеличении припуска до значения Ь2 (момент времени t>) подача уменьшается до значения S = S2 для 45 обеспечения равенства N = R

В момент t = t вследствие увеI 2 личения припуска возникают вибраций

А 7 А о. Усилитель 7 своим напряжением, вычитающимся из выходного на-. 50 пряжения задатчика 15 мощности, уменьшает опорное напряжение до нуля, вследствие чего уменьшается подача, и вибрации становятся меньше допус- тимого уровня (момент t>). Одновре- 55 менно в этот же интервал времени

t — t интегратор 25 заряжается до ойределенного .напряжения, пропорциональног0 длительности этого интервала, с постоянной времени заряда Т5. . Длительность гашения вибраций (т. е. интервал t 2 — С5) характеризует степень неустойчивости возникшего процесса вибраций и может служить мерой необходимого снижения опорного напряжения контура стабилизации. В момент t> выходной сигнал усилителя

7 становится равным нулю, а новое значение опорного напряжения становится меньше исходного на величину напряжения интегратора 25. Подача повышается до нового уровня S = S

3 дновременно в момент t от отрица3 ,тельного перепада .напряжения на входе срабатывает формирователь 22 импульсов и устанавливает в блоке 18 памяти максимальное выходное напряжение U>> если ранее оно не было ща установлено). При помощи элемента

23 задержки через выдержку времени производится запомина4 3 ние выходного напряжения фильтра 17, которое пропорционально. текущему значению подачи S - =S> (момент времени, t<). Постоянная времени разряда Т интегратора-.25 при напршении на его первом управляющем входе, равном или меньше нуля U > C О, очень велика и может быть обусловлена, например, сопротивлением утечки емкости интегратора 25.

В интервале времени t - t устрой"

4 5 ство стабилизирует мощность резания„ на уровне, соответствующем опорному напряжению Upg

После прохождения вибронеустойчивого участка (момент времени t5) подача вследствие уменьшения припуска повышается, на .выходе блока 19 сравнения формируется положительный сигнал U>,. который уменьшает постоянную времени разряда интегратора 25 тем больше, чем больше но величине положительный сигнал. Интегратор разряжается до нуля, с постоянной времени ьа = f(U>), при этом опорное напряжение и мощность резания восстанавливается до исходного значения (момент t ). При выходе на холостой ход (момент t) релейное звено

24, ранее включенное от сигнала усилителя 12, отключается и своим выходом устанавливает нулевые начальные условия в интеграторе 25 и максимальное выходное напряжение в блоке 18 памяти для того, чтобы на

1083161 выходе блока 19 сравнения преждевременно не существовал положительный управляющий сигнал +U, который регулирует постоянную времени разряда интегратора. Устройство подготовлено к следующему циклу работы.

Применение предлагаемого устройства позволит уменьшить время существования вибраций с амплитудой больше допустимого значения и вести обработку вибронеустойчивых участков на участках мощности, близких к оп5 тимальным. Это повышает надежность работы инструмента и станка и производительность обработки.

1083 161

4 j 1 у

Корректор Г. Решетник в

Подписное

Заказ 1751/41 Тираж 842. ВНИИПИ Государственного комитета СССР

bio дедам изобретений и открытий

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

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

Составитель П. Кудрявцев

Редактор С. Квятковская Техред С.Мигунова