Устройство для автоматического управления рабочим циклом врезного шлифования
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ЦИКЛОМ ВРЕЗНОГО ШЛИФОВАНИЯ, содержащее электродвигатель привода поперечной подачи шлифовального круга, датчик активной мощности привода шлифовального круга, связанный с первым сумматором , датчик диаметра шлифовального круга, связанный с вторым сумматором , вход которого также срязан с задатчиком мощности чернового этапа шлифования, датчик припуска, связанный с третьим сумматором, вход которого также связан с задатчиком мощности чистового этапа шлифования, и релейный командоаппарат для включения электродвигателя привода подачи шлифовального круга, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности шлифовального станка и устранения динамической погрешности в отработке задаваемой nporpai-iTvibi, оно снабжено аналоговой моделью электродвигателя, связанной с первым сумматором, включен ним последовательно между датчиком активной мощности и первым сумматором , первым аналоговым ключом и устройством выборки-хранения, причем один из входов первого сумматора непосредственно связан с датчиком активной мощности и компаратором программы , вход которого соединен с датчиком припуска, первый выход через релейный командоаппарат - с первым, аналоговым ключом, второй выход - с вторым аналоговым ключом, связывающим задатчик мощности чернового режима с третьим сумматором, третий выход с третьим аналоговь1М ключом, связы S вающим задатчик мощности чистового режима с третьим сумматором, причем выход третьего сумматора соединен с вторым сумматором и блоком функциональной связи, вход которого соединен с выходом задатчика мощности чернового режима, а вьоход - с задатчи- S ком скорости быстрого подвода, который через четвертый аналоговый ключ связан с управляемым силовым преобразователем электродвигателя привода поперечной подачи шлифовального крусл ю га, причем второй вход управляемого /силового преобразователя связан через пятый аналоговый ключ с выходом со. блока коррекции, вход которого сое4; динен с вторым сумматором, а также компаратором касания шлифовального круга с деталью, первый выход которого через шестой аналоговый ключ соединен с лампой визуальной индикации касания шлифовального круга с деталью , а второй выход через седьмой аналоговый ключ - с блоком коррекции.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3(5п B 24 В 5/00 ф" . " ЩЩ 1
)3186 J 0-Т,.;,„
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3467322/25-08 (22) 07. 07. 82 (46) 30. 07. 84. Бюл. 9 28 (72) В.Н.Михелькевич, IO.A. Чабанов, А.Л.Егоров, В.Г.Стерляхин и A. Н. Оловянников (71) Куйбышевский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева и Производственное объединение ГПЗ-4 (53) 621.923.4(088.8) (56) 1. Михелькевич В.Н. Автоматическое управление шлифованием. М., "Машиностроение", 1975, с. 170-171, 251-255 (прототип). (54)(57) УстРОйство дЛЯ АвтомАтИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ЦИКЛОМ
ВРЕЗНОГО ШЛИФОВАНИЯ, содержащее электродвигатель привода поперечной подачи шлифовального круга, датчик активной мощности привода шлифовального круга, связанный с первым сумматором, датчик диаметра шлифовального круга, связанный с вторым сумматором, вход которого также связан с задатчиком мощности чернового этапа шлифования, датчик припуска, связанный с третьим сумматором, вход которого также связан с задатчиком мощности чистового этапа шлифования, и релейный командоаппарат для включения электродвигателя привода подачи шлифовального круга, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности шлифовального станка и устранения динамической погрешности в отработке задаваемой программы, оно снабжено аналоговой моделью электродвигателя, свя„„SU„„1105294 А занной с первым сумматором, включенным последовательно между датчиком активной мощности и первым сумматором, первым аналоговым ключом и устройством выборки-хранения, причем один из входов первого сумматора непосредственно связан с датчиком активной мощности и компаратором программы, вход которого соединен с датчиком припуска, первый выход через релейный командоаппарат — с первым. аналоговым ключом, второй выход — с вторым аналоговым ключом, связывающим .задатчик мощности чернового режима . с третьим сумматором, третий выход с третьим аналоговым ключом, связывающим задатчик мощности чистового 9 режима с третьим сумматором, причем выход третьего сумматора соединен с вторым сумматором и блоком функци-,да ональной связи, вход которого соеди- %е нен с выходом задатчика мощности чернового режима, а выход — с задатчиком скорости быстрого подвода, который через четвертый аналоговый ключ связан с управляемым силовым преобра- зователем электродвигателя привода поперечной подачи шлифовального круга, причем второй вход управляемого
1силового преобразователя связан че- ф рез пятый аналоговый ключ с выходом блока коррекции, вход которого соединен с вторым сумматором, а также Дай компаратором касания шлифовального круга с деталью, первый выход которого через ше той аналоговый ключ соединен с лампой визуальной индикации касания шлифовального круга с де" ) талью, а второй выход через седьмой аналоговый ключ — с блоком коррекции.
1105294
Изобретение относится к станкостроению, конкретнее к автоматизации технологических процессов металлообработки на шлифовальных станках.
Известно устройство для автоматического управления рабочим циклом врезного шлифования, содержащее электродвигатель привода поперечной подачи шлифовального круга, датчики активной мощности привода шлифовального круга, задатчики мощности шлифова- 10 ния, связанные со схемой суммирования, и релейный командоаппарат для включения электродвигателя привода подачи (1 3.
Устройство позволяет стабилизиро- 15 вать на заранее заданном уровне мощность шлифования, однако в нем не компенсируются погрешности способа измерения активной мощности шлифования, обусловленные нестабильностью параметров электрического напряжения, питающего электродвигатель привода щлифовального круга, что приводит к погрешностям в отработке заданных режимов шлифования. 25 !
Цель изобретения - повышение производительности шлифовальных станков и устранение динамических погрешностей в отработке задаваемой программы.
Поставленная цель достигается тем, 30 что устройство для автоматического управления рабочим циклом врезного шлифования, содержащее электродвигатель привода поперечной подачи шлифовального круга, датчик активной мощ- 35 ности привода шлифовального круга, связанный с первым сумг атором, датчик диаметра шлифовального круга, связанный со вторым сумматором, вход кото рого также связан с задатчиком мощности чернового этапа шлифования, датчик припуска,связанный с третьим сумматором, вход которого также связан с задатчиком мощности чистового этапа шлифования, и релейный командо"„ аппарат для включения электродвигателя привода подачи шлифовального круга„ снабжено аналоговой моделью электродвигателя, связанной с первым сумматором, включенным последовательно между датчиком активной мощно- 50 сти и первым сумматором, первым аналоговым ключом и устройством выборкихранения, причем один из входов первого сумматора непосредственно свя" зан с датчиком активной мощности и 55 компаратором программы, вход которого соединен с датчиком припуска, первый выход через релейный командоаппарат — c первым аналоговым ключом, второй выход — c вторым аналоговым Я) ключом, связывающим задатчик мощности чернового режима с третьим сумматором, третий выход — с третьим аналоговым ключом, связывающим задатчик мощнос,ги чистового режима с третьим сумматором, причем выход третьего сумматора соединен с вторым сумматором и блоком функциональной связи, вход которого соединен с выходом задатчика мощности чернового режима, а выход — с эадатчиком скорости быстрого подвода, который через четвертый аналоговый ключ связан с управляемым силовым преобразователем электродвигателя привода поперечной подачи шлифовального круга, причем второй вход управляемого силового преобразователя связан через пятый аналоговый ключ с выходом блока коррекции, вход которого соединен с вторым сумматором, а также компаратором касания шлифовального круга с деталью, первый выход которого через шестой аналоговый ключ соединен с лампой визуальной индикации касания шлифовального круга с деталью, а второй выход через седьмой аналоговый ключ †. с блоком коррекции.
На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства управления рабочим циклом врезного шлифования.
Предлагаемое устройство содержит электродвигатель 1 подачи шлифовального круга на обрабатываемую деталь, управляемый силовой преобразователь
2, датчик 3 активной мощности, потребляемой электродвигателем шлифовального круга из питающей электрической сети, аналоговую модель 4 электродвигателя шлифовального круга, датчик 5 припуска металла, задатчик 6 мощности шлифования на чистовом этапе обработки, компаратор 7 программы, задатчик 8 мощности шлифования на черновом этапе обработки, аналоговые ключи 9 и 10, суммирующее устройство 11, аналоговые ключи 12 и 13, задатчик 14 скорости быстрого подвода шлифовального круга к детали, блок 15 корректирующего устройства, суммирующее устройство 16, датчик 17 диаметра круга, компаратор 18 начала чернового режима обработки, аналоговые ключи 19 и 20, лампу 21 визуальной индикации момента соприкосновения шлифовального круга с деталью, компаратор 22 момента соприкоснове- ния шлифовального круга с деталью, релейный командоаппарат 23, аналоговый ключ 24, устройство 25 выборкихранения, суммирующее устройство 26 и блок 27 функциональной связи.
Устройство работает следующим образом.
Ф
Для организации рабочего цикла врезного шлифования устройство реализует способ управления процессом шлифования в функции текущего припуска металла 5 Текущий припуск металла контролируется датчиком 5, выход, которого подключен на вход компара1105294
10 выборки-хранения. Перед началом цикла обработки сигнал с выхода датчика 3 активной мощности через аналоговый ключ 24 подается на вход устройства
25 выборки-хранения, которое запоми25 нает уровень мощности потерь холостого хода. Для устранения погрешностей измерения мощности шлифования, обусловленных быстротечными изменениями амплитуд и вариациями частотного спектра питающего электродвигатель круга сетевого напряжения, устройство дополнительно снабжено аналоговой
30 моделью 4 электродвигателя шлифоваль-З5 ного круга, реализующей передаточную функцию электродвигателя шлифоваль- . ного круга по каналу напряжения питания. Вход аналоговой модели 4 подключен к питающей электродвигатель 40 шлифовального круга электрической сети, а выход — на вход суммирующего устройства 26. На выходе аналоговой модели 4 формируется сигнал компенсации сетевых помех измерения мощно- 45 сти шлифования.
При подходе шлифовального круга к детали релейный командоаппарат 23, управляемый через компаратор 7 датчиком 5 припуска металла, переключает аналоговый ключ 24, в результате чего на входы суммирующего устройства 26 подаются сигнал активной мощности шлифования с выхода датчика 3 активной мощности, сигнал уровня мощности потерь холостого хода с вы- 55, хода устройства 25 выборки-хранения и сигнал компенсации сетевых помех с выхода аналоговой модели 4. На выходе суммирующего устройства 26 имеет место сигнал, пропорциональный 60 мощности шлифования.
Применение в устройстве аналоговой модели 4 позволяет полностью устранить динамические погрешности в отработке задаваемой программы измене- 65 тора 7. На выходе компаратора l формируется требуемая для организации рабочего цикла последовательность сигналов, которые поступают на управяющие входы аналоговых ключей 9 и
10 и релейного командоаппарата 23. 5
Измерение мощности шлифования производится косвенно по активной мощности, потребляемой из питающей сети электродвигателем шлифовального круга с помощью датчика 3 активной мощности, вход которого подключен к питающей электродвигатель шлифовального круга электрической сети, а выход — к входу суммирующего устройства 26 и входу аналогового ключа 24.
Для устранения погрешностей измерения мощности шлифования, обусловленная вариациями потерь мощности холостого хода в электродвигателе шлифовального круга,в предлагаемом устрой- 0 стве использован способ запоминания этих потерь с помощью устройства 25 ния мощности шлифования, вызванных колебаниями амплитуды и вариациями частотного спектра сетевого напряже. ния, питающего электродвигатель шлифовального круга. Сигнал с выхода суммирующего устройства 26 используется для отрицательной обратной связи по мощности шлифования на этапе черновой обработки детали (с этой целью он подается на вход суммируюего устройства 16} . Этот сигнал исользуется также и для управления омпараторами 18 и 22 (с этой целью он подается с выхода суммирующего устройства 26 на входы компараторов
18 и 22 ). Компараторы 18 и 22 срабатьгвают при двух разных заранее задаваемых оператором уровнях мощности шлифования. На этапе быстрого подвода шлифовального круга к детали аналоговый ключ 12 открыт, а аналоговый ключ 13 закрыт. При этом сигнал с выхода задатчика 14 скорости быстрого подвода подается на вход управляемого силового преобразователя 2, который своим выходом подключен на вход электродвигателя 1 подачи шлифовально" го круга к детали. Выход электродвигателя 1 подачи подключен к входу системы СПИД (станок-приспособление,инструмент-деталь ). При этом скорость ! перемещения шлифовального круга на деталь на этапе быстрого подвода устанавливается в функции величины мощ,ности шлифования на этапе чернового шлифования с помощью дополнительного блока 27 функциональной связи, вход которого подключен к выходу задатчика 8 мощности шлифования на этапе чернового шлифования, а выход — к входу задатчика 14. Блок 27 устанавливает между скоростью быстрого подвода шлифовального круга к детали и величиной задаваемой мощности шлифования . на этапе чернового шлифования линейную зависимость, параметры которой определяются экспериментально исходя из конкретных характеристик системы
СПИД. Применение блока 27 функциональной связи позволяет значительно повысить показатели качества переходного процесса в устройстве в момент переключения системы управления с режима быстрого подвода на черновую обработку, что, в свою очередь, позволяет при стабилизации качественных показателей обработки изделия значительно увеличить скорость перемещения шлифовального круга к детали на этапе быстрого подвода.
Таким образом, применение блока 27 функциональной связи позволяет повысить производительность шлифовального станка.
На этапе чернового шлифования осуществляется стабилизация мощности шлифования, уровень которой заранее назначается задатчиком 8 по предель1105294 ной стойкости шлифовального круга или минимуму приведенных затрат и автоматически корректируется по мере изменения относительного диаметра шлифовального круга за счет подачи на вход задатчика 8 сигнала с выхода 5 датчика 17 диаметра круга.
Начало чернового этапа обработки фиксируется датчиком 5 припуска.
При этом компаратор 7 замыкает аналоговый ключ 10 и сигнал с выхода задатчика 8 через суммирующее устройство 11 подается на вход суммирующего устройства 16, на другой вход которого поступает сигнал мощности шлифования с выхода суммирующего устройства 15
26. При этом сигнал с выхода суммирующего устройства 26 достигает величины, при которой срабатывает компара гор 1S который замыкает аналоговый ключ 13 и размыкает аналоговый ключ
12. Таким образом, на вход управляемого силового преобразователя 2 поступает сигнал с выхода блока 15 корректирующего устройства, на вход которого поступает управляющий сигнал с выхода суммирующего устройства 16, при этом организуется система стабилизации мощности шлифования на черновом этапе обработки. Компаратор 22 срабатывает в первоначальный момент соприкосновения круга с де" талью. При этом аналоговый ключ 20 замыкается и выдает команду на лампу 21 визуальной индикации начала врезания шлифовального круга в деталь
Аналоговый ключ 19 также замыкается, подавая сигнал команды с выхода компаратора 22 на вход блока 15 корректирующего устройства. При вариациях режущей способности шпифовального круга и жесткости упругой системой 40
СПИД между моментами срабатывания компараторов 22 и 18 будет различное время. Это время используется для автоматической перестройки параметров корректирующего звена в бло- 45 ке 15 с таким расчетом, чтобы сохранить показатели переходного процесса в системе стабилизации мощности в момент переключения программы с быстрого подвода на рабочую подачу не- 50 зависимо от величины постоянной времени объекта. Это позволяет, сохранив показатели качества переходных процессов на уровне, достижимом известными устройствами, назначить ско- 5 рость перемещения шлифовального круга на деталь на этапе быстрого подвода на максимальном по стойкости шли-, фовального круга уровне.
Применение в устройстве блока 27 функциональной связи и компаратора 22 повышает производительность шлифовальных станков, при стабилизации качественных показателей обработки деталей вследствие значительного увеличения скорости быстрого подвода шлифовального круга к детали.
Момент начала цикла чистовой обработки фиксируется датчиком 5 припуска.
При этом компаратор 7 размыкает аналоговый ключ 10, и замыкает аналоговый ключ 9. При этом сигнал с выхода задатчика 6 мощности шлифования на чистовом этапе обработки поступает на вход управляемого силового преобразователя 2. Задатчик 6 формирует экспоненциально изменяющийся сигнал задания величины мощности шлифования на участке чистового шлифования, что позволяет оптимизировать режим шлифования по минимуму машинного времени.
По окончании чистового шлифования, что также фиксируется датчиком 5 припуска и включенном на его выход компаратором программы 7 устройство приходит в исходное состояние, и после поступления новой детали рабочий цикл врезного шлифования автоматически повторяется.
Значительное увеличение скорости перемещения шлифовального круга к детали на этапе быстрого подвода, ставшее возможным в результате применения блока функциональной связи и компаратора, фиксирующего момент касания шлифовальным кругом детали, повэоляет увеличить производительность шлифовального станка в 1,5-2 раза, повысить производительность труда обслуживающего персонала на
ЗОВ и снизить норму обслуживания наладчика на 15-20%. Уменьшение динамических погрешностей в отработке задаваемой программы рабочего цикла врезного шлифования, достигаемое вследствие применения аналоговой модели электродвигателя шлифовального круга позволяет при стабилизации на заданном уровне качественных показателей обработки деталей снизить в условиях реального изменения сетевого напряжения в цехах со шпифовальными станками на 20-40Ъ количество брака.
1105294
Составитель А.Семенова
Редактор Л. Пчелинская Текред Ж.Кастелевич Корректор Е. Снрохман
Заказ 5434/9 - Тираж 737 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва,, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
