Способ управления циклом шлифовального станка

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛОМ ПШИФОВАЛЬНОГО СТАНКА с периодической |Правкой шлифовального круга, заключакицийся в том, что задают значение мощности, затрачиваемой на шлифование, и значение скорости съема припуска, измеряют эти параметры в каждом цикле шлифования, а при уменьшении прит пуска до заданного значения йроизводят выхаживание, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и производительности обработки, определяют значение постоянной времени процесса резания,-соответствующее заданным условиям обработки, измеряют ее фактическое значение в процессе обработки, определяют отношение .заданного значения постоянной времени к ее фактическому значению и отношение заданного значения скорости съема припуска к ее фактическому значению в конце этапа шлифования со стабилизацией мощности и в каждом цикле шлифования уровень стабилизации мощности устанавливают равньм.произведению значения (О мощности на отношения заданных значений постоянной времени и скорости съема припуска к их фактическим значениям , определенным в предыдущем цикле.п

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А,(51)4 В 24. В 51/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А торсноч Ce nm Cxav

Ю Я Ф.

РВОВ0кОМ ие любе апт 4

®,„ ь (21) 3647664/25-08 (22) 30.09.83 (46) 15.07.85. Бюл. У 26 (72) В.Я. Рюмкин, Е.С. Артамонова, А.С. Гетман, С.С. Подлазов и М.Л. Шлейфер

{71) Московское- особое конструктор- . ское бюро средств автоматизации и контроля и электроэрозионного оборудования (53) 621.91(088.8)

{56) Авторское свидетельство СССР

В 1110616 23.06 ° 83. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛОМ

ШЛИФОВАЛЬНОГО СТАНКА с периодической правкой шлифовального круга, заключающийся в том, что задают значение мощности, затрачиваемой на шлифование, и значение скорости съема припуска, . измеряют эти параметры в каждом цикле шлифования, а при уменьшении при-, „„Я0 и1166976 пуска до заданного значения производят выхаживание, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и производительности обработки, определяют значение постоянной времени процесса резания, соответствующее заданным условиям обработки, измеряют. ее фактическое значение в процессе обработки, определяют отношение .заданного значения постоянной времени к ее фактическому значению и отношение заданного значения скорости съема припуска к ее фактическому значению в конце этапа шлифования со стабилизацией мощности и в каждом цикле шлифования

О уровень стабилизации мощности устанав- ливают равным.произведению значения мощности на отношения заданных значе- фД ний постоянной времени и .скорости съема припуска к их фактическим эначе ниям, определенным в предыдущем цикле.» шлифовальный круг.

Р =-"-.Ч

F у к

1 1166

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано на кругло-, бесцентрово- и внутришлифовальных станках.

Цель изобретения - повышение точности и производительности обработки на шлифовальных станках с периодической правкой шлифовального круга и с построением цикла, включающим этап выхаживания после этапа шлифования co)0 стабилизацией мощности эа счет учета изменений условий шлифования и регули" рования уровня стабилизации мощности.

На фиг. 1 представлены кривые изменения мощности Р, радиальной силы 15

F резания на этапе шлифования со стабйлизацией мощности функции снятого припуска между двумя очередными правхами шлифовального круга; на фиг. 2функциональная схема устройства, ре-. щ ализующего способ.

Способ осуществляется следующим образом.

Для конкретного процесса шлифования опытным путем определяют уровень стабилизации мощности Р, на котором должна производиться обработка первой детали после правки шлифовального круга. Значение мощности P выбирают из условия получения наилучших результатов по точностии производитель" ности обработки. Для этого заданного .ýíà÷åíèÿ мощности определяют значение скорости V, съема припуска и значение постоянной времени Т про- 35 цесса резания. При этом предполагается, что режущая способность шлифовального круга после его правки практически полностью восстанавливается. При определении Ч и Т учас-40 ток шлифования со стабилизацией мощности выбирают относительно небольшим, чтобы уменьшение режущей способности шлифовального круга за это время было незначительным. 45

Значение постоянной времени Т определяют на этапе выхаживания, которое производят после окончания шлифования на выбранном участке.

Значение То определяют одним из из- 50 вестных способов, например как время, эа которое мощность шлифования экспоненциально уменьшится в процессе выхаживания до значения, равного

0,37 от значения мощности в началь- 55 ный момент выхаживания.

Кроме того, задают допустимое значение (Р . уровня стабилизации

tnt n

976 2 мощности, соответствующее наибольшей допустимой нагрузке (F>) „на

При обработке первой детали после очередной правки шлифовального круга уровень стабилизации мощности устанавливают равным Р и поддерживают мощность на этом уровне путем изменения рабочей-подачи при отклонении мощности шлифования от ее заданного значения. В процессе шлифования на этом этапе измеряют фактическое значение скорости съема припуска и запоминают ее значение Чф перед началом этапа выхаживания, которое производят при уменьшении припуска до заданного значения, После запоминания значения скорости Чф определяют отношение V /Чф. В процессе выхаживания измеряют фактическое значение постоянной времени Т+ процесса резания, запоминают его и определяют отношение Т /Тф.

В каждом последующем цикле обработки уровень стабилизации мощности устанавливают равным произведению значения мощности в предыдущем цикле на отношения Чд/Чф и Т /Тф, определенные также в предыдущем цикле, т.е. для каждого (i + 1) цикла, I где i — порядковый номер цикла после правок круга, устанавливают уровень стабилизации мощности:

Р <. = Р; Чб/Чф; Т /Тфу (1)

Если после окончания очередного цикла обработки уровень стабилизации мощности, определенный по уравнению (1) для следующего цикла, окажется равным илн меньше его допустимого значения fP) „;„, то выдают команду на правку шлифовального круга. Кроме того, для ряда процессов шлифования наряду с предложенным критерием выхода круга на правку при реализации этого способа могут быть достаточно эффективны и известные критерии, например минимально допустимая скорость съема припуска.

Сущность способа поясняется следующим.

Связь между мощностью Р шлифова-. ния и радиальной силой F резания определяется известной зависимостью: где Ч вЂ” линейная скорость шлифовального круга; (4) з 1166976 4

Р равлении шлифованием в соответствий, — коэффициент, определяющий

F с прототипом; кривая b - изменению связь между радиальной Р„ силы на этапе шлифования со стабили-, и тангенциальной Р cuz зацией мощности на уровне за время лами резания. между двумя правками круга: 4F"—

Для конкретного технологического приращению силы Р sa это время; процесса шлифования изменение коэфЩ

У

F — значению силы F в начале шлифициента Ч связано. главным образом

У(о1 1 фования первой детали после правки с уменьшением значения коэффициента круга.

К режущей способности шлифовального 1О Данный способ благодаря корректикруга по мере съема припуска. При ровке уровня стабилизации мощности в уменьшении К коэффициент М увелир ффиц У л соответствии с уравнением (1) обеспечивается. Связь между коэффициентом чивает постоянство радиальной силы

К и радиальной силой Р резания

Р У F â начале каждого цикла шлифоваопределяется известной зависимостью:

° 15 ния независимо от количества обрабоV (3) танных деталей после очередной правК

P ки круга.

Это объясняется следующим. ,где Ч вЂ” скорость съема припуска.

Из уравнения (2) следует, что при

Из уравнения (2) следует что фиксированной скорости резания для стабилизации мощности шлифования обес- -О поддержания силы F (i + 1) в начале печивается также .стабилизация радиальУ каждого (i + 1) цикла шлифования на ной силы резания только при постоянных значениях Ч„и заданном уровне необходимо уровень

Р(+ 1) стабилизации мощности в о5 этом цикле корректировать относиЕсли влияние изменения V. на зависимость между Р и F может быть к тельно заданного в ервом икле J ня Р в соответствии с уравнением практически исключено или путем стабилизации Ч„, т.е. эа счет соответ- о °

P = P ствукнцего увеличения частоты враще1+1 о

F ния шлифовального круга IIQ мере y= о р уменьшения его диаметра, или путем о коррекции заданного уровня мощиости М= — — соответств ет п е при уменьшении диаметра круга, то влияние на эту зависимость изменения значения по мере затупления шлИфо- 35 скольку информация о состоянии шливального круга в известных способах фонального круга (относительном знасо стабилизацией мощности и периоди- чении коэффициента Ч ) в начале поческой правкой круга не компенсирует/ ° Ъ

F этом предполагается, что изменение на этапе шлифования со стабилизацией м режущих свойств круга на этапе выхацие мощности будет увеличиваться по живания можно пренебречь ввиду его мере увеличения снятого припуска

У малости. поскольку значения коэффициента К и соответственно коэффициента Яв- 45 н „, (4)

Р Выразим отношение g,/ Y в ураво ненни (4) через отношения скоростей ляются также функциями этого пара-. съема припуска и постоянных времени метра. Для известного способа приращение силы F„ при шлифовании (i-.é) процесса резания. детали будет зависеть не только от

Для этого. запишем зависимость межвеличины снятого при„,ска на той е 50 ДУ мОЩ Остью шлифованиЯ и СКОРОСТЬЮ тали НО и От суммарноГО припуска

- снятого со всех пре ше предшествующих дета путем подстановки Р„иэ уравнения лей, обработанных после очередной в уравнение (2): правки шлифовального круга. На фиг.1 Р

Ч

V (5)

К к . прямая а соответствует уровню стаби-. 55 Ч лизации мощности, при котором между и зависимость между постоянной вреправками обрабатывается в среднем мени Т процесса резания и коэффициоптимальное число деталей, при уп- ентом Ко режущей способности шлифо5 1 1669 вального круга, определяемую извест- ным уравне ;ием т-1/К,. Т, (6) где I — приведенная жесткость систе" мы СПИД, изменением которой по сравнению с величиной изменения К можно пренебречь.

Последовательно подставим в уравнение (5) значения мощности, скорос- 10 ти съема припуска и постоянной времени, предварительно выразив К через

Т (см. уравнение б), соответствующие первому и (i-му) циклу шлифования после очередной правки круга, и, взяв 15 их отношение, получим

4 Р1 о То (7)

Р V.

Подставив отношение f /g< иэ урав- 2р нения (7) в уравнение (4), получим зависимость, выраженную уравнением (1).

Иэ указанного выше следует, что приращение силы F относительно зна- 25 чения F при шлифовании (i-й) детали будет зависеть главным образом от величины снятого припуска на этой детали и практически не зависит от суммарного припуска, снятого со всех предшествующих деталей после очередной правки шлифовального круга.

Поэтому средний уровень стабилизации мощности, а следовательно, и скорости съема припуска можно уста35 новить выше, что позволяет повысить производительность обработки. Более высокая стабильность радиальной силы резания обеспечивает повышение точности обработки.

Возможен и второй вариант способа, в котором в отличие от первого значения Ч и Т устанавливают не заранее, а определяют при шлифовании первой детали после правки шлифовального круга и запоминают до следующей правки. При шлифовании второй детали уровень стабилизации мощности остав,ляют неизменным, а его корректировку производят, начиная с третьей детали в соответствии с уравнением, аналогичным уравнению (1).

На фиг. 1 ступенчатые линии с и d ,условно соответствуют. уровням стабилизации мощности В циклах между.llpBB ками круга при шлифовании соответственно по первому и второму вариантам способа; ступенчатые линии е и

76 6

f — изменению силы F на этапе шлифования со стабилизацией мощности для этих вариантов ьГ и йГ" - макУ симальному приращению силы F за

М время шлифования между правками;

Р„, и Р— значению силы F в начале шлифования первой детали после правки.

Преимущество второго варианта заключается в том, что отпадает необ- . ходимость заранее определять значения Ч и Тр, соответствующие заданной мощности Рр, что существенно упрощает задание программы при реализации способа.

Кроме того, при нестабильности характеристик используемых шлифовальных кругов или неоднородности . состава шлифовального круга в радиальном направлении при .первом варианте заданной мощности Рр будет соответствовать семейство значений

Ч .и Т, которые могут иметь относительно большой размах, что приводит к снижению точности обработки.

При втором варианте влияние этих факторов учитывается автоматически.

Однако во втором варианте необходимость запоминания значений V и Тр на сравнительно большое время, затрачиваемое на обработку деталей между правками круга, приводит при прочих: равных условиях к усложнению схемы запоминающих устройств ° Запоминание значений Vð и ТО являются в определенной степени также случайными величинами, зависящими от величины припуска на первой детали. Кроме того, при втором варианте корректировка уровня стабилизации мощности производится при обработке третьей детали, что при прочих равных условиях приводит к большей нестабильности сипы F по сравнению с первым вариантом.

Поэтому при достаточно высокой стабильности характеристик испольауемых шлифовальных кругов первый вариант может оказаться более эффективным, Эффективность критерия определения состояния шлифовального круга, при,котором его необходимо править, обусловлена следующим.

Иэ анализа уравнения (5), описывающего связь между скоростью съема припуска и параметрами Кр и 9 ха рактеризующими состояние шлифоваль7 ; 1166 ного круга, следует, что при стабилизации мощности скорость съема припуска однозначно связана с режущей способностью шлифовального круга, а следовательно, и силой F> только при однозначной зависимости между параметрами К и

Для процессов шлифования, характеризующихся относительной большой вариацией. значений при одном и >О том же значении заданной скорости съема припуска, при которой производят вывод круга на правку, могут быть различные значения силы F а следовательно, правка круга оудет производиться необоснованно часто, или значение силы Г„ может оказаться больше допустимого значения. Поскольку в данном способе мощность шлифования устанавливается в соответствии 2б с фактическим изменением коэффициента М (см. уравнение 4),.то связь между мощностью и силой F согласно урав1 нению (2) является однозначной; что обеспечивает своевременный вывод р шлифовального круга на правку.

На фиг. 1 после четвертого цикла пунктирной линией показано изменение силы F> â следующем цикле в случае, если бы круг не был проправлен после окончания четвертого цикла.

Устройство, реализующее способ, содержит датчик 1 мощности, датчик 2 припуска, датчик 3 скорости съема припуска, выполненньФ, например, в виде дифференцирующего звена, дат35 чик 4 измерения постоянной времени процесса резания, элемент 5 сравнения, задатчик 6 мощности, задатчик 7 постоянной времени, задатчик 8 скорости съема припуска, два вычислителя 9 и 10 частного, вычислитель 11 произведения, три элемента 12, 13 и 14 памяти и схему 15 управления . станком 16.

Кроме того, для управления выходом на правку шлифовального круга.по предлагаемому способу устройство допол-, :нительно содержит пороговый элемент

1У и задатчик 18 мощности. В устройство также входят блок компенсации мощности потерь холостого хода и блок смещения уровня настройки (непоказаны) задатчиков 6 и 18 в зависимости от фактического значения. диаметра шлифовального круга.

Датчик 1 мощности соединен с элементом 5 сравнения, связанньм по вто976 8 рому входу либо с вычислителем 11 произведения через нормально закрытый контакт К" реле К схемы 15 (не показано) и элемент 14 памяти, либо с задатчиком 6 через нормальный открытый контакт К этого же реае. Выход элемента 5 соединен со схемой 15 управления станком 16. Вход датчика 3 скорости соединен с датчиком 2 йрипуска, а выход — через элемент 12 памяти с вычислителем 10 частного, связанным по второму входу с задатчиком 8, а по выходу — c вычислителем 11 произведения. Вход датчика 4 постоянной времени соединен с датчиком 1 мощности (принципиально датчик 4 может быть соединен по входу с датчиком 3 скорости и измерять значение постоянной времени по контролю переходного процесса изменения скорости съема припуска в процессе выхаживания), а выход— через элемент 13 памяти с вычислителем 9 частного, связанным по второму входу с задатчиком 7, а по выходу— с вторым входом вычислителя 11 произведения. Третий вход вычислителя 11 соединен с задатчиком 6 через второй нормально открытый контакт К, реле К и с выходом элемента 14 памяти через узел задержки (не показан). Пороговый элемент 17 соединен по первому входу с вычислителем 11, по второму входу— с задатчиком 18, а по выходу — со схемой 15 управления.

Регулировкой задатчиков 7, 8,- 6 и 18 на их выходах формируют сигналы, пропорциональные соответственно заданным значениям постоянной времени Т скорости 7 съема припуска, мощности Ро и минимально допустимой мощнос- ти (Р)

Параметры узла задержки подбирают или регулируют таким. образом, чтобы время задержки поступления сигнала с выхода элемента 14 памяти на третий вход вычислителя 11 было больше времени, необходимого для запоминания сигнала элементом 14.

В процессе шлифования первой детали после очередной правки шлифовального круга реле К схемы 15 находится во включенном состоянии и к элементу

5 сравнения непосредственно подключен .задатчик 6. В конце первого цикла шлифования реле К отключается и к элементу 5 подключается умножитель 11, Реле К находится в отключенном состоянии до следующей правки шлифо9 1166 вального круга. Сигнал рассогласования с выхода элемента 5 поступает в схему 15 управления, изменяющую рабочую подачу таким образом, чтобы свести к минимуму возникшее рассогласование сигналов на входах элемента 5. Одновременно с выхода датчика 2 сигнал, пропорциональный текущему значению припуска, поступает на вход датчика:3, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный текущему значению скорос ти съема припуска. Этот сигнал запоминают элементом 12 .памяти в момент выдачи датчиком 2 команды на выхаживание. В процессе выхаживания датчик 4 измеряет фактическое значение постоянной времени процесса резания, которое запоминают элементом 13 памяти. После запоминания сигналов датчи- б ков 3 и 4 на выходах вычислителей 10 и 9 формируются сигналы,соответственно равные отношению заданной,скорости съема припуска к ее фактическому . значению в конце этапа шлифования со стабилизацией мощности и отношению заданного зьачения постоянной времени к ее фактическому значению. Эти сигналы поступают на вычислитель 11 произведения. В первом цикле на выходе вычислителя 11 формируется сигнал, равный произведению сигналов задатчиков 6 и вычислителей 9 и 10 ° В кон-це цикла сигнал на выходе вычислителя 11 запоминается элементом 14 памяти (до конца следующего цикла) и поступает на вход элемента 5 и через узел задержки на третий вход вычислителя 11. После запоминания сигнала элементом 14 запомненные элементами 12 и 13 сигналы сбрасываются

1t о 40

В следующем цикле уровень стабилиза976 l0 ции мощности будет соответствовать запомненному элементом 14 сигналу, а на выходе вычислителя 11 формируется сигнал, равный произведению запомненного элементом 14 сигнала и сигналов вычислителей 9 и 10, сформированных в этом цикле. В конце текущего цикла этот сигнал запоминается элементом 14 и поступает на вход элемента 5 и третий вход вычислителя 11. В следующем цикле уровень стабилизации мощности смещается в соответствии со значением этого сигнала.

Если запомненный элементом 14 памяти сигнал, поступающий на вход поро" гового элемента 17, будет равен ипи меньше сигнала, вырабатываемого задатчиком 18, то пороговый элемент 17 срабатывает и выдает команду на правку шлифовального круга.

Схема устройства, реализующего второй вариант способа, по существу совпадает с укаэанной выше схемой при замене задатчиков 7 и 8 на элементы памяти и при подключении их входов к выходам соответственно датчиков 4 .и 3 (эти связи показаны пунктирными линиями).

Работа этого устройства аналогична работе указанного устройства за исключением того, что значения Т и Ч определяются по результатам контроля постоянной времени и скорости съема припуска в первом цикле после правки и запоминаются соответственно элементами 7 и 8 памяти до следующей правки, а реле К схемы 15 находится во включенном состоянии до конца второго цикла после правки. В конце второго цикла реле К отключается до следующей правки.

1166976

Составитель В. Влодавский

Техред М.Исак

Корректор Е, Сирохмаи

Редактор М. Дылын

Заказ 4368/16. Тираж 769

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

1 13035 Москва Ж-35 Ра кая наб. . 4 5

Подписное

Э ° ymc . д /

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