Система управления шлифовальным станком

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ШЛИФОВАЛЬНЫМ СТАНКОМ, содержащая измерительную головку i, связанную с электронным усилителем, выход которого соединен с первым интегратором, сумматор, и соединенные последовательно дифференцирующую ячейку, элемент сравнения и исполнительный элемент станка, отличающаяся тем, что, с целью повьппения точности, она снабжена вычитающим устройством, первый вход которого соединен с первым интегратором, двумя амплитудными детекторами, входы которых связаны с вычитающим устройством, а выходы - с сумматором , вторым интегратором, вход которого связан с выходом сумматора, а выходы - с вторым входом вычитающего i устройства и с дифференцирующей ячейкой, и задатчиком скорости сняСЛ тия припуска, вход которого соединен с выходом электронного усилителя, а выход - с вторым входом элемента сравнения, ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SUÄÄ 3201114

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ц! (21) 3707256/25-08 (22) 06.01.84 (46) 30.12.85. Бюл. 9 48 (71) Тольяттинский политехнический институт и Волжское объединение легковых автомобилей (72) В.Н.Михалькевич, А.Г.Решетов, В.Т.Плицын и В.Д.Шелеметьев (53) 621.923.4(088.8) (56) Гейлер 3.Ш. Самонастраивающиеся системы активного контроля. M.:

Машиностроение, 1978, с. 141-150, Михелькевич В.Н. Автоматическое управление шлифованием. M.: Машиностроение, 1975, с. 83, 95, 112-141.

Авторское свидетельство СССР

В 271824, кл, В 23 g 15/06, 1969. (54)(5?) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ШЛИФОВАЛЬНЫИ СТАНКОМ, содержащая измерительную головку„, связанную с электронным усилителем, выход которого соединен с первым интегратором, сумматор, и соединенные последовательно дифференцирующую„ячейку, элемент сравнения и исполнительный элемент станка, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения точности, она снабжена вычитающим устройством, первый вход которого соединен с первым интегратором, двумя амплитудными детекторами, входы которых связаны с вычитающим устройством, а выходы — с сумматором, вторым интегратором, вход которого связан с выходом сумматора, а выходы — с вторым входом вычитающего устройства и с дифференцирующей ячейкой, и задатчиком скорости снятия припуска, вход которого соединен с выходом электронного усилителя, а выход — с вторым входом элемента сравнения.

1201114

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для управления подачей при врезном шлифовании.

Целью изобретейия является повышение точности за счет управления подачей в течение всего цикла обработки и подавления высокочастотных и низкочастотных составляющих сигнала измерительной информации.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы управления шлифовальным станком; на фиг., 2 — график изменения сигнала измерительной информации. во время снятия припуска на входе первого интегратора; на фиг. 3 то же, на выходе второго интегратора; на фиг. 4 — график изменения скорости поперечной подачи станка в функции снимаемого припуска Х.

Система управления шлифовальным станком содержит индуктивную измерительную головку 1, которая контролирует размер детали 2. Измерительная головка 1 соединена последовательно с электронным усилителем 3, выход которого соединен с входами первого интегратора 4 и задатчика скорости 5 снятия припуска. Выход первого интегратора 4 соединен с одним из входов вычитающего устройства 6. Выход вычитающего устройства 6 соединен с входами амплитудных детекторов 7 и 8, выходы которых соединены с входами сумматора 9.

Выход сумматора 9 соединен с входом второго интегратора 10 ° Выход второго интегратора 10 соединен с входом дифференцирующей ячейки 11 и со вторым входом вычитающего устройства 6.

Выход дифференцирующей ячейки 11 соединен с одним входом элемента сравнения

12, другой вход которого соединен с задатчиком скорости 5. Выход элемента сравнения 12 соединен с исполнительным элементом 13 станка 14.

Система работает следующим образом.

При обработке детали 2 на шлифовальном станке 14 контролируемый с помощью измерительной головки 1 припуск Х на диаметральный размер детали изменяется от некоторого значения 3 „ до нуля (крива% 15 на фиг. 2) .

Сигнал измерительной информации (фиг. 2) представляет собой постоянную составляющую, на которую наложены сигналы помех, имеющие различную физическую природу и характеризующиеся своей частотой, длительностью и амплитудой. На фиг. 2 (кривая 15) изображена составляющая, характери зующая форму детали. На эту составляницую наложены сигналы, несущие информацию о шероховатости и других дефектах поверхности детали.

1О

Кроме того, очень часто присутствуют и одиночные импульсные помехи (фиг. 2, отрезок „ - щ ), возникающие из-за попадания зерен абразивного материала под измерительный щуп датчика. Сигнал измерительной информации М, снимаемый измерительной головкой 1, проходит через электронный усилитель 3, который осуществляет усиление, преобразование сигнала о и линеаризацию характеристики преобразования. С выхода электронного усилителя 3 сигнал измерительной информации X поступает в интегратор 4.

Задачей интегратора 4 является подавление импульсных помех, имеющих случайный характер распределения. Постоянная времени интегратора берется из условия

> 10з и где „ — длительность сигнала помехи (порядка 10-15 мс2, При этом абсолютная погрешность на выходе интегратора 4 определяется из выражения

40 где — скорость изменения сигс нала на выходе интегратора

U.„ c — максимальное значение сигнала на входе интегра45 тора (10 В);

5 — крутизна сигнала измерительной информации (8 мВ/мкм).

Тогда Ь„ = 1,25 мкм.

50 Таким образом, сигнал помехи длительностью 10-15 мс любой амплитуды ограничивается на уровне

1-1,5 мкм. Сигнал, свободный от амплитудных помех, поступает на один

55 из входов вычитающего устройства б, на другой вход которого поступает сигнал с выхода второго интегратора 10. Сигнал с выхода интегратора

10 является постоянной составляющей (кривая 16 на фиг. 3) сигнала измерительной информации и не содержит помех. В результате вычитания в вычитающем устройстве 6 на выходе

его.имеется переменная составляющая т.е. сигнал помех, образующийся в основном за счет отклонения формы детали, шероховатости. Сигнал помех поступает на входы амплитудных детекторов 7 и 8, которые выпрямляют помехи положительной и отрицательной полярности соответственно. С выходов амплитудных детекторов 7 и 8 выпрямленный сигнал помехи лоложительной и отрицательной полярности поступает в сумматор 9, где путем алгебраического суммирования определяется значение средней составляющей сигнала помех. С выхода сумматора 9 средняя составляющая помех поступает на второй интегратор 10.

Задачей интегратора 10 является выделение постоянной составляющей сигнала, свободной от помех. Напряжение на выходе интегратора 10 изменяется с той же скоростью, что и на входе,.но не содержит сигнала помех.

Обозначим:

Зм „ — максимальное значение на входе вычитающего устройства 6;

З мии - минимальное значение сигнала на входе вычитающего устройства 6;

К - постоянная составляющая сигнала на входе вычитающего устройства 6;

Ч х — скорость изменения сигнала измерительной информации; кЧ х — запаздывание сигнала, проходящего через интегратор 1О.

Тогда напряжения на выходе амплитудных детекторов 7 и 8 равны соответственно

" -D»« ср+ Чх (1) t )мин Dcp++>x ° (2)

Напряжение 0 на выходе сумматора 9 равно

О,--u, U, -гч„.

Это напряжение поступает на вход второго интегратора 10. Скорость

201114 изменения этого сигнала на выходе интегратора 10 можно определить из выражения 0 т

- —" / (3) где à — постоянная времени инт е гратора 10.

С другой стороны, напряжение на

10 выходе интегратора 10 равно. сp x (4)

Или, подставляя (4) в (3) и считая ,аМ„= const получим

32ð -2мЧ„

Д Т (5) V =

y" 1f„=con54 при Х„ахс хT)("м-Чк

Ч8 =Ч„+ х (Х„-х) (6) 45 где Х мокс — максимальное значение снимаемого припуска;

Хк — значение снимаемого припуска, при котором происходит изменение скорости подачи шлифовального круга.

Элемент сравнения 12 выделяет сигнал рассогласования 18

55 ьЧ Ч - М„. (7)

После усилейия сигнал рассогласования М подается на исполнительный элемент 13, который управляет

Сравнивая (3) и (5), видим, что

20 скорости изменения сигнала на входе и выходе интегратора 10 одинаковы.

С выхода интегратора 10 сигнал поступает в дифференцирующую ячейку

11„ где после дифференцирования, 25 определяется скорость изменения сигнала Х:

d X (Т вЂ” V 1пРиоа = — )

Я)

Сигнал Чх поступает на один вход

З0 элемента сравнения 12, на другой вход которого поступает сигнал Чу с выхода задатчика скорости 5. Задатчик скорости 5 на основе, поступающей на его вход информации о контролиру35 еМОМ размере Х вырабатывает BJIPO ритм управления скоростью Vg снятия припуски в функции Х (кривая 17 фиг. 4). Указанный алгоритм описывается выражением

12011

Составитель А. Семенова

Редактор Т. Парфенова Техред Т.Фанта Корректор Л. Патай

Заказ 7904/13 Тираж 768 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

3 скоростью поперечной подачи станка 14. На участке X „ „„,,— х„скорость поперечной подачи, задаваемая алгоритмом (6), максимальна (" =

-чм).

Реальная скорость подачи (фиг. 4, крив ая 19), получающаяся на выходе дифференцирующей ячейки

11, также имеет максимальное значение и колеблется около заданного l0 значения V . По достижении значения

14 б припуска „ скорость поперечной подачи линейно уменьшается до значения Ч = V„, затем шлифовальный круг отводится. Таким образом, выполнение алгоритма (6) требует зна . ния реальной скорости снятия припуска в течение всего цикла обработки детали. В свою очередь зто позволяет организовать управление подачей также в течение всего цикла обработки.