Способ управления процессом врезного круглого шлифования и устройство для его осуществления
Изобретение относится к станкостроению , в частности к автоматизации управления технологическим процессом шлифования . Цель изобретения - повышение качества путем снижения волнистости обрабатываемых деталей и повышение производительности станков за счет управления скоростью круговой подачи на этапах черновой и чистовой обработки. Черновая обработка ведется с постоянной, а чистовая - с экспоненциально затухаюшей скоростью поперечной подачи. Скорость круговой подачи на этапах черновой и чистовой обработки непрерывно увеличивают по закону экспоненты, начальное и конечное значение которой, а также постоянную времени выбирают из устовия сдвига фазы каждой волны на детали на половину длины волны относительно первоначального положения . На этапе чистовой обработки скорость круговой подачи дополнительно изменяют по синусоидальному закону, численные значения частоты и амплитуды которого выбирают исходя из условия сдвига фазы каждой волны на три четверти длины волны относительно ее начального положения. Устройство, осуществляющее управление скоростью вращения детали, снабжено регулируемыми приводными электродвигателями поперечной и круговой подачи, соединенными с соответствующими управляемыми преобразователями мощности, входы которых подсоединены к выходам соответствующих пропорционально-интегральнодифференциальных регуляторов, задатчиками скоростей поперечной подачи на этапах черновой и чистовой обработки, задатчиком скорости быстрого отвода поперечного суппорта шлифовального круга, датчиком текущего припуска и двумя нуль-органами. Первый нуль-орган формирует дискретные команды на переключение скоростей поперечной и круговой подачи в момент перехода с этапа черновой на чистовую обработку, а второй - на окончание процесса шлифования при нулевом текущем припуске , устройство содержит также три задатчика скоростей круговой подачи, выходы которых подсоединены к входу пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора скорости, причем выходы первого задатчика начальной скорости и второго задатчика максимального значения экспоненциально нарастающей дополнительной скорости круговой подачи подключены только через один исполнительный контакт второго нуль-органа, а выход третьего задатчика дополнительной синусоидально изменяющейся круговой подачи - через исполнительный замыкающий контакт первого и исполнительный размыкающий контакт второго нуль-органа 2 с. п. ф-лы, 2 ил. С S (Л со 00 ГС О) со Од
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1382636
А1
И 4 В 24 В 49/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ - : :1, (21) 4056642/31-08 (22) 15.04.86 (46) 23.03.88. Бюл. № 11 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (72) Г. Ф. Егорова, В. П. Курган, В. Н. Михелькевич и Ю. А. Чабанов (53) 62! .91 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 347738, кл. G 05 В 13/00, 1972. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ HPOLIECCOM ВРЕЗ НОГО КРУГЛОГО ШЛИФОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕ НИЯ (57) Изобретение относится к станкостроению, в частности к автоматизации управления технологическим процессом шлифования. Цель изобретения — повышение качества путем снижения волнистости обрабатываемых деталей и повышение производительности станков за счет управления скоростью круговой подачи на этапах черновой и чистовой обработки. Черновая обработка ведется с постоянной, а чистовая— с экспоненциально затухающей скоростью поперечной подачи. Скорость круговой подачи на этапах черновой и чистовой обработки непрерывно увеличивают по закону экспоненты, начальное и конечное значение которой, а также постоянную времени выбирают из условия сдвига фазы каждой волны на детали на половину длины волны относительно первоначального положения. На этапе чистовой обработки скорость круговой подачи дополнительно изменяют по синусоидальному закону, численные значения частоты и амплитуды которого выбирают исходя из условия сдвига фазы каждой волны на три четверти длины волны относительно ее начального положения. Устройство, осуществляющее управление скоростью вращения детали, снабжено регулируемыми приводными электродвигателями поперечной и круговой подачи, соединенными с соответствующими управляемыми преобразователями мощности, входы которых подсоединены к выходам соответствующих пропорционально-интегральнодифференциальных регуляторов, задатчиками скоростей поперечной подачи на этапах черновой и чистовой обработки, задатчиком скорости быстрого отвода поперечного суппорта шлифовального круга, датчиком текущего припуска и двумя нуль-органами.
Первый нуль-орган формирует дискретные команды на переключение скоростей поперечной и круговой подачи в момент перехода с этапа черновой на чистовую обработку, а второй — на окончание процесса шлифования при нулевом текущем припуске, устройство содержит также три задатчика скоростей круговой подачи, выходы которых подсоединены к входу пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора скорости, причем выходы первого задатчика начальной скорости и второго задатчика максимального значения экспоненциа IbHA нарастающей дополнительной скорости круговой подачи подключены только через один исполнительный контакт второго нуль-органа, а выход третьего задатчика дополнительной синусоидально изменяющейсН )I I 0В0Н II0tI II — - I.1I HcI1oëíèTåëüный замыкающий контакт первого и исполнительный размыкающий контакт второго нуль-органа 2 с. п. ф-лы, 2 ил.!.382636 д, ), . > Иа повс !)хнос7 и детали з; < мя од;. Ого оборота щлифог,зльного круга прсделяется следующил(<>бразом:
S= >(Рс<>д <+((>и><
Поэтому для i ого, ггобы «концу об, аc)o) I(H лета1H изм <и íие скорости по ;K(поненциальному закону (!) ривел«к дви «(>а (.;, каждой волны, нс>зникак:Ii(PH )<а поьерхнгкти детали, на (гслонину длины волны относительно ее lipðâñ>начального г(оложени», )0 должно вып(>лнятьс» равенство
Т,, „д„(! е г )()! = л"д" ())ма
1( или
- 7«
1ч4-1 е > * 1м
") Pe!i ение B7CГО трансцсдентн(по у)<>ннения дает приближенное значение показа.а тел» степени экспоненты T.= T (>«,, 2ë.
1ля то! о, чтобы к концу чистовой o(7рабо>ки фаза каждой волны, возникаю(цсй
2 на >(онерхности детали (кроме сдвига на полонину длины волны, тости гаемой за счет и(менения «корсики по экспоненциальному закону), сдвигалась еще на четверть длины волны относительно ее первоначально;. »оложения, ввод»i дополн т .i(п ое H. .. менс ние исходной: нс>(">! KI>(< Оной подачи дет;)ли, (>одчин» n<, ((» с((<:,«(>>;;,.>!.щ,.;, зак(ш,. (2):
r де Т .=()т(Н t,<1
2. -,: ()««(. м + «О ((I < +- . () :(! — у! IBBBH скорост! н, ащеHf! I7 !»лиф(>нальн(: о круга
Тм МИНИМаЛЬПОЕ Нр Мя О(,, -.— 4(!.7И 1 ботки Одной детали. г7<(7.- <:I(чис> ОИОЙ on> .f(>o rKH c<(oI>;>c7 i, (<><ГОНОЙ П(<Д- ! И Д< >ПОЛ Н1! i (., Ь!IO И 3М Е>>Як (! О C H f(I З а КО И У
<)т
< М !
<Д> ., — = I) -> (<>-«(!
)6, ! акое изм ., Ис- .)(.рости прап>ен(, сI iËи il< CHI:Ó.(ал<.. 7I<. Kofi < >) ",>< (. >М(ПЕНИЕМ:.. ЭК. Iinlie! IHH< .-. к»(, .)рив(>д(ит к .-:,Ии; у фпз! к.-. "., (й г . ы о носитезЬ))О г(пЕРн<дна (ал:.»ОГО > .)ж - НИЯ, ПО КРайНЕЙ ((с("Г." Н.(ПИ ЧЕ(П
)Г>>(<(lil Н <ËН <) т ! I>((мер ны(!Г >((I
< (. (н > 2 р !) д, c, (. i ()< >. .; Г
i-, „-= пК Т .= H К(>" /2 ((>«! (>7!" +2) i, 3 ) qg (4) 5э ())дд ==,(, p(<>I< i аT:< (I>i I<.
Изобретение относится к нто>иа изации технологических процессов шлифования и может быть использовано в станкостроительной и ма(пиностроительнь х Отраслях п ром ь; шленности.
Цель изобретения — повышение ка честна обрабатываемых деталей путем «ННжения волнистости их поверхностей (по вышение производительности за счет хзравления скоростью круговой подачи на эта пах черновой и чистовой обработки.
На фиг. показаны графики изменения режимов обработки; на фиг. 2 -- блоксхема устройства для реализации предла
I немого способа.
Колич(ство волн основной гармоники на поверхности детали после ооработки равно отношению скорости вращения шлифональчnãо крейга к скорости вращения деlали.
Процесс волнообразования определяезся н основном дисбалансом шлиф(>нального круга.
Способ позволяет уменьшить амплитуду оснонной гармонической составлян>щей за счет того, чго за время черновой обработки фаза волны сдвигается относительно e(начальной фазы на половину длины волны и вершины волн этой гармоники срезаются Дальнейшее снижение волнистости на этапе чистовой обработки обеспечивается сдвигом фазы волны на поверхности детали на три четверти относительно e( положе< и", в начале чистовой Обработки.
Ск р. », «ру Оной и(дачи на т;: е —., рноной браб(. KH не>(рсрынно увели >ива! 7 и(> 3KcHnf .«»пиал(.<«>х;у <ИКОну
<-,! ---- (<)м,+ (I;< (! I r.) i)<
I )Ола, ая Р- . — —,—, пол;чаем
:(К пК4- - При зд.(:! Hvых коросгях нрап.сния (, ли фонального круга и лета, .!»I; и (>д, дли;(а
Т< (О м < (! = =. (Ill((° (! =- i<, СЬ)I
<«читы»с>5! IT(— .()Х<<:м Y — = (,, 1382636 з
= 1333,12 !333,(2 (1 е "" ) = 10 —,,—: 9.963 = 9,962.
83,72
Таким образом, фаза каж (ой во.)1«ы сдвигается на полонину длины волны ит
НОСИтЕЧЬНО ЕЕ ПЕРВОНаЧаЛЬНОГО ПОЛОжс«)HH
Аналогично для синусоидального заксня.
Причем скорость по««еречной подачи суппорта шлифовал)-.íoão круга по этому cïîсобу на э«япе черновой обработки постоянна V-, = const, я на этапе чистоной обработки
Н., (t) = V, (1 T()/Т )е 4, Послед()вательность и закономерности изменения () и Vc на обоих этапах обработки деталей показаны на фиг. 1. Переход с этапа черновой обработки на этап чистовой обработки и прекращение шлифования производится по командам с датчика активного контроля текущего припуска.
Устройство для реализации способа содержит регулируемый электропривод 1 шпинделя вращения летали, состоящий из приводного малоинерционного электродвигателя 2 постоянного тока, управляемого преобразователя 3 мошHoiти, регулятора 4 пропорционально-интегрально-дифферс ни ияльного типа и регулируемый электропринод 5 поперечной подачи шлифовального круга, состоящий из механизма 6 подачи суппорга, в состав xoTOOOIO входит .ходовая пара винт — - гайк» и понижающий редуктор, приводного малоинерционного электродвигателя постоянно«о .ка, управляемого преобразователя 8 моц ности, н состав которого входит пропорционально-интегрально-дифференциальныйый регулятор.
Теку«ций припуск обрабатываел) H детали изм(..ряется с помощью индуктивного датчика 9, выходное напряжение которого подаечсч ня Bxo÷û двух нуль-индикаторов
10 и 11. Нуль-индикатор 10 связан с задатчиком 12 1«рипуска. Г!ервый нуль-индикатор
10 с.чужит для формирования трех дискретHbIx команд при текущем припуске в мол(ент времени tl по фиг. 1) и содержит н се()< три исполнительных контакта
13 — 15, об .1«ечивяющих переключение напряжений с -оотв»тствующих задатчиков 16 и 17 скоростей V, и V., поперечной подачи и зачягчик 18 скорости круговой под(ячи Прн ьОтО(>ОЛ1 Г)Су«цЕСтВЛяЕтСя ПЕрЕХОд От Этапа .1 нов(:H к э«апу чистовой обработки, зада»т<.н:<адятчикол(!2. Второй нуль-орган 11 служит для формирования трех дискретны. к 1«a«<,i пр,<;«олность.о "нятом припуска . 52-.. «(<« .)»м< ««г нр»мени t> по фиг. ) и имсс) ) pH исп >. нит»льных контакта !9- 21. 1)ри сряоатын- нии эт<>го «уль-органа раз5 55 мыкаюший контакт 19 снимает» входа,п рявляемого преобразователя 8 мо«цн<)сти напряжение с задатчика 17 скоро ти, I .замыкак>щий контакт 20 подает ня эт<)т вход сигнал напряжения отрицательного знака з,«да«чика 22 скорости бысгр()го отн()д;I поперечного суцпорча, в результат» ч»I <) lip«I воднои электродвигатель 7 и суппорт поперечной подачи производят реверс и начинают быстрый отвод шлифонального wp) I;I от обработанной детали. В то же время размыкающий контакт 21 отключает вход управляемого преобразователя 3 мощности от задатчиков 18, 23 и 24 скорости круговой . подачи, в результате чего приводной электродвигатель 2 вращения детали затормаживается. Устройство содержит также <адатчик 25 припуска. С помощью задатчиков 23 и 24 задаются соответственно величиной (o n и максиМаЛЬНОИ дОПОЛНИтЕЛЬ«Н>Й ь) (l Е т. ) ЭКС поненциально нарастающей во времени»корости круговой подачи, а с помо«цью задатчика 18 — — скорость дополнительной синусоидально H3 1»íÿlo«nåécÿ круговой подачи. Причем сl:I налы с выходов задатчиков 23 и 24 подяючся на вход управляемого преобразователя 3 электр,>привода круговой подачи только ч»ре< один размыкающий исполнительный контакт 21 второго нуль-с pl яня, в то время кяк («<гнал с выходя зядятчикя 18 под;l(т»H ня вход того ж» преобразователя 3 10 и второго 11 нуль-органов соотв» »Тв»н но. У(«р:)йство в ир»делах цикла обр,«ботHH о..(ного изделия работает в следу«оц«ей но.— ледовятельности. В начальный мом< нт шлифования (при 1=О) имеет м»сто наибольшее (начальное значение припуска S обрябятынясм;)й детали l. IlpH этом сигнал ня выходе датчика 9 также большой и обя нуль органа 10 и 1 находятся в исходном положении, а Hx «.(полн«<т»л«,ные контакты 13 - 15 и !9- "! в со»чояни«1, lI()I H33HHoM ня ф«1 2. ! lри этом на вход электропривода lloll»ð»÷íîé 1)одачи через и< яс)лнительныс контакты 13 и 19 1«одяется си«нял с <ядятчика 16 скорости, в р»зульl;IT(чего суппорт перемещается с п«стоянн()й заданной скоростью Г ь На вход >лс «.тропринод ) круговой Ilo;I .:Iè через и»и<)линче.«ьныи контакт 21 одновременно почякггси»игнялы» задятчиков 23 и 24, в результате чего скорость вращения д»тали но времени непр»рынно возрастает по экспоненциальнол«у I;I«ону. Когда в процессе шлифования т»куший припуск достига»1 значения 81, (рябятывас т первый нуль-орган О. Е.го рязмыкяк)щии к()нтякт 13»«имяеT с входа у ill)HB.«яемого преобр;, н)ателя 8 сигнал с датчика !6, а .)ямыкяющий контяк> 14 под;цч и.« этот вход сигня.l » зядятчи1382636 5 ка 17, в результате чего скорость поперечной подачи шлифовального круга начинает снижаться по экспоненциальному закону. Одновременно через замыкающий контакт 15 на вход управляемого преобразователя 3 мощности подаются дополнительный сигнал с задатчика 18 скорости круговой подачи, в результате чего на экспоненциально возрастающую скорость вращения детали накладывается дополнительная синусоидально изменяющаяся скорость. Когда в процессе обработки весь начальный припуск с детали снят (Sz= 0 в момент времени tj, срабатывает второй нуль-орган 11. Его исполнительные контакты 19 и 20 производят соответственно переключение сигналов задатчиков 17 и 22, в результате чего суппорт 6 поперечной подачи начинает реверсировать, а размыкающий контакт 21 отключает вход управляемого преобразователя 3 мощности от задатчиков 18, 23 и 24 скорости круговой подачи, в результате чего электропривод вращения детали тормозится. После этого обработанная деталь устанавливается и закрепляется в магнитном патроне. Формула изобретения 1. Способ управления процессом врезного круглого шлифования, включающий этап чернсвой обработки с постоянной скоростью попере-.ной подачи и чистовой обрабогки с экспоненциально затухающей скоростью поперечной подачи при непрерывно измепякнцейся скорости круговой подачи, отличающийся тем, что, с целью повышения качества путем снижения волнистости поверхностен обрабатываемых деталей и повыш; — пия производительности, скорость круг<:вой подачи на этапах черновой чистовой обработки непрерывно увелигивают по закону экспоненты, начальное и конечное значения которой, а также пост янну времг ни выбирают исходя из ус.овий .двига фазы каждой волны на поерхности детали на половину длины волны относите;IHHA сЕ пЕРвоначального положе6 ция, а на этапе чистовой обработки скооость круговой подачи дополнительно изменяют по синосоидальному закону, причем численные значения частоты и ампли.туды дополнительной синусоидально измеg няюшейся скорости круговой подачи выбирают исходя из условия сдвига фазы каждой волны на три четверти длины волны относительно ее положения в начальный момент времени. 2. Устройство для управления процессом врезного круглого шлифования, содержащее регулируемый электропривод поперечной подачи и регулируемый приводной электродвигатель круговой подачи, который соеди15 нен с управляемым преобразователем мо1цности, вход которого подсоединен к выходу регулятора, задатчики скоростей поперечной подачи на этапах черновой и чистовой обработки, задатчик скорости быстрого отвода поперечного суппорта шлифовального 2О круга, датчик текущего припуска и два нуль-органа, первый из которых предназначен для формирования дискретных коианд на переключение скоростей поперечной и круговой подачи в момент перехо2 да с этапа черновой на чистовую обработку, а второй — на окончание процесса шлифования при нулевом текущем 1рипуске, отличающееся тем, что, с целью повышения качества путем снижения вол«истости поверхностей обрабатываемых е30 талей и повышения производительности, в него дсполнительно введены три задат«ика скоростей круговой подачи, первыи чз которых является задатчиком начальной :корости, второй задатчиком максимального значения экспонеhlLHd, но нарастающей 35 =корости, а третий — задатчиком синусоидально изменяющейся скорости, причем выходы первого и второго задатчиков через размыкающий контакт второго нульоргана, а третьего задатчика - через 4О тот же контакт второго .,уль-органа и последовательно соединенный с ним замык, юШИй КОНтаКт ПЕРВОГО НУЛЬ-ОРГаиа ПОД.ifffo .ены к входу регулятора. (г ! ! 1 ! 2 pm >)Го(Гоы <Йраооткц (I ага) (ИП)п(»() СГ (fpwn чирно1оп йраоо>-пни ! — э-) G<>p Г Ьг Г (.(>(Г !!!и Г(-(ь Г) rо )((((ил(> »р Л ° <>to;»< ГССР<,1 (1 Б(Р i ((r>рр(Л t i i(11 (>(, И(,1 ! 1!! 2, l 2 1 и р и ж () 78 (((>.(II I < II >(, (! 1 (((>и )Г(1," B(HII(>l () "»(li t (11 Г(!,(II(> 1(!! II <(>Г>(". . 1< < !! II (1 " (litt I 3! 3;>, (>(()(H." Ж.,),>, Р(«(()с ли >! HHI), Г .(,> i r()<>I ri 1, I .t. ii li .>. (<Г (> <ф! 
