Устройство управления рабочим циклом при врезном шлифовании

 

Изобретение относится к области станкостроения и машиностроения. Цель изобретения - повьшение точности за счет изменения величины припуска на выхаживание в функции изменяющихся режущей способности шлифовального круга и эквивалентной жесткости упругой системы станка и повьш1ение производительности за счет выхода за минимально короткое время на установившийся режим чернового шлифования. Для этого в устройство введен блок вычитания, связанный с первым и вторым преобразователем измерения размера детали, что позволяет на основе информации от одного датчика получить информацию о размере детали (с помощью блока суммирования) и усилии резания (косвенно по значению деформации ) . 2 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) " А1 (g1) 4 В 24 В 51/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4168905/3! -08 (22) 26.12.86 (4e) 07.06.88. Бюл. У 21 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) О.Б. Федосеев, А.Г. Решетов, В.Т Плицын, В.Н. Михелькевич и Г,М. Кузьмичев (53) 621.9(088.8) (56) Электронный преобразователь модели ЭПЗК8321. Информационный листок

У 445-85, Куйбышев, КЦНТИ, 1985 . (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ

ЦИКЛОМ ПРИ ВРЕЗНОМ ШЛИФОВАНИИ (57) Изобретение относится к области станкостроения и машиностроения. Цель изобретения — повышение точности за счет изменения величины припуска на выхаживание в функции изменяющихся режущей способности шлифовального круга и эквивалентной жесткости упругой системы станка и повышение производительности sa счет выхода за минимально короткое время на установившийся режим чернового шлифования. Для этого в устройство введен блок вычитания, связанный с первым и вторым

Ъ преобразователем измерения размера детали, что позволяет на основе информации от одного датчика получить информацию о размере детали (с помощью блока суммирования) и усилии резания (косвенно по значению деформации). 2 ил.

1400865

Изобретение относится к станкостроению и машиностроению и может быть применен1э для автоматизации врезных ! ! внутришлйфовальных, круглошлифоваль,. ных и сферошлифовальных станков.

Цель изобретения — повышение точности за счет изменения величины припуска на выхаживание в функции изменяющихся режущей способности шлифовального круга и эквивалентной жесткости упругой системы станка и повышение производительности за счет выхода за минимально короткое время на установившийся режим чернового шлифова-15 ния .

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — графики изменения скорости поперечной подачи V и скорости съема металла Vö 20 в функции снимаемого пропуска S обрабатываемой детали. устройство содержит приводной электродвигатель 1 перемещения механизма поперечной подачи суппорта 2 шлифо- 25 вального круга 3, управляемый от тиристорного преобразователя 4 мощности. На вход этого преобразователя 4

1 поочередно подключаются через соответствующие дискретные ключи компара- 30 торов задатчики скоростей: — задатчик 5 скорости врезной подачи через пятый ключ 6 четвертого компаратора 7;

" задатчик 8 скорости черновой подачи через первый ключ 9 первого ком35, паратора lQ и шестой ключ 11 четвертого компаратора; — задатчик 12 скорости чистовой подачи через третий ключ 13 второго компаратора 14, второй ключ 15 первого компаратора 10 и шестой ключ 11 четвертого компаратора

7; — задатчик 16 скорости быстрого отвода шлифовального круга через чет1 вертый ключ 17 третьего компаратора 18е

Измерение текущего диаметра обрабатываемой детали 19 производится с помощью первого 20 и второго 21 индуктивных преобразователей, выходы кото-; рых подключены к входам первого 22 и второго 23 преобразователей напряжения. Выходы преобразователей 22 и 23 напряжения попарно подключены к входам блока 24 суммирования и блока 25 вычитания. С выхода блока 24 сигналы, 55 пропорциональные диаметру (припуску) детали, подаются на первые входы первого 10, второго 14 и третьего 18 компараторов, выходами которых являются дискретные ключи . первый 9, второй 15, третий 13, четвертый 17 соответственно.

К вторым входам компараторов подключены выходы задатчиков припусков: — задатчик 26 величины припуска на чистовое шлифование S - к входу первого компаратора 10; — задатчик 27 припуска на выхаживание S - на вход

2. второго компаратора; — задатчик 28 номинального размера (припуска S=O) на вход третьего компаратора 18.

На первый вход четвертого компаратора 7 подключен первый выход вычитающего устройства 25, на второй — выход задатчика 34 порогового значения усилия резания. Первый и второй выходы компаратора 7 подключены к диск— ретным ключам 6 и 11 соответственно.

Выход вычитающего устройства 25 подключен к входу интегратора 29, а выход последнего через седьмой дискретный ключ 30 к входу первого блока 31 памяти. С выхода последнего сигнал поступает на выход функционального преобразователя 32, выходной сигнал которого, пропорциональный времени врезания, подается на вход второго блока ЗЗ памяти, с выхода последнего он затем подается на третий вход второго компаратора 14. Выход задатчика

34 усилия резания связан с компаратором 7.

Кривой 35-36-37-38-39-40 представлен алгоритм управления поперечной подачей шлифовального станка при отсутствии врезной подачи, кривой

35-41-42-43 — алгоритм управления поперечной подачей на участке врезания при наличии врезной подачи М кривой 39-44-45 — скорректированный участок алгоритма управления поперечной подачей; кривой 35-46 — график изменения скорости съема металла на участке врезания при наличии врезной подачи V кривой 35-47-48-49-50— р Р фазовая траектория процесса резания при затупленном круге; кривой 35-51-.

-48-49-52 — фазовая траектория процесса резания при уменьшении постоянной времени процесса резания (возрастание эквивалентной жесткости системы СПИД); кривой 53-50 — скорректированный участок фазовой траектории (фиг. 2).

Введение блока 25 вычитания позволяет на основе измерительной информа1 ции о диаметральном размере дополнительно получать информацию об упругой

140086 деформации обрабатываемой дета(и по оси z, а значит и об усилии резания.

На выходе блока 25 вычитания сигнал пропорционаген величине упругой деформации S I1 по оси z . Принимая во внимание, что между усилием резания по соответствующей координате и упругой деформацией существует пропорциональная связь 10

C1) к ° г а отдельные составляющие усилия резания при прочих равных условиях однозначно связаны между собой через ко- 15 эффициент пропорциональности

Г = у Г„ (2) а также, что между радиальной состав» ляющей усилия резания F и скоростью 20 съема металла Ч„ существует однозначная связь через коэффициент режущей с по сОбно сти К ре,(к .

Ч = гарем (З) можно утверждать, что выходной сигнал блока 25 несет в себе информацию в соответствуюших масштабах об упругой деформации S,<, S„, о тангенциальном усилии резания F и о скорости 3р съема металлà V„,.

Это позволяет использовать его для определения момента переключения скоростей перемещения суппорта шлифовального круга со скорости быстрого подвода на рабочую черновую подачу в момент достижения усилия резания некоторого порогового значения

Интегратор 29, подключенный на вход блока 25, вычисляет количество энергии, затрачиваемой на съем при- В0 пуска Яе на этапе врезания: (61

1ф э = К Э„ дй, (kI о где К вЂ” масштабный коэффициент.

В момент окончания врезания IIpH

Ч = Чм, о,„ срабатывает четвертый ком" паратор 7, который своим выходным седьмь(м ключом 30 передает информа55 м 7 K реж Vå, мс(к

Для назначения этой силы F,„ и использован задатчик 34 усилия ре зания. Дискретные же команды на переключение задатчиков скоростей форми.руются четвертым компаратором 7 и его 4r выходными ключами 6, 11 и 30.

1 — o(1 = g 1, (5) рея; где J, - -эквивалентная жесткость упругой cèñòåìû станка.

Его значение в виде электрического сигнала запоминается вторым блоком

33 памяти, с выхода которого сигнал поступает затем на вход второго компаратора 14 с целью перестройки значения припуска S, пропорционально значению (6) 5г м 16.

Вариации жесткости упругой системы станка и режущей способности круга контролируются совокупностью дополнительно введенных устройств и по ðåзультатам расчетов в интеграторе и функциональном устройстве автоматически производится перестройка величины припуска на выхаживание. При этом во всех случаях процесс обработки заканчивается при одном и том же значении упругой деформации S(О при одном и том же минимально возможном машинном времени на съем припуска т.

Устройство работает следующим о6разом.

В начале цикла шлифования на входе тиристорного преобразователя 4 мощности с задатчика 5 скорости врезной подачи через дискретный пятый ключ 6 подается сигнал, в результате которого шлифовальный круг 3 сближается с деталью 19 с большой по величине скоростью перемещения суппорта 2 (фиг.2„ траектория скорости VB (S) представ" лена в виде кривой 35-36-41-42) . Пос ле соприкосновения шлифовального круга с деталью (точка 35 траектории) припуск начинает сниматься, т.е. уменьшается, а скорость съема метаж(.. (Ы

V „начинает возрастать по закону экспоненты.

4 цию Об энергии Э на вход первого блока 31 памяти. Функциональный(преобра" зователь 32 производит операцию деления сигналов 3/S(1 > и выделяет на выходе сигнал, пропорциональный времени t < на врезание шлифовального круга в деталь. Это время пропорционально постоянной времени Т процесса шлифования, как объекта управления:

5 1400865 6

Индуктивные датчики 20 и 21 начи- чистового шлифования, характеризуенают воспринимать изменение текущего мый траекториями скоростей V и ЧА,, припуска S и упругую деформацию S<1 . соответственно, 38-39 и 48-49. При

На выходе первого 22 и второго 23 текущем припуске S срабатывает вто,преобразователей напряжения имеют рай компаратор 14, который своим дисместо соответствующие сигналы напря- кретным третьим ключом 13 отключает

1 жения U «и U2. задатчик 12 от входа тиристарного преобразователя 4, U< = К,(0,50 + S ); (7)

Э к

u2 = К2(0,5 0 - S>> ), К «<= К2= К, {8) 15

25 где К „и K2 — коэффициенты преобразования преобразователей 22 и 23.

На выходе блока 24 суммирования сигнал пропорционален контролируемому диаметру: (9) UKO = U< + О = КО, а на выходе блока 25 вычитания сигнал

К„ Г . (10) 025 К Ьф

«<}

5 Я

Когда сигнал на выходе блока 25 вычитания, а следовательно, на первом входе четвертого компаратора 7 сравни" вается с сигналом, подаваемым с задат"З0

}чика 34 порогового значения усилия

1 резания Р „, то срабатывает четвертый компаратор 7, который своими дискретными ключами пятым 6 и шестым 1l производит, соответственна, отключе- З5 ние от входа тиристарного преобразователя 4 мощности задатчика 5 скорости врезной подачи и подключение задатчика 8 скорости черновой подачи

Этот момент соответствует S, 40

N} а на траекториях скоростей Ч и V точкам. 43 и 46. Далее продолжается процесс чернового шлифования, при котором скорость поперечной подачи V, идет по траектории 43-37, а скорость съема металла V+ по траектории 46-48.

Сигналы с блока 24, пропорциональные текущему припуску обрабатывае- мой детали, непрерывно поступают на первые входы компараторов 10, 14 50 и 18.

Когда текущий припуск достигает значения S установленного задатчиком 26, то срабатывает первый компаратор 10, который своими дискретными ключами 9 и 15 производит переключение скоростей подачи с черновой «/ на чистовую V (отрезок траектории

37-38). При этом начинается процесс ле тродвигатель 1 и суппорт 2 резко затормозятся {траектория 39-40), а процесс съема металла протекает в режиме размерного выхаживания по траектории 49-50. Когда весь припуск снят (S - =0), а диаметр детали становится номинальным, то срабатывает третий компаратар 18, который своим четвертым ключом 17. подключает задатчик 16 скорости быстрого отвода. В этот момент времени скорость съема металла {точка 50) равна V„< и соот«} ветствует заданному уровню шероховатости поверхности. В процессе быстрого отвода суппорта 2 за счет действующих упругих деформаций станка снята, хотя и очень маленькая, но дополни— тельная часть припуска пропорциональная уровню упругой деформации на момент выдачи дискретной команды третьим компаратаром 18. .Если по каким-то причинам (заменен шлифовальный круг, произведена подналадка приспособления шлифавальнаго станка) постоянная времени процесса

Т уменьшается, эквивалентная жесткость упругой системы возрастает, то, если бы не было устройства самонастройки припуска S2, то траектория скорости съема металла V„ оказалась бы в виде отрезка 49-52. С точки зрения обеспечения шероховатости поверхности условия создаются более благоприятные так как «/ < V (2} (<}

Э м<< <к однако заметно увеличивается машинное время на выхаживание и в соответствии с выражением. (11) изменяется величина которая отражается на величи(< } не диаметра обрабатываемой детали.

Обычно значение Д 5 компенсируется перед началом работы станка наладчиком, в данном же случае Д S сказы2} вается на стабильности размера. Таким образом, вариации Т <, приводят к потерям производительности станка и к разбросу размера.

Однако в устройстве второй компаратор 14 в зависимости от величины времени на врезание te в соответствии с выражением (6) изменяет величи5 ну припуска S . Вьжаживание начнется () ) уже при припуске S <, процесс затормаживания поперечного суппорта проходит по траектории 44-45, а скорость съема металла Ч„ по траектории 53-50, )p так что в конце обработки конечная скорость съема металла всегда равна (Ы (1) требуемому значению М „ = Ч по условиям шероховатости. Тем самым обеспечивается и стабильность диамет- 15 рального размера и сокращение машинного времени на .выхаживание.

Ф о р м у л а изобретения

Устройство управления рабочим циклом при врезном шлифовании, содержащее два первичных индуктивных преобразователя текущего размера обрабатываемой детали, связанные через сост- 25 ветствующие преобразователи напряжения с блоком суммирования, первый компаратор, на выход которого включены первый и второй ключи, а вход связан с эадатчиком припуска на чистовое gp шлифование, второй компаратор, на выход которого включен третий ключ, а вход связан с задатчиком припуска на вьФаживание, третий компаратор, на выход которого включен четвертый ключ, а вход связан с задатчиком номинального размера, задатчик скорости врезной подачи, эадатчик скорости

865 8 черновой подачи,. задатчик скорости чистовой подачи, задатчик скорости отвода суппорта, связанный через четвертый ключ с входом тиристорного преобразователя мощности, выход которого связан с приводным электродвигателем механизма поперечной подачи суппорта шлифовального круга, а выход блока суммирования соединен с входами первого, второго и третьего компараторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, оно дополнительно снабжено блоком вычитания, вход которого связан с. выходами преобразователей напряжения, четвертым компаратором, на выход которого включены пятый, шестой и седьмой ключи, задатчиком усилия резания, связанным с входом четвертого компаратора, интегратором, вход которого соединен с выходом блока вычитания, а выход через соединенные последовательно седьмой ключ и введенные первый блок памяти, функциональный преобразователь и второй блок памяти — с вторым компаратором, причем выход блока вычитания связан также с входом четвертого компаратора, вход тиристорного преобразователя через пятый ключ связан с эадатчиком скорости врезной подачи, через соединенные последовательно шестой и первый ключи — e задатчиком скорости черновой подачи, а через соединенные последовательно шестой, второй и третий ключи — с задатчиком скорости чистовой подачи.

1400865 (1) О нк (2

Составитель А, Семенова

Редактор Н. Бобкова Техред Л.Сердюкова Корректор. И. Муска

Заказ 2754!l8 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4