Способ управления станком для ленточного шлифования полосового проката

 

Использование: металлообработка, для использования на шлифовальных стайках различного назначения, преимущественно для шлифования поверхности деталей боль- . шой длины, в частности полосового проката. Сущность изобретения заключается в том, что непрерывно измеряется нагрузка на электродвигателе абразивного инструмента в виде активной мощности Мш и размер поступающей на обработку детали Ht. Во вреИзобретение относится к металлообработке и предназначено для использования на шлифовальных станках различного назначения , преимущественно для шлифования поверхности деталей большой длины в частности полосового проката. Цель изобретения-обеспечение равномерного съема металла при непрерывно меняющемся размере детали и изменении режущих свойств абразивного инструмента. Это достигается тем, что согласно способу управления шлифовальным станком при непрерывном измерении нагрузки на мя подвода обрабатываемой детали к абразивному инструменту определяют момент врёзания абразивного инструмента в деталь на заданную глубину, который определяется по превышению нагрузки на заданную величину над нагрузкой холостого хода. В момент врёзания запоминается размер детали Н0 и положение устройства подвода So- В дальнейшем в зависимости от размера детали перед очагом обработки и от степени изменения режущих свойств абразивного инструмента изменяют положение устройства подвода, рассчитывая его по t формуле: St S0+H0-Ht +K /о Niudt, где К - коэффициент пропорциональности; t - время работы абразивного инструмента. При ; этом текущий размер детали берут перед | очагом обработки на расстоянии: L ДН (VA/Vy, где АН - абсолютная величина максимально допустимого отклонения размера детали от номинального значения; Уд, Vy - скорость перемещения соответственно де- i тали и устройства подвода. 3 ил. электродвигателе абразивного инструмента и размера поступающей на обработку детали , подводят обрабатываемую деталь к абразивному инструменту, запоминают значение нагрузки на электродвигателе абразивного инструмента, включают рабочую .подачу, сравнивают действительную нагрузку с запомненной и в момент, когда разница станет больше заданной, что соответствует необходимой глубине врёзания абразивного инструмента в деталь, т.е. той глубине, которая необходима для заданного съема металла, запоминают размер ел с -ч Ч) 00 Jk со о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 B 24 В 51/00

5;; кп к

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 к»

° » к

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778710/08 (22) 08,01.90 (46) 28.02.93, Бюл. М 8 (71) Научно-производственное объединение по автоматизации горнорудных, металлургических предприятий и энергетических объектов черной металлургии иДнепрчерме.тавтоматика" (72) А.Л.Солош, А.H,Ïîäãoëà, И.M.Ñàëüíèков, В.Д.Морозов и А.А.Ермоленко (56) Авторское свидетельство СССР

Nò 1444137, кл. В 24 В 51/00, 1989, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ ДЛЯ

ЛЕНТОЧНОГО ШЛИФОВАНИЯ ПОЛОСО. ВОГО ПРОКАТА (57) Использование: металлообработка, для использования на шлифовальных станках различного назначения, преимущественно для шлифования поверхности деталей большой длины, в частности полосового проката.

Сущность изобретения заключается в том, что непрерывно измеряется нагрузка на электродвигателе абразивного инструмента в виде активной мощности N> и размер поступающей на обработку детали Нс. Во вреИзобретение относится к металлообработке и предназначено для использования на шлифовальных станках различного назначения, преимущественно для шлифования поверхности деталей большой длины в частности полосового проката, . Цель изобретения — обеспечение равномерного съема металла при непрерывно меняющемся размере детали и изменении режущих свойств абразивного инструмента.

Это достигается тем, что согласно способу управления шлифовальным станком при непрерывном измерении нагрузки на

БЫ 1798139 А1 мя подвода обрабатываемой детали к абразивному инструменту определяют момент врезания абразивного инструмента в деталь на заданную глубину, который определяется по превышению нагрузки на заданную величину над нагрузкой холостоm хода. В момент врезания запоминается размер детали Но и положение устройства подвода So. В дальнейшем в зависимости от размера детали перед очагом обработки и от степени изменения режущих свойств абразивного инструмента изменяют положение устройства подвода, рассчитывал его по формуле: St=So4Ho-Н1+К ) Nmdt, где К— о коэффициент пропорциональности; t — еремя работы абразивного инструмента, При этом текущий размер детали берут перед очагом обработки на расстоянии; L= h,k> чд/чУ, где ЛН вЂ” абсолютная величина максимальноо допустимого отклонения размера детали от номинального значения; Чл, Vv— скорость перемещения соответственно детали и устройства подвода. 3 ил.

ОО

I электродвигателе абразивного инструмента и размера поступающей иа обработку детали., подпадет обрабатываемую детапк к абразивному инСтрументу; запоминают значение нагрузки на электродвигателе абразивного инструмента, включают рабочую ..подачу, сравнивают действительную нагрузку с запомненной и в момент, когда разница станет больше заданной, что соответствует необходимой глубине врезания абразивного инструмента в деталь, т.е, той глубине, которая необходима для заданного съема металла, запоминают размер

1798139 обрабатываемой детали и положение устройства подвода, а в дальнейшем в зависимости от размера детали перед очагом обработки и от степени изменения режущих свойств абразивного инструмента изменяют положение устройства подвода, рассчитывая его по математической зависимости;

St=Sq+Ho-Н +К 1 NtUdt, (1) где So u Ho — соответственно положение устройства подвода и размер детали запомненные в момент врезания на необходимую глубину;

Ht — текущий размер детали;

), Nttidt — значение энергии затраченной абразивным инструментом на съем металла за время работы инструмента:

Nttt — активная мощность двигателя аб разивного инструмента; с — время работы абразивного инструмента;

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

При том текущий размер детали берут перед очагом обработки на расстоянии, определяемом по формуле. (= V, (2) где Чд — скорость перемещения детали; . V — скорость перемещения устройства подвода;

Л Н вЂ” абсолютная величина максимально-допустимого отклонения размера детали от номинального значения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг, 2 — момент врезания в деталь; на фиг.

3 — процесс управления для ленточно-шлифовального станка, Способ управления осуществляется следующим образом.

Для конкретного процесса шлифования опытным путем определяют уровень нагруз ки нэ электродвигателе нового абразивного инструмента, при котором абразивный инструмент врезается в деталь и снимает необходимый слой металла с поверхности детали,.

Обрабатываемую деталь подводят к абразивному инструменту и запоминают значение нагрузки на электродвигателе абразивного инструмента, этэ нагрузка характеризует холостой ход. После включения рабочей подачи начинается сближение абразивного инструмента с деталью, э после вреээния абразивного инструмента в деталь нагрузка начинает возрастать, В момент, когда нагрузка превысит уровень нагрузки, определенный опытным путем, .4 съем металла с детали будет соответствовать необходимому. и в это время запоминается положение устройства подвода S<> и размер детали Но. В процессе шлифования все время определяется значение энергии, затрачиваемой на сьем металла. за время работы абразивного инструмента. Значение энергии определяется интегрированием значения активной мощности NtU электро1О двигателя абразивного инструмента t

Q= ) N dt (3)

По мере сьема металла режущая способность абразивного инструмента уменьшается, а значение энергии Q возрастает.

Если при всех прочих равных условиях оставить устройство подвода в одном положении, то с ростом 0 начинает уменьшаться съем металла с детали. Поэтому для компен2О сации снижения сьема за счет снижения режущих свойств инструмента необходимо перемещать деталь с помощью устройства подвода в сторону абразивного инструмента. Величина этого перемещения зависит от затраченной энергии Q и коэффициента пропорциональности К; который находится опытным путем для конкретного типа детали и типа абразивного инструмента.

В процессе шлифования устройство подвода устанавливается в положение St. которое определяется по математической зависимости;

При расчете St берется текущий размер детали Н перед очагом обработки на рас35 сто. ии L. Это расстоя е определяет по формуле (2).

Если текущий размер детали брать непосредственно в очаге съема, то при больших колебаниях размера детали устройства

4О .подвода не сможет устанавливаться в нужное положение, т;е. положение, которое необходимо при данном размере детали, из-за сваей инерционности. Поэтому текущий размер детали Н берется на расстоянии L

45 от очага обработки, т,е. с упреждением.

Величина 5Н для каждой детали, поступающей на обработку определяется дейст- . вующими стандартами и показывает максимально-допустимую величину откло50 нения размера необработанной детали от номинального значения. Скорость перемещения устройства подвода детали к абра-, зивному инструменту Чу и скорость движения детали Чд постоянны для конкретного типа обрабатываемой детали. Учет размера детали Н перед очагом обработки на расстоянии L позволяет поддерживать устройство подвода а положении, обеспечивающем постоянную глубину врезэния

1798139 абразивного инструмента в педаль при изменении ее размера, т,е. если размер детали изменится даже на величину ЛН от номинального значения, то устройство подвода успеет установиться в новое положение к моменту подхода к очагу обработки участка детали с измененным размером.

Способ иллюстрируется на фигЛ- 3.

Устройство, реализующее способ, содержит станок 1 с двигателем 2 вращения абразивного инструмента и устройством подвода 3 детали к абразивному инструменту, датчик нагрузки 4 двигателя, запоминающее устройство 5, сумматор 6. блок интегрирования 7, блок сравнения 8, запоминающее устройство 9 и 10, сумматор 11, блоки задержки 12 и 13, датчик положения

14 устройства подвода, датчик размера детали 15, блок управления 16 устройством подвода, блок умножения 17. Вход датчика нагрузки 4 подключен к двигателю.2, а выход соединен с входами сумматора 6 и запоминающего устройства 5, выход которого соединен с инверсным входом сумматора 6.

Выход сумматора 6 соединен с входами блока интегрирования 7 и блока сравнения 8, на второй вход которого подается сигнал заданной величины нагрузки N .

Выход блока интегрирования 7 соединен с входом бока умножения 17, на второй вход которого подается сигнал коэффициента пропорциональности К, а его выход соединен с первым выходом сумматора 11, выход блока сравнения 8 соединен с управляющими входами запоминающих устройств 9 и 10, выходы которых соединены . соответственно со вторым и третьим входами сумматора 11, а информационные входы запоминающих устройств 9 и 10 соединены соответственно с выходом датчика положения 14 и выходом блока задержки 12, на

:управляющий вход которого подается сигнал Чд.

Вход блока задержки 12 и первый вход блока задержки 13 соединены с выходом датчика размера детали 15, на второй вход блока задержки 13 подается сигнал задания величины, а выход этого блока соединен с инверсным входом сумматора 11, выход которого соединен с первым входом блока управления 16. Второй вход блока управления

16 подключен к выходу датчика положения

14, который соединен с выходом устройства подвода 3, а выход блока управления 16 подключен к управляющему входу устройства подвода.

Рассмотрим управление работой шли:.. фовального станка с момента ввода его в работу с использованием устройства, реализующего предлагаемый способ управлеполосы Чд. Устанавливая величину задерж50 ки блока 12 пропорционально заданной постоянной скорости движения конкретной полосы на его выходе формируется сигнал толщины полосы находящейся в очаге обработки. Таким образом в момент врезания на заданную глубину в запоминающем устройстве фиксируется толщина полосы, находящаяся в очаге обработки Н . Так как для целей управления, по данному способу, используется толщина полосы, находящаяся на расстоянии Lот очага обработки,,то в

40 ния на примере ленточно-шлифовального станка для шлифования полосового проката.

После выполнения подготовительных операций включается двигатель 2 вращения абразивной ленты 18, мощность которого измеряется датчиком 4 активной мощности.

В исходном состоянии отсутствует. контакт обрабатываемой полосы и абразивной ленты и на выходе. датчика 4 имеется сигнал мощности холостого хода Nxx. После включения рабочей подачи с логического блока (на схеме не показан), поступает сигнал эаписй мощности холостого хода N x в запоминающее устройство 5 и начинается подвод шлифуемой полосы 19 с помощью устройства подвода 3 к вращающейся шлифовальной ленте 18, а после врезания шлифовальной ленты в полосу мощность, потребляемая двигателем 2, начинает возрастать и на выходе сумматора 6 появляется сигнал, равный разности полной мощности и мощности холостого хода двигателя 2 (Йш=й-Nxx), т,е. мощности, затрачиваемой непосредственно на сьем материала.

При достижении N< значения N>, что свидетельствует о .необходимой глубине врезания абразивной ленты в обрабатываемую полосу, срабатывает блок сравнения 8 и его выходным сигналом записывается информация в запоминающие устройства 9 и

10. При этом в запоминающее устройство 9 . заносится положение So устройства подвода 3, а в запоминающее устройство 10 заносится значение толщины полосы Н,, находящейся в очаге обработки (фиг. 2 ). . В процессе движения обрабатываемой полосы 19 с нее снимается слой металла д (фиг. 2, 3). Толщина полосы измеряется датчиком 15, который установлен на некотором расстоянии от очага обработки, поэтому участки полосы с измеренной толщиной попадает в станок с определенным запаздыванием, поэтому для того, чтобы знать толщину полосы в очаге обработки используются блоки задержки 12 и 13. Величина задержки зависит от расстояния между точкой измерения и очагом обработки и от скорости движения

1798139 личных обрабатываемых материалов и 10

15 нал необходимого положения устройства 20

30

45 талла, величина которого постоянна по всей 50

55 зависимости от величины (устанавливается величина задержки блока 13 и на инверсный вход сумматора 11 поступает значение толщины полосы Н . В блоке интегрирования 7 производится интегрирование величины актинной мощности двигателя вращения абразивной ленты, а умножение этого значения на коэффициент пропорциональности К (находится on ытн ым путем для разтипов абразивных лент) производится в блоке умножения 17 и на его выходе получается сигнал, равный необходимой величине перемещения устройством подвода полосы в сторону абразивной ленты, чтобы скомпенсировать потерю режущей способности последней, т.е, обеспечить необходимый съем металла при всех прочих равных условиях, На выходе сумматора 11 формируется сигподвода S, которое обеспечивает.необходимый съем металла независимо от степени износа абразивной ленты и изменяющейся текущей толщины полосы Н (фиг. 3), В блоке управления 16 устройством подвода сравнивается фактическое положение устройства подвода 3 и необходимое S и формируется команда на-перемещение устройства подвода в необходимом направлении согласно формуле (1) Управление шлифовальным станком по данному способу позволяет получить высококачественную поверхность стальной полосы за счет равномерного съема поверхностного слоя металла, в котором находятся различные дефекты, неметаллические включения и т.д. При этом на величину съема не влияют колебания толщины полосы и текущие изменения режущих свойств абразивного инструмента.

Рассмотрим управление по заявляемому способу; ленточно-шлифовальным станком для шлифования полосового проката, Станок обрабатывает движущиеся стальные полосы бесконечной длины, т.е, полосы по несколько сотен метров одна за другой свариваются на входе в станок и образуют одну сторону. Цель шлифования состоит в том, чтобы снять с поверхности полосы слой медлине полосы, при этом величина съема металла не должна зависеть от колебаний толщины полосы, от степени износа абразивной ленты.

Схема работы станка приведена на фиг, 2 и 3.

В процессе шлифования движущаяся стальная полоса 19 прижимается с помощью устройства подвода 3 к вращающейся абразивной ленте 18, в результате происходит съем металла д с поверхности полосы.

После включения рабочей подачи устройство привода 3 начинает перемещаться и подводит движущуюся полосу 19 к абразивной ленте 18, С момента их контакта начинается врезание абразивного инструмента в полосу 19 и с поверхности начинает сниматься слой металла д, при этом одновременно начинает возрастать мощность, потребляемая двигателем 2 вращения абразивной ленты 18. В данном способе используется только рабочая мощность, т.е. из полной мощности вычитается мощность холостого хода. Для данного станка, данного типа обрабатываемой полосы при новой абразивной ленте экспериментально установлено, что при достижении мощностью значения 36 кВт величина съема становится равной заданному значению д = 0,015 мм, поэтому при Nm=-36 кВт подвод полосы прекращается, запоминается положение Я > устройства подвода 3 .и толщина Н обрабатываемой полосы 19 в очаге обработки, Если оставить устройство подвода в Этом положении, то при колебаниях толщины поступающей в очаг обработки полосы будут колебаться мощность NLU и величина съема д . Увеличение толщины приводит к увеличению нагрузки на абразивную ленту и к увеличению съема д, при уменьшении толщины процесс обратный, Абсолютное значение максимальной величины отклоне5 ния толщины от номинального значения для данного типа стальной полосы составляет

ЛН=0,2 мм. Поэтому шлифование при постоянном положении устрОЙства подвода приводит к нестабильной величине сьема металла, к большим колебаниям нагрузки абразивной ленты, что приводит к ее пре>кдевременному выходу из строя.

Для увеличения станком, с целью учета

ИЗМЕНЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ МО>КНО ИСПОЛЬзовать формулу:

S =So+Ho-Ноъ (4) где S< — необходимое поло>кение устройства подвода;

Hot — текущая толщина полосы в очаге обработки;

Постоянно определяя S< и устанавливая в это положение устройство подвода 3, можно в значительной мере исключить влияние толщины Но на величину сьема и снизить перегрузки абразивной ленты. Из формулы (4) следует, что текущая толщина Н, равна толщине Но; то устройство подвода остается в переднем положении Я =S<. Если текущая толщина Но увеличилась, например на 0,1

1798139

9 мм, то с помощью устройства подвода полосу необходимо отвести на 0,1 мм. При уменьшении. толщины полосы она должна подводиться к абразивной ленте. Но управление положением устройства подвода на 5 реальном стане по формуле (2) не позволяет обеспечить стабильность съема. так как не учитываЕ гся скорость перемещения устройства подвоДа.

В данном станке скорость перемеще- 10 ния устройства подвода Vy=0,03 мм/с, скорость движения обрабатываемой полосы

\/д=20 м/мин=333,3 мм/с, поэтому если тол)цина Hpt изменится например на 5H=0,2 мм, то устройство подвода по формуле (5) 15 будет устанавливаться в новое положение в течение т=6,66 с (г - ЛН/Vy), а эа это время через очаг обработки пройдетучасток полосы длиной L= z х Чд=б;66 сек 333,3 мм/с, =2222 мм, Таким образом участок по- 20 лосы с большой толщиной может выйти из очага обработки раньше чем устройство подвода займет необходимое положение; что кроме повышенного съема может привести к обрыву абразивной ленты. Резкое 25 уменьшение толщины полосы может приводить к появлению совсем не шлифуемых участков полосы.

Для исключения этого явления необходимо по формуле (4) вместо текущей толщи- 30 ны полосы в очаге обработки Но использовать текущую толщину полосы Н взятую на расстоянии L от очага обработки, .Величина L определяется по формуле (2).

Использование для целей уйравления Н1 35 позволяет в значительной мере исключить перегрузку абразивной ленты; обеспечить более стабильный сьем металла за счет поддержания устройства подвода в положе. нии, обеспечивающем постоянную глубину 40 врезания абразивного инструмента в полосу.

Для данного станка:

L= ЛН вЂ” = 0,2 мм — — --7 — -2222 мм. /д 333,3 < с Vy. 0,03.>N с

Поэтому если толщина изменится на максимальную величину hH, то устройство подвода успеет установиться в новое положение к моменту подхода к очагу обработки участка с измененной толщиной, Подобные изменения толщины полосы подлинехарак- 50 терны для горячекатаных полос поступающих на шлифовальные станки с целью удаления поверхностных дефектов. и неметаллических включений. Поэтому формула (4} приобретает следующий вид: 55

St=Зо+Но-Н<, где Ht — толщина полосы на расстоянии от . очага обработки. По мере съема металла происходит износ абразивного инструмента. уменьшается его режущая способность..

Зти факторы, возрастают по мере увеличе- . ния работы, выполненной абразивным инструментом. поэтому для целей управления предлагается использовать формулу (1), Коэффициент пропорциональности К определяют опытным путем для конкретного станка, материала обрабатываемой полосы, типа абразивной ленты.

Для данного станка опытным путем получены следующие данные: — практически полный износ абразивной ленты наступает при выполнении нею

t работы Q= f Nt„dt = 44,8 кВт . ч. Опредео ление величины Q проводились путем непрерывного интегрирования активной мощности шлифования, до полного износа ленты; — при выполнении абразивной лентой работы Q=c 0 до 44,8 кВт ч сьем металла при шлифовании уменьшается с 0,015 мм до куля. Поэтому коэффициент К рассчитывается следующим образом .

К 0,015 мм 0 00035 мм — 448кВт . ч кВт ч

Рассмотрим к онкретны и пример ис- пользования формулы (1). Примем исходное положение устройства подвода Sp=8 мм, толщину полосгя в момент врезания Hp=3.8 мм и К=0.000335 мм/кВт ч.

При толщине полосы на расстоянии L от очага обработки равной Ht=3,9 мм и работе, выполненной абразивной лентой т

f Ншбт=-15 кВт ч рассчитываем необходиО мое положение устройства подвода:

St=8 мм + 3,8 мм+3,9 мм+

+0,000335 15кВт ч=7,905 мм. кВт . ч

При Н =3,8 мм и. f NUjdt=40 кВт ч;

О

St=8 мм+ 3,8 мм - 3,8 мм+

+0,000335 В 40 кВт ч = 8,0134 мм. кВт ч

Таким образом расчетная формула получена на основе анализа работы ленточношлйфовального станка по обработке полосового проката. Коэффициент пропорциональности К и назначение нагрузки шлифования обеспечивающей необходимый съем материала при новой ленте находятся опытным путем конкретного шлифовального станка, типа обрабатываемого материала и типа абразивного инструмента.

Формула изобретения

Способ управления станком для ленточного шлифования полосового проката, включающий измерение мощности привода

1798139

5 — у- 2

2о Ф, р

Составитель А,Подгола

Техред M.Mîðãeíòàë

Корректор С.Щекмар

Редактор

Заказ 741 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж 35, Раушская наб., 4/5:

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 абразивного инструмента и толщины обрабатываемой полосы и установку устройства подвода обрабатываемой полосы к абразивному инструменту в положение, определяемое с учетом измеренных значений, о т л и- 5 ч а ю щ и,й с я тем, что, с целью повышения качества обработанной поверхности, устройство подвода обрабатываемой полосы. к абразивному инструменту в процес се обработки устанавливают в положение St„ 1Р определяемое из выражения;

Si=So+Ko-Ht+K, Nwdt где So — положение устройства подвода в момент врезания абразивного инструмента на заданную глубину;

Но-толщина полосы в момент врезания на заданную глубину;

Н1 — текущее значение толщины полосы;

Nw — активная мощность привода абразивного инструмента;

t — время работы абразивного инструмента;

К вЂ” козффициент йропорциональности.