Способ определения силы резания
Использование: измерение сил резания и может быть использовано на металлорежущих станках при обработке металлов и других материалов. Сущность: в процессе резания измеряют скорость вращения и ток главного двигателя. Определяют производную скорости вращения, момент инерции, приведенный к валу главного двигателя и момент холостого хода привода главного движения . Идентифицируют силу резания по ее функциональной зависимости от измеряемых величинскорости вращения и тока главного, двигателя и автоматически определяемых коэффициентов идентификации. 1 ил.
СОЮ:3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИ IF СКИХ
РЕСПУВДИК
<ч>к Ц 23 Б 25/06
ГОСУДЛРСТВЕН11ОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВГДОМСТ ВО СССР (ГОСПЛТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (3) Мде = k1 !тек
М,=ай Р, du) Мля =- J — = с (4) (21) 4900467/08 (22) 09,01.91 (46) 15.05.93. Бюл, ¹ 18 (71) Уфимский авиационный институт им.
Серго Орджоникидзе (72) Г.Н,:"оуров и О.А.Гнездилов (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1425481, Kï. 6 01 и 1/16, 1988.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1045015, кл. G 01 N 1/20, 1983, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ РЕЗАНИЯ
Изобретение относится к измерению сил резания и может быть использовано на металлорежущих станках при обработке металлов и других материалов.
Цель изобретения — повышение точности определения силы резания, Сущность способа заключается в следующем. Известно, что момент сопротивления, создаваемый на валу главного двигателя, пропорционален силе резания где Ме — момент сопротивления;
Рг — сила резания;
R — радиус резания; а — коэффициент, зависящий от геометрии режущего инструмента.
Момент, создаваемый на валу двигателя главного движения при изменяющейся скорости вращения имеет две составляющие— статическую и динамическую, и в свою очередь зависит от величины тока главного двигателя
Мд и = Мст + Мдин, (2) „., Ц„„1814975 А1 (57) Использование: измерение сил резания и может быть использовано на металлорежущих станках при обработке металлов и других материалов. Сущность: в процессе резания измеряют скорость вращения и ток главного двигателя. Определяют производную скорости вращения, момент инерции, приведенный к валу главного двигателя и момент холостого хода привода главного движения. Идентифицируют силу резания по ее функциональной зависимости от измеряемых величин — скорости вращения и тока главного, двигателя и автоматически определяемых коэффициентов идентификации. 1 ил. где Мд, — момент, создаваемый двигателем;
Me — статическая составляющая момента;
Мд,н — динамическая составляющая мо мента; тек — текущее значение тока главного двигателя; . k> — конструктивный коэффициент двигателя.
Величина динамической составляющей момента двигателя зависит от момента инерции вращающихся частей привода главного движения в том числе и обрабатываемой детали, приведенных к валу двигателя, и от изменения скорости вращения двигателя. где J — момент инерции вращающихся частей тлавного привода, приведенный к валу двигателя;, ;00
I e, IIV )>
1814975 ов
- — производная скорости вращения
t двигателя, Реальное значение момента инерции в данном. способе определяется при запуске двигателя вычислительного устройства, до начала процесса резания по выражению (тек1 Ixx}
11 Ы6 (5) 10 ()
p) Мст = Мхх + C Мс, Мхх = к1 Ixx где M» — момент "холостого хода" привода главного движения; с — коэффициент приведения момента 35 сопротивления к валу двигателя, Подставим в формулу (2) значения выражений (1), (3), (4), (6); (7) и получим
clio 40
k1 тек = k1 Ixx + CR и Pz + 1, (8) (И
Согласно уравнения (8) определяется зависимость значения силы резания от текущей величины тока и скорости вращения главно- -45 го двигателя
J дв
Рк = у (тек хх .-д ) (9) 50
На чертеже изображена блок-схема, поясняющая реализацию предлагаемого способа, Измеритель величины тока, соединен с первым нормирующим элементом 2, пер- 55 вый выход, которого соединен со" входом первого релейного элемента 3, на который поступают управляющие сигналы с таймера
4, выход которого 3 соединен с первым элегде lxx — установившееся значение тока двигателя в режиме "холостого хода";
1тек — величина тока главного двигателя, при разгоне двигателя, в момент измереHMq; бВ1 — — производная скорости вращения
Dt двигателя в момент измерения.
Момент сопротивления, создаваемый силой резания, идентифицируется током главного двигателя, освобожденным от динамической составляющей и статической составляющей "холостого хода". Момент сопротивления, создаваемыЙ силой резания и 25 статическая составляющая момента двигателя связаны выражением ментом памяти 5, связанного с первым сумматором 6, второй выход элемента 2 связан со вторым релейным элементом 7, который управляется таймером 4, выход элемента соединен со вторым элементом памяти 8, первый выход которого связан с первым сумматором 6. Датчик скорости 9 связан со вторым нормирующим элементом 10, выход которого соединен с дифференцирующим элементом 11, первый выход которого соединен с третьим релейным элементом 12, который управляется таймером 4. Выход элемента 12 соединен с третьим элементом памяти 13, соединенным с первым блоком вычисления. 14, на который поступает сигнал с выхода элемента 6, выход элемента 14 сосдинен с четвертым элементом памяти 15, выход которого связан со вторым блоком вычислений 16, с которым также связан выход элемента 11. Третий выход элемента 2 соединен со вторым сумматором 17, вход которого связан и с выходом элемента 8, выход элемента 17 связан с третьим сумматором I8, второй вход которого соединен с выходом элемента 16, выход элемента 18 связан со входом выходного усилителя 19, Автоматическое определение коэффициентов идентификации силы резания осуществляется следующим образом. На первом этапе датчиком тока 1 измеряют текущую величину тока в определенный момент времени Т1 при разгоне двигателя, и при помощи нормирующего элемента 2, релейного элемента 3, заносят в элемент памяти 5, Момент времени Т1 определяется таймером
4. В этот же момент времени Т1 при помощи датчика скорости 9, нормирующего элемента 10 измеряют скорость вращения, получают на дифференцирующем элементе 11 ее производную и через репейный элемент.12 заносят в элемент памяти 13. Релейные элементы 3 и 12 подключают к измерительной цепи элементы памяти в заданное время таймером 4, На втором этапе при заверше-, нии запуска двигателя, в режиме холостого хода, производят замер величины тока и через линейный элемент 7 заносят в элемент памяти 8 в момент времени Т2, Момент времени Т2 определяется таймером 4. Затем в сумматоре 6 происходит суммирование сигналов из элементов памяти 5 и 8, результат поступает в блок вычислений 14, где на втором входе имеется сигнал с элемента 13, происходит вычисление сигналапропорционального моменту инерции, Результат вычислений хранится в элементе памяти 15, Третий этап — режим работы станка. Текущая величина тока поступает иэ элемента 2 в сумматор 17, где из нее вычитают составляющую холостого хода храни1814975
Формула изобретения
Способ определения силы резания, включающий измерение в процессе реза1;: г
Составитель Г. Кауров
Техред М.Моргентал Корректор Н. Гунько
Редактор
Заказ 1603 Тираж ... Подписное.
° . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Произеодстзенноиздательский комбинат "Патент", г: Укггород. ул.Гагарина, 101 мую элементом 8, В блок вычислений 16 поступает согнал из элемента 15 и производная текущего значения скорости иэ последовательности элементов 9-10-11, результат передается на элемент 18, где из него вычитают сигнал суммматора 17. Усилитель 19 нормирует выходной сигнал пропорциональный силе резания, ния режимных и технологических параметров и определение значения силы резания с учетом измеренных величины, о т л и ч а ю5 шийся тем, что, с целью повышения точности определения, величину силы резания определяют с учетом предварительно измеренных значений скорости вращения вала двигателя главного движения. потреб10 ляемого тока двигателя главного движения, момента инерции, приведенного к валудвигателя главного движения и момента холостого хода двигателя главного движения.
