Способ поддержания предельно допустимых технологических режимов

Изобретение относится к способам регулирования технологических режимов, в частности режимов механической обработки с наложением ультразвуковых колебаний на заготовку, и может быть использовано в машиностроении для автоматического поддержания допустимых технологических процессов через изменение режимов обработки на станках с ЧПУ. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей поддержания предельно допустимых технологических режимов. Он достигается тем, что способ поддержания предельно допустимых технологических режимов на металлорежущих станках с наложением ультразвуковых колебаний на заготовку включает измерение информативных параметров этих режимов, ввод результатов в ЭВМ и определение по ним нормируемых показателей технологических режимов, которые сравнивают с допустимыми значениями, при этом в процессе резания на заготовку накладывают ультразвуковые колебания с амплитудой 4-6 мкм, одновременно измеряя наиболее информативный параметр, в качестве которого принимают значение изменения напряжения пьезоэлектрического преобразователя колебательной системы ΔU, устанавливают корреляционную связь между ним и шероховатостью поверхности заготовки Ra, определяют величины критических значений изменения напряжения пьезоэлектрического преобразователя колебательной системы и при величине более 35% уменьшают нагрузку, а при величине менее 10% увеличивают нагрузку. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поддержания предельно допустимых технологических режимов при механической обработке с наложением ультразвуковых колебаний на заготовку на станках с ЧПУ.

Известен способ автоматического контроля состояния и условий протекания процесса резания и устройство для его осуществления, содержащее два пьезоэлектрических преобразователя для создания зондирующего сигнала регистрации отраженной энергии ультразвуковых волн (SU 1380910, МПК B23Q 15/00, 1988).

Недостатком данного способа является наличие двух датчиков, вмонтированных в корпус инструмента, при замене инструмента необходимо снять датчики, подготовить посадочные места и установить датчики, что приводит к потере точности и повышению стоимости инструмента.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ поддержания предельно допустимых технологических режимов, содержащий измерительные устройства и ЭВМ, которая определяет декременты колебаний на собственных частотах системы, полученные значения сравнивают с критической величиной (RU 2246124, МПК G05В 19/18, B23Q 15/007, 2005).

Недостатком данной системы является невозможность поддержания оптимальных режимов обработки в режиме реального времени, поскольку изменение режимов обработки происходит только после окончания процесса обработки и контроля детали.

Известные способы предельного поддержания предельно допустимых технологических режимов имеют невысокий технический уровень, определенный невозможностью контроля шероховатости поверхности заготовки в режиме реального времени, невозможностью оперативного управления параметрами шероховатости поверхности через изменения режимов обработки и устаревшей элементной базы, в этой связи важной задачей является создание способов поддержания предельно допустимых технологических режимов, адаптированных к станкам с ЧПУ.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в определении шероховатости поверхности заготовки в процессе механической обработки с наложением ультразвуковых колебаний на заготовку и расширении технологических возможностей за счет использования обратной связи "пьезокерамический преобразователь колебательной системы с заготовкой - высокочастотный ультразвуковой генератор".

Технический результат достигается в способе поддержания предельно допустимых технологических режимов системы, включающем измерение информативных параметров этих режимов, ввод результатов в ЭВМ и определение по ним нормируемых показателей технологических режимов, которые сравнивают с допустимыми значениями между полученным сигналом, характеризующим наиболее информативный параметр, устанавливают корреляционную связь с шероховатостью поверхности заготовки, для чего определяют критическое значение изменения напряжения пьезоэлектрического преобразователя колебательной системы ультразвуковой механической обработки в диапазоне 10-35% и, если полученная величина более критической, уменьшают нагрузку, а если меньше, увеличивают ее.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема реализации способа, на фиг.2 - принципиальная схема поддержания предельно допустимых технологических режимов, на фиг.3 представлена зависимость величины шероховатости поверхности заготовки от изменения напряжения пьезоэлектрического преобразователя колебательной системы.

Способ поддержания предельно допустимых технологических режимов осуществляется на зубофрезерном оборудовании при помощи ультразвукового генератора УЗГ 3-0,4 и высокочастотного вольтметра при обработке заготовки - сталь 40Х, фреза - Р6М5, V=0,67 м/с, S=1 мм/об, m=0,8 мм, число зубьев нарезаемого колеса - 60, ξ=4-6 мкм. Ошибка в определении шероховатости поверхности не превышает 10%. Система (фиг.1) содержит заготовку 1, закрепленную на пьезоэлектрическом преобразователе колебательной системы, электрически связанном с высокочастотным ультразвуковым генератором 2, электронным блоком 3, ЭВМ 4 и металлорежущего станка с ЧПУ 5.

Электронный блок 3 включает в себя (фиг.2) блок регистрации изменения напряжения 6 при механической обработке с наложением ультразвуковых колебаний на заготовку в процессе резания.

Изменение напряжения определяется зависимостью:

где Uбнагр - напряжение возбуждения преобразователя колебательной системы без нагрузки;

Uпр.рез - напряжение возбуждения преобразователя колебательной системы в процессе резания.

Изменение напряжения при ультразвуковом резании измеряется высокочастотным вольтметром ультразвукового генератора, результаты экспериментов по определению зависимости величины шероховатости поверхности боковых сторон нарезаемого зубчатого колеса приведены в таблице, а эта же графическая зависимость - на фиг.3

Введение электронного блока 3 обеспечивает возможность контроля шероховатости поверхности в режиме реального времени и поддержание предельно допустимых технологических режимов, а введение ЭВМ 4 - расчет коррекции режимов резания и реализацию решений по изменению режимов резания в системе металлорежущего станка с ЧПУ 5, обеспечивает оперативное управление параметрами шероховатости поверхности заготовки через изменение режимов резания.

На фиг.2 изображена принципиальная схема поддержания предельно допустимых технологических режимов, которая выполнена в виде металлорежущего станка с ЧПУ 5, в зоне резания которого установлен пьезоэлектрический преобразователь с заготовкой 1, питаемый от ультразвукового генератора 2, к которому подсоединен электронный блок 3, включающий в себя блок регистрации оценки изменения напряжения 6, сигнал с которого через аналого-цифровой преобразователь 7, узкополосные низкочастотный 8 и высокочастотный 9 фильтры подается на блок сравнения по параметрам шероховатости поверхности 10 ЭВМ 4, на другой из входов которого подается сигнал с блока моделирования шероховатости поверхности при ультразвуковом резании 11, а входной сигнал с блока сравнения по параметрам шероховатости поверхности 10 подается на блок комплексной оценки шероховатости поверхности заготовок 12.

Информация о состоянии шероховатости поверхности в виде стандартизированных параметров (Ra, Rmax, Rz) и нестандартизированных параметров (ρвпад, ρвыст, ασ), полученных после расчета по специальной программе, подается на электрически соединенные оперативно-запоминающее устройство 13, дисплей 14 и печатающее устройство 15, выдающие оперативную информацию о процессе формирования микронеровностей и на блок расчета коррекции режимов резания 16, электрически соединенный с блоком реализации решений по изменению режимов резания 17, которые вмонтированы в систему металлорежущего станка с ЧПУ 5 и выдают команды на исполнительные приводы 18.

Способ осуществляется следующим образом (фиг.2): на пьезокерамический преобразователь колебательной системы с закрепленной на ней заготовкой 1 ультразвуковой генератор 2 подает высокочастотное напряжение, под воздействием сил резания происходит изменение величины напряжения, которое фиксируется и обрабатывается электронным блоком 3, в состав которого входят блок оценки регистрации изменения напряжения 6, аналого-цифровой преобразователь 7, сигнал с которого подается на узкополосные фильтры низких 8 и высоких частот 9 для выделения частотного спектра, характеризующего шероховатость поверхности обрабатываемой заготовки. На блок сравнения по параметрам шероховатости поверхности 10, входящий в ЭВМ, одновременно подаются сигналы с узкополосных низко- 8 и высокочастотных 9 фильтров и блока моделирования шероховатости поверхности при ультразвуковом резании 11, а обработанный сигнал передается на блок комплексной оценки шероховатости поверхности заготовки 12, который по программе вычисляет стандартизированные параметры (Ra, Rmax, Rz) и нестандартизированные параметры (ρвпад, ρвыст, ασ) значения которых выводятся на оперативно-запоминающее устройство 13, дисплей 14 и печатающее устройство 15, что позволяет оперативно контролировать процесс формирования микронеровностей в процессе резания и блок расчета коррекции режимов резания 16, блок реализации решений по изменению режимов резания 17 совмещенные, с системой металлорежущего станка с ЧПУ 5, выдавая команды на исполнительные приводы 18, обеспечивая оперативную коррекцию технологических режимов.

Пример конкретной реализации

Производили определение шероховатости боковой поверхности зубьев нарезаемого зубчатого колеса z=60 с наложением ультразвуковых колебаний амплитуды 4-6 мкм на заготовку из стали 40Х червячно-модульной фрезой из Р6М5 с т=0,8 мм на различных режимах резания. Изменения напряжения пьезоэлектрического преобразователя при механической обработке регистрировалось и оценивалось по формуле:

где Uбнагр - напряжение пьезокерамического преобразователя без нагрузки;

Uпр.рез - напряжение пьезоэлектрического преобразователя при механической обработке.

Для шестого класса шероховатости поверхности числовые значения, среднее арифметическое значение профиля (Ra) находятся в пределах 1,25-2,5 мкм, что соответствует изменению напряжения пьезоэлектрического преобразователя на 10-35%, что и показано на фиг.3, если это значение более критической величины, то нагрузку уменьшают, а при меньшей увеличивают.

Способ позволяет оптимизировать технологические режимы обработки через поддержание заданных значений шероховатости поверхности на станках с ЧПУ и расширить технологические возможности механической обработки при наложении ультразвуковых колебаний на заготовку.

Способ поддержания предельно допустимых технологических режимов на металлорежущих станках с наложением ультразвуковых колебаний на заготовку, включающий измерение информативных параметров этих режимов, ввод результатов в ЭВМ и определение по ним нормируемых показателей технологических режимов, которые сравнивают с допустимыми значениями, отличающийся тем, что в процессе резания на заготовку накладывают ультразвуковые колебания с амплитудой 4-6 мкм, одновременно измеряя наиболее информативный параметр, в качестве которого принимают значение изменения напряжения пьезоэлектрического преобразователя колебательной системы ΔU, устанавливают корреляционную связь между ним и шероховатостью поверхности заготовки Ra, определяют величины критических значений изменения напряжения пьезоэлектрического преобразователя колебательной системы и при величине более 35% уменьшают нагрузку, а при величине менее 10% увеличивают нагрузку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытаний и выходного контроля терморегуляторов с чувствительными манометрическими элементами, включающими термобаллон и сильфон, заполненный парожидкостной смесью, и предназначен для оценки функционирования терморегуляторов типа датчик-реле.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станкостроении для гашения вибраций и поддержания постоянства тяговой силы при поступательном перемещении деталей привода подач и повышения точности его работы.

Изобретение относится к области экспериментальной техники и может быть использовано в стендах прочностных испытаний конструкций. .

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при построении распределенных систем программного управления технологическими процессами, роботами и робототехническими комплексами, а также подсистем логического управления многоуровневых иерархических АСУ и мультипроцессорных систем широкого класса.

Изобретение относится к управляющим и регулирующим системам общего назначения и может быть использовано в системах управления компрессорными установками. .

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами и может быть использовано для управления приготовлением многокомпонентных шлакообразующих смесей (ШОС) на предприятиях металлургической промышленности.

Изобретение относится к области коммунального хозяйства, а именно к области управления системой водоснабжения, и может быть использовано при диспетчерском контроле и управлении системами водоснабжения города или региона, характеризуемых наличием как крупных и малых предприятий промышленности и городского хозяйства, так и жилого сектора.

Изобретение относится к автоматизированным системам управления технологическими процессами и может быть использовано для эффективного функционирования воздухонагревателя доменной печи.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении управляющих и вычислительных систем высокой производительности, АСУТП, а также других систем, к которым предъявляются жесткие требования по надежности.

Изобретение относится к устройствам обработки информации для обработки данных, полученных от внешнего устройства посредством сети

Изобретение относится к системам числового программного управления (ЧПУ) станками

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано при управлении техническими объектами различного назначения. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства на основе технической реализации алгоритма последовательного применения в аварийной ситуации нескольких альтернативных кодов команд управления и способа назначения выбранной очередности применения альтернативных кодов команд управления, в зависимости от конкретного технологического процесса. Предложено устройство обеспечения безопасности технологических процессов. Устройство содержит два регистра, два блока элементов И, три блока памяти, схему сравнения, счетчик адресов, блок управления, генератор тактовых импульсов, блок элементов ИЛИ, n блоков формирования альтернативного кода команды управления, элемент И устройства с одним инверсным входом, счетчик, дешифратор, блок логических элементов и блок назначения приоритетов. 6 ил.

Изобретение относится к дистанционно-управляемым боевым роботизированным комплексам. Технический результат заключается в повышении надежности информационного обмена между составными частями дистанционно-управляемого боевого роботизированного комплекса. По запросу пункта управления с платформы передается телеметрическая информация в соответствии с ранее установленной маской, обеспечивающей сокращение объема передаваемой информации, или телеметрическая информация в полном объеме: геодезические координаты местоположения, углы Эйлера положения платформы в градусах, минутах, секундах, состояние видеокамер, частота канала, тип кодирования, состояние аккумуляторных батарей, состояние станции питания, состояние приводов, сведения о внешней обстановке, с пункта управления подаются команды управления на видеокамеры, систему топопривязки и ориентирования, станцию питания, на устройства обеспечения движения платформы, алгоритм управления движением реализует формирование сигналов акселератора торможения двигателей, завершения движения, отработку направления движения, управление редукторами бортов. Также обеспечивает поворот платформы за счет различия скоростей движения бортов платформы. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для позиционирования асинхронных электроприводов общепромышленных механизмов, в том числе электроприводов подъемных машин, металлообрабатывающих станков с числовым программным управлением и других механизмов, где требуется точное позиционирование рабочего органа. Техническим результатом является повышение быстродействия, точности позиционирования рабочего органа и надежности электропривода. Способ включает установку заданного значения положения рабочего органа и максимального значения динамического момента электропривода, измерение текущего положения рабочего органа и частоты вращения рабочего органа, вычисление момента инерции, момента сопротивления электропривода, формирование электромагнитного момента. 4 ил.

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для использования в системах управления испытательных машин с электрогидравлическим следящим приводом. Техническим результатом является повышение точности перехода с одного параметра управления на другой. Устройство содержит: два канала управления с цифроаналоговыми преобразователями и датчиками обратных связей, выходы которых подключены к входам суммирующих усилителей, выходами соединенных с входами коммутаторов, и один на два канала компаратор, выход суммирующего усилителя одного канала управления коммутатором своего канала соединен с входами исполнительного органа и компаратора, другой вход компаратора коммутатором другого канала управления подключен к выходу суммирующего усилителя этого канала управления, при этом переключение каналов управления осуществляют коммутаторы обоих каналов путем замыкания своих нормально разомкнутых контактов. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при клепке криволинейных панелей в автоматическом режиме. Производят выравнивание поверхности криволинейной панели в зонах клепки путем ее ориентирования по нормали к оси силовой головки сверлильно-клепального автомата. При этом используют три датчика выравнивания для измерения расстояния от них до поверхности панели. Датчики располагают на корпусе силовой головки с образованием их параллельными осями при пересечении с перпендикулярной к ним плоскостью равностороннего треугольника. В середине высоты треугольника плоскость пересекает ось силовой головки с получением величины, которая является параметром, определяющим дистанцию между датчиками выравнивания. При расположении датчиков эту величину настраивают в зависимости от допуска на неперпендикулярность оси заклепки к поверхности панели. Ориентирование панели ведут до равенства измеренных датчиками расстояний до нее. Производят линейное перемещение сверлильно-клепального автомата по зонам клепки панели на величину, которую определяют по приведенной формуле. В результате обеспечивается повышение точности клепки. 6 ил., 1 пр.

Изобретение относится к управлению фрезерными станками. Технический результат - повышение точности и производительности станков. Для этого предложена система управления, которая содержит программатор, первое устройство сравнения, первый привод, третье устройство сравнения, второй привод. При этом в системе первый выход программатора связан с входом первой эталонной модели, выход которой соединен с первым входом второго устройства сравнения, второй вход которого связан с выходом первого привода, а выход через первое корректирующее устройство соединен с первым входом первого суммирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения, а выход первого суммирующего устройства соединен с входом первого привода, второй выход программатора соединен с входом второй эталонной модели, выход которой связан с первым входом четвертого устройства сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго привода, а выход через второе корректирующее устройство соединен с первым входом второго суммирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом третьего устройства сравнения, а выход второго суммирующего устройства связан с входом второго привода. 1 ил.

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод содержит последовательно соединенные первый сумматор, корректирующее устройство, усилитель, электродвигатель, связанный непосредственно с датчиком скорости и через редуктор - с датчиком положения. Выход датчика положения подключен к первому входу первого сумматора. Второй вход сумматора соединен с входом устройства. Второй сумматор, первый интегратор, третий сумматор и второй интегратор последовательно соединены. При этом первый вход второго сумматора соединен с выходом датчика скорости. Второй вход третьего сумматора подключен к выходу датчика положения, а выход - ко второму входу второго сумматора и входу второго интегратора. Выход второго интегратора соединен с третьим входом первого сумматора. Технический результат заключатся в обеспечении работоспособности электропривода при дефектах датчика положения. 1 ил.

Изобретение относится к самонастраивающейся системе управления электроприводом. Самонастраивающийся электропривод манипуляционного робота содержит электродвигатель, редуктор, датчики положения и скорости, сумматоры, блоки умножения, задатчики сигнала, квадраторы, дифференциатор и функциональные преобразователи: синусные и косинусные. В изобретении дополнительные блоки, а также соответствующие связи обеспечивают полное постоянство динамических свойств рассматриваемого электропривода ко всем приложенным к нему моментным воздействиям. Технический результат заключается в точной компенсации вредных переменных моментных воздействий на электропривод манипулятора. 2 ил.

Изобретение относится к способам регулирования технологических режимов, в частности режимов механической обработки с наложением ультразвуковых колебаний на заготовку, и может быть использовано в машиностроении для автоматического поддержания допустимых технологических процессов через изменение режимов обработки на станках с ЧПУ

Наверх