Способ адаптивного управления обработкой валопроводов движительно-рулевых колонок



Способ адаптивного управления обработкой валопроводов движительно-рулевых колонок
Способ адаптивного управления обработкой валопроводов движительно-рулевых колонок

 


Владельцы патента RU 2510665:

Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли РФ (RU)

Изобретение относится к области общего и специального машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства, а именно при токарной обработке длинных деталей типа вал, и, в частности, при обработке валопроводов движительно-рулевых колонок (ДРК). Способ адаптивного управления обработкой валопроводов ДРК включает генерирование сигналов управления, поступающих на электропривод поперечной подачи каретки с резцедержателем, при этом в плоскости, проходящей через вершину резца перпендикулярно оси центров станка, с помощью оптоэлектронных датчиков контролируют горизонтальные и вертикальные отклонения суппорта от оси центров станка, величину которых компенсируют за счет дополнительного перемещения каретки с резцедержателем, причем величину перемещения определяют по предлагаемой формуле. 2 ил.

 

Изобретение относится к области общего и специального машиностроения и может использоваться во всех областях промышленного производства, а именно при токарной обработке длинных деталей типа вал, и, в частности, при обработке валопроводов движительно-рулевых колонок (ДРК).

Известны способы адаптивного управления станками, в которых вопрос точности решают с помощью контроля физических параметров, сопровождающих процесс резания, например уровень акустической эмиссии, зависящей от размерного износа инструмента с последующей автоматической поднастройкой [1].

Недостатком таких методов является ограниченность решения задачи. В частности, такой способ недостаточен для решения задачи управления точностью обработки.

Частично указанного недостатка лишены способы, в которых вопрос управления точностью решается за счет управления упругими перемещениями инструмента [2, 3].

Недостатком такого способа является недостаточная точность, связанная с зависимостью от случайных параметров, прежде всего неравномерностью припуска на обработку.

Частично указанного недостатка лишен способ автоматизированного управления с использованием накладного кругломера и корректирующих люнетов, являющийся прототипом [4].

Недостатком такого способа является низкая геометрическая точность формы текущего измеряемого сечения в связи с зависимостью измеряемой формы сечения обработанной поверхности от погрешности формы в сечении обрабатываемой поверхности. Вторым недостатком является возможное искривление оси обработанного вала в связи с тем, что установленный на суппорте станка люнет, перемещающийся совместно с суппортом по направляющим станины, повторяет ее отклонения от теоретической оси обрабатываемого вала, такое отклонение может быть обусловлено не только погрешностями монтажа станины, но и упругими деформациями станины и фундамента станка, что особенно характерно для станков с длинной составной станиной.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение геометрической точности обработки длинных валов и валопроводов ДРК, в частности.

Это достигается тем, что в плоскости, проходящей через вершину резца перпендикулярно оси центров, с помощью оптоэлектронных датчиков контролируют горизонтальные и вертикальные отклонения суппорта от оси центров станка, величину которых компенсируют за счет дополнительного перемещения каретки с резцедержателем в поперечном направлении, причем величину перемещения определяют зависимостью:

δ K = Δ y + D о б р 2 ( 1 cos α ) ,

где

α = a r c t g ( 2 Δ z D о б р ) ;

Δy - смещение суппорта в горизонтальном направлении;

Dобр - текущий диаметр обрабатываемой поверхности вала;

Δz - смещение суппорта в вертикальном направлении.

Суть предложенного способа поясняется фиг.1 и фиг.2 и заключается в следующем.

На специальной площадке 1, установленной на шпиндельной бабке 2 станка, помещен лазер 3 с линзой 4 расщепления лазерного луча, а также блоки горизонтальной 5 и вертикальной 6 развертки лазерного луча. Продольный суппорт 7, перемещают по направляющим 8 станины станка при обработке вала 9.

Блоки 5, 6 создают сектора 10, 11 с углом θ развертки лазерных лучей в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, параллельных оси центров станка и теоретической оси обрабатываемого вала 9: в горизонтальной опорной плоскости 10, которая при этом параллельна осям продольной и поперечной подач суппорта 7, и в вертикальной опорной плоскости 11.

На продольном суппорте 7, перемещающемся по направляющим 8 станины станка, которые имеют отклонение от параллельности оси центров станка из-за погрешностей монтажа и упругих деформаций, установлены два оптоэлектронных датчика (ПЗС-матрицы, прибора с зарядовой связью) 12, 13. Оси оптоэлектронных датчиков лежат в плоскости, перпендикулярной оси центров станка и проходящей через вершину резца, причем ось оптоэлектронного датчика 12 перпендикулярна горизонтальной опорной плоскости 10, а ось оптоэлектронного датчика 13 перпендикулярна вертикальной опорной плоскости 11. Оптоэлектронный датчик 12 измеряет смещение суппорта Δz в вертикальной опорной плоскости 11, оптоэлектронный датчик 13 - смещение суппорта Δy в горизонтальной опорной плоскости 10. Оптоэлектронные датчики 12, 13 устанавливают так, чтобы их рабочие зоны не выходили из секторов 10, 11 развертки лазерных лучей, задающих опорные плоскости 10, 11, во всем диапазоне возможных смещений суппорта 7.

В процессе обработки вала 9 суппорт 7 с заданными скоростями продольной и поперечной подач перемещают по направляющим 8 станины станка. При этом из-за погрешностей монтажа и упругих деформаций станины станка и фундамента, на котором она установлена, происходит отклонение реальной траектории движения суппорта 7 (и инструмента) от требуемой траектории, и как следствие, получают погрешности размеров и формы обработанной поверхности.

Повышение точности обработки достигают за счет того, что текущие величины смещений Δz и Δy, измеренные оптоэлектронными датчиками 12 и 13, поступают в микропроцессорное устройство 14 обработки, хранения, прогнозирования и формирования управляющих сигналов, где определяют величину корректирующего смещения в направлении поперечной подачи δK.

Управляющие сигналы через командоаппарат 15 воздействуют на привод подачи 16 поперечного суппорта с резцедержателем 17 с целью компенсации появившихся отклонений Δz и Δy.

Источники информации1. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания.- М.: Машиностроение, 1977.

2. Теория автоматического управления / В.Н. Бруханов, М.Г. Косов и др. / Под ред. М.Ю. Соломенцева.- М.: Высшая школа, 2000.

3. Старков В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве.- М.: Машиностроение, 1989.

4. SU 1100074 A1, B23Q15/00, 30.06.1984.

Способ адаптивного управления обработкой валопроводов движительно-рулевых колонок, включающий генерирование сигналов управления, поступающих на электропривод поперечной подачи каретки с резцедержателем, отличающийся тем, что в плоскости, проходящей через вершину резца перпендикулярно оси центров станка, с помощью оптоэлектронных датчиков контролируют горизонтальные и вертикальные отклонения суппорта от оси центров станка, величину которых компенсируют дополнительным перемещением каретки с резцедержателем, причем величину перемещения δK определяют из следующего соотношения:
,
где ;
Δy - смещение суппорта в горизонтальном направлении;
Dобр - текущее значение диаметра валопровода в процессе обработки;
Δz - смещение суппорта в вертикальном направлении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, а именно к металлорежущим станкам и устройствам для управления подачей металлорежущих станков. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в станкостроении для поддержания постоянства тяговой силы привода подач при поступательном перемещении деталей и повышения точности его работы за счет уменьшения влияния жесткости деталей привода на точность перемещений.

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 механической обработки деталей на оборудовании с ЧПУ, системам активного контроля для обеспечения точности обработки в реальном времени.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, токарной обработке с активным контролем размеров деталей. .

Изобретение относится к области технологии обработки металлов резанием, станкам, оснащенным автоматическими системами управления. .

Изобретение относится к металлорежущим станкам, а именно к токарным станкам для обточки колесных пар, преимущественно электровозов и тепловозов без их демонтажа. .

Изобретение относится к средствам оптимизации металлорежущих станков с ЧПУ. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам управления приводом машины. .

Способ включает осуществление процесса резания на интересующих режимах с одновременной регистрацией величины термо-ЭДС, образующейся в результате взаимодействия материалов инструмента и заготовки, соотнесение значения температуры в зоне контакта со значением термо-ЭДС и построение по полученным данным тарировочного графика.

Способ включает генерирование управляющих сигналов, поступающих на электромагнитные муфты автоматической коробки скоростей подач станка. Для повышения универсальности и расширения области применения профиль обрабатываемой детали представляют цифровой моделью в виде координат большого числа элементарных отрезков, вносят в память цифровой системы управления (ЦСУ).

Способ относится к определению величины параметра шероховатости Ra при обработке стали с измерением термоэлектродвижущей силы. Для повышения точности определения величины параметра Ra предварительно осуществляют кратковременный пробный проход резцом по детали, измеряют термоЭДС, по которой определяют поправочный коэффициент на физико-механические свойства контактируемой пары резец-деталь, а величину параметра шероховатости Ra определяют с использованием измеренного значения термоЭДС по приведенной формуле.

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано для повышения точности токарной обработки серийных некруглых деталей. .

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в автоматизированных системах технологического оборудования и в измерительной технике. .

Изобретение относится к токарным станкам и предназначено для компенсации тепловых смещений шпинделей. .

Изобретение относится к области обработки металлов резанием на токарных станках с числовым программным управлением и может быть использовано для активного контроля геометрических параметров деталей.

Изобретение относится к обработке металлов резанием на станках с ЧПУ и может быть применено для контроля работоспособности сборных многолезвийных инструментов. .

Изобретение относится к устройствам для исследования или анализа материалов путем определения их твердости и может быть использовано для определения физико-механических характеристик растущих деревьев, пиломатериалов, деревянных строительных конструкций и т.п.

Изобретение относится к области обработки материалов резанием и предназначено для контроля состояния режущих кромок многолезвийного инструмента. .

Способ включает осуществление процесса резания с одновременной регистрацией величины термоЭДС, образующейся в результате взаимодействия материалов режущего инструмента и заготовки, определение значений температуры в зоне контакта и соотнесение ее со значением термоЭДС, изменение параметров режимов резания и повторное получение соотносящихся данных, по которым строят тарировочный график. Для повышения точности измерения температуры предварительно полируют боковую поверхность режущей части инструмента, освещают боковую полированную поверхность пучком когерентного монохроматического излучения, формируют интерференционную картину в предметной плоскости видеокамеры в результате взаимодействия отраженного и опорного пучков, непрерывно регистрируют с помощью видеосъемки изменения интерференционных картин, связанных с перемещениями боковой поверхности, выводят режущую часть инструмента из зоны резания, а значения температуры в зоне контакта определяют по изменению интерференционных картин до резания и после выведения режущей части инструмента из зоны резания. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх