Способ автоматического управления копировальным токарным станком с автоматической коробкой скоростей подач станка

Изобретение относится к машиностроению. Технический результат - повышение качества обработанной поверхности и геометрической точности детали. Способ автоматического управления копировальным токарным станком с автоматической коробкой скоростей подач станка, содержащей электромагнитные муфты, включает задание теоретического профиля поверхности обрабатываемой детали в виде отрезков линий. При этом генерируют управляющие импульсы следящей подачи uy(СП) при постоянстве напряжения управления ведущей подачи uy(ВП)=const на электромагнитные муфты автоматической коробки скоростей подач станка. Первый форсирующий импульс генерируют длительностью, соизмеримой с постоянной времени электромагнитной муфты, по окончании которого генерируют импульсы управления длительностью τи с постоянной частотой следования fшим=1/Tшим, где Tшим - период генерирования управляющих импульсов. При этом частоту импульсов выбирают из условия непрерывности тока в обмотке электромагнитной муфты, а длительность - в зависимости от угла наклона отслеживаемого отрезка теоретического профиля поверхности обрабатываемой детали. 2 ил.

 

Изобретение относится к способам управления станками и может быть использовано во всех мехатронных устройствах независимо от типа привода, в том числе и в одноприводных устройствах с разветвленной системой управляемых координат.

Известен способ управления токарным станком с механическими регуляторами перемещения с помощью кулачков, например в токарно-револьверных станках, многошпиндельных токарных автоматах и полуавтоматах (Справочник металлиста. Т.5. - М.: Машиностроение, 1978. - с.431-453).

Недостатком такого способа является малая гибкость, связанная с трудоемкостью изготовления управляющих кулачков под каждую новую деталь. Кроме того, такие системы достаточно дороги, так как для изготовления управляющих кулачков требуется специальное оборудование.

Частично указанного недостатка лишен способ управления станками с помощью способа копирования с использованием систем слежения при перемещении щупа по листовому механическому копиру, повторяющего контур изготовляемой детали (Справочник металлиста. Т.5. - М.: Машиностроение, 1978. - с. 431-453).

Недостатками такого способа являются низкая точность и трудоемкость, а иногда и невозможность изготовления сложнопрофильных деталей, напрямую зависящие от точности изготовления самих копиров и доступности следящего щупа до некоторых поверхностей, например мелких канавок, переходов с малыми радиусами кривизны и другое.

Частично указанного недостатка лишен способ, включающий формирование и передачу управляющих команд от цифровой системы управления на шаговые двигатели станка (Патент RU 2245774 С2, 09.07.2002).

Недостатками такого способа являются его узкая специализация с точки зрения привязки именно к шаговым двигателям и высокая стоимость самих шаговых двигателей.

Частично указанного недостатка лишен способ автоматического управления копировальным токарным станком с разветвленной системой управляемых координат, являющийся прототипом, в котором профиль обрабатываемой детали представляется цифровой моделью в виде координат большого числа элементарных отрезков и вносится в память УЧПУ, затем в процессе обработки определяются отклонения реального положения рабочего органа станка от исходного теоретического профиля и, в зависимости от величины отклонения, направления подачи и угла наклона текущего элементарного отрезка профиля формируются управляющие сигналы, поступающие на электромагнитные муфты следящей подачи, и тем самым обеспечивают автоматическое слежение траектории движения рабочего органа за положением линии каждого элементарного отрезка (Интеллектуальные системы управления копировальных станков с асинхронным электроприводом. Малыгин В.И., Черепенин Ф.В., Сковпень С.М. и др. // Вестник СПб О АИН. - 2010. - №7. с. 272-283).

Недостатками такого способа являются невысокое качество обработанной поверхности и неточное воспроизведение геометрии детали.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение качества обработанной поверхности и геометрической точности детали.

Это достигается тем, что в интервалах работы следящей подачи вводят дополнительно широтно-импульсный режим регулирования скорости подачи, при котором первый форсирующий импульс генерируют длительностью, соизмеримой с постоянной времени электромагнитной муфты, а затем импульсы управления генерируют с постоянной частотой следования, выбираемой из условия непрерывности тока в обмотке электромагнитной муфты, и длительностью, зависимой от угла наклона отслеживаемого отрезка теоретического профиля поверхности обрабатываемой детали.

Суть предложенного способа поясняется фиг.1 и заключается в следующем. Система управления следящей подачей (СП) по оси Ζ формирует импульсное напряжение uy(СП), при этом ведущая подача (ВП) по оси X включена постоянно за счет подачи напряжения питания uy(ВП)=Uп=const. Первый форсирующий импульс имеет длительность τф≈τэм, где τэм - постоянная времени электромагнитной муфты. За время τф режущий инструмент начинает движение по оси Ζ и разгоняется до скорости примерно 0,5Szycr, где Szycr - скорость следящей подачи в установившемся режиме. После чего вступает в работу широтно-импульсный модулятор, который генерирует импульсы управления длительностью τи с постоянной частотой следования fшим=1/Tшим, где Tшим - период генерирования управляющих импульсов. При малых значениях угла наклона отрезка теоретического профиля αi длительность τи также мала, при увеличении αi длительность τи возрастает и при αi≈45° становится максимальной τи≈Tшим. При этом частота fшим выбирается такой, чтобы обеспечить режим непрерывного тока в обмотке электромагнитной муфты.

Напряжение uу(ЭМ), поступающее на электромагнитную муфту, вначале имеет максимальное значение, а затем спадает до среднего уровня Ucp=γUп, где γ=τишим - коэффициент заполнения импульса. При этом аналогично изменяются ток электромагнитной муфты управления и момент вращения М, передаваемый на выходной вал следящей подачи. Поэтому скорость следящей подачи будет уменьшаться пропорционально уменьшению Ucp.Следовательно, режущий инструмент будет перемещаться от точки 1 к точке 2 в заданной зоне слежения δ не под углом 45°, а под меньшим углом, близким к углу наклона αi отслеживаемого отрезка ab теоретического профиля поверхности обрабатываемой детали.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, представлено на фиг.2 и включает: главный электропривод 1; автоматическую коробку 2 скоростей подач и управления осями; блок 3 электромагнитных муфт ступенчатого изменения скоростей подач; блок 4 электромагнитных муфт управления горизонтальной осью X; блок 5 электромагнитных муфт управления вертикальной осью Ζ; цифровую систему управления 6; перемещающийся по оси X суппорт 7; перемещающуюся по оси Ζ каретку 8, на которой в резцедержателе 9 закреплен резец 10; датчик 11 линейного перемещения суппорта по оси Х; датчик 12 линейного перемещения ползуна по оси Ζ; обрабатываемую деталь 13; планшайбу 14.

Устройство работает следующим образом.

На планшайбу 14 устанавливают деталь 13, в резцедержателе 9 закрепляют резец 10. После этого в цифровую систему управления 6 вводят цифровую модель обрабатываемой детали 13, запускают главный электропривод 1 и в соответствии с технологическим процессом обработки детали задают скорость подачи Sз, глубину резания t и ширину зоны слежения δ. После подачи команды "ПУСК" в соответствии с управляющей программой начинается обработка детали по заданной цифровой моделью траектории. При этом цифровая система управления генерирует сигналы, которые поступают в блоки 4 и 5 электромагнитных муфт управления подачами по осям X и Ζ, и резец 10 перемещается в соответствии с заданной программой.

Информация с датчиков 11 и 12 линейных перемещений поступает в цифровую систему управления 6, которая выполняет необходимые расчеты и формирует управляющие сигналы.

Экспериментальная проверка предложенного способа автоматического управления произведена на токарно-карусельном копировальном станке модели 1525 с системой управления на базе УЧПУ NC-201M и преобразователями линейных перемещений ЛИР-8 с разрешающей способностью 1 мкм в качестве датчиков обратной связи. Как показали экспериментальные исследования, предложенный способ автоматического управления обеспечивает высокую точность и хорошее качество обработанной поверхности, а также расширяет функциональные возможности станка.

Способ автоматического управления копировальным токарным станком с автоматической коробкой скоростей подач станка, содержащей электромагнитные муфты, включающий задание теоретического профиля поверхности обрабатываемой детали в виде отрезков линий и генерирование управляющих импульсов следящей подачи uy(СП) при постоянстве напряжения управления ведущей подачи uy(ВП)=const на электромагнитные муфты автоматической коробки скоростей подач станка, отличающийся тем, что генерируют первый форсирующий импульс длительностью, соизмеримой с постоянной времени электромагнитной муфты, по окончании которого генерируют импульсы управления длительностью τи с постоянной частотой следования fшим=1/Tшим, где Tшим - период генерирования управляющих импульсов, частоту которых выбирают из условия непрерывности тока в обмотке электромагнитной муфты, а длительность - в зависимости от угла наклона отслеживаемого отрезка теоретического профиля поверхности обрабатываемой детали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению. Технический результат - повышение качества обработанной поверхности и геометрической точности детали. Способ автоматического управления копировальным токарным станком с автоматической коробкой скоростей подач станка, содержащей электромагнитные муфты, включает задание теоретического профиля поверхности обрабатываемой детали в виде отрезков линий. При этом генерируют управляющие импульсы следящей подачи uy при постоянстве напряжения управления ведущей подачи uyconst на электромагнитные муфты автоматической коробки скоростей подач станка. Первый форсирующий импульс генерируют длительностью, соизмеримой с постоянной времени электромагнитной муфты, по окончании которого генерируют импульсы управления длительностью τи с постоянной частотой следования fшим1Tшим, где Tшим - период генерирования управляющих импульсов. При этом частоту импульсов выбирают из условия непрерывности тока в обмотке электромагнитной муфты, а длительность - в зависимости от угла наклона отслеживаемого отрезка теоретического профиля поверхности обрабатываемой детали. 2 ил.

Наверх