Устройство для ограничения вибраций на металлорежущих станках

 

ОПИСАНИЕ 662319

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИД67ВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву.Х (51) М, Кл.

В 23 Q 15/00 (22) Заявлено 02.09,76 (21) 2403845/25 08 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Газудзрственный коннтет

СССР на делам нзобретеннй н аткрытнй

ОпУбликовано 15.05.79. БюллЕтень ¹ 18 (53 )/ДК 621.503. .53 (088.8) Дата опубликования описания 18.05.79 (72) Автори изобретеиин О. П. Ильин, Ю. Н. Петренко, П. П. Примшиц и В. П. Беляев

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ, ОГРАНИЧЕНИЯ ВИБРАЦИЙ

HA МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ

Изобретение относится к механической обработке и может быть использовано для ограничения вибраций при обработке деталей на металлорежущих станках.

Известно устройство ограничения вибраций; основанное на изменении величины скорости подачи фрезерного и токарного станка. Устройство содержит станок, регулируемый электропривод подачи с адаптивной системой управления, элемент сравнения, один вход которого соединен с датчиком вибраций, а другой — с источником задания уровня вибраций. Выход элемента соединен с адаптивной системой управления, в которой регулируется и корректируется величина подачи. Уменьшение вибраций происходит за счет изменения величины подачи {1).

Однако в таком устройстве.воздействие только на величину подачи не позволяет эффективно устранять вибрации (особенно на фрезерном станке), так как в этом случае частота возмущающего воздействия (усилие резания), действующего на упругую .систему станок — инструмент — приспособление — деталь, остается постоян2 ной; Кроме того, снижается производительность станка, так как для ограничения вибраций при постоянной частоте возмущающего воздействия, может потребоваться значительное уменьшение подачи.

Целью изобретения является повышение эффективности ограничения вибраций и процзводительности обработки на металлорежущих станках.

Для этого, устройство для ограничения вибраций на металлорежущих станках, содержащее регулируемый электропривод подачи с системой управления, элемент сравнения, входы которого соединены с датчиком вибраций и задатчиком допустимого уровня вибраций, а выход связан с системой управления подачей, снабжено релейными элементами, один иэ которых не

Ф имеет зоны нечувствительности, а другие имеют зоны нечувствительности, отличные одна от. другой; а также триггерами, блоками задержки, логич скими элементами "запрет" с. прямыми и запрещающими входами, сумматорами.с прямыми и инверсными входами, эадатчиком усилия резания, датчиком усилия резания, а

662319 также задатчиком частоты вращения привода главного движения станка, причем входы релейных элементов с различной зоной нечувствительности соединены с выходом датчика вибраций, выход первого релейного элемента соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с прямым входом первого логического элемента "запрет", а выход первого элемента "запрет" соединен, с первым прямым входом первого сумматора, выход которого te ,через последовательно подключенный интегратор связан с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком частоты вращения привода главного движения станка, выход второго сумматора соединен с 13 системой управления регулируемого электро.привода главного движения, выход второго релейного элемента с зоной нечувствительности, превышающей зону нечувствительности первого релейного э;.емента, через первый блок задерж- 20 ки соединен с первым входом второго тржтера, выход которого соединен с запрещающим входом первого элемента "запрет" и прямь1м входом второго логического элемента запрет", выход которого соединен с первым инверсным 25 входом первого сумматора, выход третьего релейного элемента с зоной нечувствительности, превышающей зону нечувствительности второго релейного элемента, через второй блок задержки соединен с первым входоМ третьего триг- 30 гера, выход которого соединен с запрещающим входом второго логического элемента "запрет, прямым входом третьего логического элемента

"запрет" ц входом второго интегратора, выход которого соединен с первым инверсным входом И третьего сумматора, первый прямой вход третье- го сумматора соединен с задатчиком усилия резания, а второй инверсный вход соединен с . дат иком усил1м резания, выход четвертого релейного элемента с зоной нечувствительности 46 превышающей зону нечувствительности третьего релейного элемента, через третий блок задержки соединен с первым входом четвертого триг гера, выход которого соединен с вторым инверсным входом первого сумматора и заире- 45 щающим входом третьего логического элемента "запрет", выход которого соединен с вторым прямым входом первого сумматора, причем выход элемента сравнения соединен с входом релейного элемента без зоны нечувствительности, выход которого соединен со вторым входом первого, второго, третьего и четвертого триггеров. .На чертеже представлена блок-схема устройства ограничения вибраций на металлорежущих И

CTSHKRX.

Устройство содержит датчик вибраций 1, ре лейные элементы 2, 3, 4 и 5, имеющие зоны нечувствительности, отличные одна от другой, входы которых соединены с выходом датчика вибраций 1; первый триггер 6, первый вход которого соединен с выходом первого релейно. го элемента 2, а выход триггера 6 соединен с прямым входом первого логического элемента

"запрет" 7, выход которого соединен с первым прямым входом первого сумматора 8, выход которого через первый последовательно подключенный интегратор 9 связан с первым входом второго сумматора 10, второй вход которого соединен с задатчиком 11 частоты вращения привода главного движения станка; выход втррого сумматора соединен с системой 12 управления регулируемого электропривода главного движения, Выход второго релейного элемента 3 с зоной нечувствительности, превышающей зону нечувствительности первого релейного элемента 2, через первый блок задержки 13 соединен с первым входом второго триггера 14, выход

) I которого соединен с запрещающим входом первого элемента "запрет" 7, и. с прямым входом второго логического элемента "запрет" 15, выход которого соединен с первым инверсным входом первого сумматора 8.

Выход третьего релейного элемента 4 с зоной нечувствительности, превышающей зону нечувствительности второго релейного элемента 3, через второй блок задержки 16 соединен с первым входом третьего триггера 17, выход которого соединен с запрещагщим входом второго логического элемента "запрет" 1,5, прямым входом третьего логического элемента "запрет 18 и входом второго интегратора 19, выход которого соединен с первым инверсным входом третьего сумматора 20. Первый прямой вход третьего сумматора 20 соединен с задатчиком

21 усилия резания, а второй инверсный вход третьего сумматора 20 соединен. с датчиком 22 усилия резания. Выход третьего сумматора 20 соединен с регулируемым электроприводом подачи (системой управления) 23, !

Выход четвертого релейного элемента 5 с зоной нечувствительности, превышающей зону нечувствительности третьего релейного элемента 4, через третий блок задержки 24 соединен ! с первым входом четвертого триггера 25, выход которого соединен с вторым инверсным входом первого сумматора 8 и запрещающим входом третьего логического элемента "запрет"

18, выход которого соединен с вторым прямым входом первого сумматора 8.

Входы элемента сравнения 26 соединены с выходом датчика вибраций 1 и с выходом эадатчика 27 допустимого уровня вибраций, Выход элемента сравнения соединен с входом аелейного элемента 28 беэ зоны нечувствитель6623! 9 ности. Выход которого соединен с вторыми входами первого 6, второго 14, третьего 17 и четвертого 25 триггеров.

Работа схемы происходит следующим образом, Перед началом обработки детали сигнал с выхода датчика вибраций l отсутствует, поэтому с выхода элемента сравнения 26 положител ный сигнал поступает на вход релейного элеме та 28 беэ зоны нечувствительности, выходной сигнал которого устанавливает все триггеры

6, 14, 17 и 25 в исходное положение. В этом ,положении сигналы с выхода триггеров отсутствуют, и частота вращения привода главного движения и усилие резании целиком определяются только величиной сигнала датчика 11 частоты вращения привода главного движения станка и величиной сигнала задатчика 22 усилия резания. В таком состоянии схема находится до тех пор, пока при обработке детали уровень сигнала с выхода датчика вибраций 1 не превысит зону нечувствительности первого релейного элемента 2, В этом случае сработает релейный.элемент 2, а с выхода релейного элемента 28 сигнал исчезает, так как на его входе появляется отрицательный сигнал. Сигнал с выхода элемента 2 перебрасывает первый триггер б и íà его выходе появляется сигнал, который через первый логический элемент

И Ю запрет 7i поступает на прямой вход первого. сумматора 8, а с его выхода — на первый интегратор 9. Сигнал на выходе интегратора на- чинает возрастать, скорость нарастания определяется постоянной времени интегрирования.

Этот сигнал, суммируясь в сумматоре 10 с сигналом от-задатчика 11. частоты вращения привода главного движения станка, приводит к тому, что скорость резания начинает возрастать.

Это приводит к увеличению частоты возмущающей силы, действующей на упрутую систему

СПИД (станок — приспособление — инструмент — geталь). Если при этом сигнал с выхода датчика вибраций уменьшится и станет равным сигналу (или меньше его) с выхода задатчика 27 допустимого уровня вибраций, то с выхода релейного элемента 2 сигнал исчезнет а на выхоУ де релейного элемента 28 появится и перебросит триггер б опять в исходное состояние. Обработка детали будет происходить при другой более высокой скорости резания.

Если же увеличение скорости резания способствует не уменьшению, а увеличению вибраций, то при уровне сигнала с выхода датчика 1, превышающем зону нечувствительности второго релейного элемента 3, последний срабатывает.

Сигнал с его выхода через время, определяемое установкой первого блока задержки 13, перебрасывает второй триггер 14. Сигнал с выхода этого триггера поступает на запрещающий вход первого логического элемента "запрет" 7, и на прямой вход второго логического элсмсн. та "запрет" 15, с выхода которого сигнал по5 ступает на первый инверсный вход первого сумматора 8. В связи с появлением сигнала на запрещающем входе первого логического web- мента-"запрет" 7, канал увеличения скорости н- привода главного движения отключается, а на

10 выходе сумматора 8 появляется отрицательный сигнал, который через интегратор 9 и сумматор 10 воздействует на систему 12 управления регулируемого электропривода главного движе ния в сторону уменьшения скорости резания.

Блок задержки 13 необходим для того, чтобы при резком увеличении амплитуды вибраций не сработали одновременно релейные элементы 2 и 3 и соответственно триггеры 6 и 14, 20 а это привело бы к выработке воздействия только на уменьшение скорости. Если сигнал с выхода датчика вибраций. уменьшится и станет равным сигналу (или меньше его) с выхода задатчика 27 допустимого уровня вибраций, 25 . то с выхода релейного элемента 3 сигнал исчезнет, а на выходе релейного элемента 28 сигнал появится и перебросит триггеры 6 и .14 в исходное положение. Обработка детали будет происходить при другой более низкой скорости резания.

Если же уменьшение скорости резания приводит к увеличению амплитуды вибраций, то срабатывает третий релейный элемент 4 и сигнал с его выхода через блок задержки 16 пе35 ребрасывает триггер 17. Сигнал с его выхода путем воздействия на запрещающий выход элемента запрет" 15 отключает канал уменыие ния скорости резания, а путем воздействия че рез второй интегратор 19, выход которого под40 ключен к первому инверсному входу третьего сумматора 20 на систему управления подачи . и ВВФ ЯЗВ. СР,. рость уменьшения усилия резания определяется постоянной времени второго интегратора 19.

Одновременно сигнал с триггера 17 через элемент "запрет" 1Â поступает на второй прямой вход первого сумматора, что приводит к увеличению скорости резания.

Если вибрация станет ниже допустимого уровня, то все триггеры возвращаются в исход-. ное состояние и обработка ведется уже при новом значении усилия резания и скорости реэыия, Если же вибрация вновь возрастает, то сфрбатывает четвертый релейный элемент 5, сигнал с выхода которого через элемент задержки перебрасывает трипер 25. Это приводит к тому, что одновременно будет уменьшаться. скорость резания и усилие резания. По. достижении амплитуды вибраций заданной величины все трнгге662319 ры устанавливаются в исходное положение и обработка ведется при данных параметрах. Назначение блоков задержки 16 и 24 аналогично назначению блока задержки 13.

Использование предлагаемого устройства у позволит эффективно ограничить вибрации и повЬ1сить производительность обработки на метал- / . лорежущих станках.

Формула изобретения

Устройство для ограничения вибраций на ме- 1©

ЖйбрЕЖуа1их станках, содержащее регулируемый электропривод подачи с системой управле """ "Йй,"элемент сравнений; входы которого соеди-, нены с датчиком вибраций и задатчиком допустимого уровня вибраций, а выход связан с системой управления подачей, о т л и ч а ю " щ е" е с я тем, что, с целью повышения эффективности ограничения вибраций и производительности обработки, устройство снабжено релейными элементами, один из которых не име-2О ет зоны нечувствительности, а другие имеют зоны нечувствительности, отличные одна от другой, а также триггерами, блоками задержки, логическими элементами "запрет" с, прямыми и запрещающими входами, сумматорами с прямыми и инверсными входами, задатчиком усилия резания, датчиком усилия резания, а также задатчиком частоты вращения привода главного движения станка, причем входы репейных элементов с различной зоной нечувствительности соединены с выходом датчика вибраций, выход первого релейного элемента соединен с первым входом первого триггера, выход которого соедйнен с прямым входом первого логического элемента запрет", а выход первого элемента

"запрет" соединен с первым прямым входом первого сумматора, выход которого через последовательно подключенный интегратор связан Нервгакы входом второго Сумматора, второй вход которого соединен с энытчиком частоты вращения прйво@г главного движения станка, вЫхаодт второго сумматора соединен с системой управления регулируемого электропривода главного движения, выход второго релейного элемента с зоной нечувствительности, превышающей зону нечувствительности первого релейного элемента, через первый блок задержки соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен с запрещающим „входом первого элемента "запрет" и прямым входом второго логического элемента "запрет", выход которого соединен С первым инверсным входом первого сумматора, выход третьего релейного элемента с зоной нечувствительности, превышающей зону нечувствительности второго релейного элемента, через второй блок задержки соединен с первым входом третьего триггера, выход котортого соединен с запрещающим входом второго логического элемента "запрет", прямым входом третьего логического элемента "запрет" и входом второго интегратора, выход которого соединен с первым инверсным входом третьего сумматора, первый прямой вход третьего сумматора соединен с задатчиком усилия резания, а второй инверсный вход соединен с датчиком усилия резания, выход четвертого релейного элемента с зоной нечувствительности; превышающей зону йечувствительности третьего релейного элемента, через третий блок задержки сое динен с первым входом четвертого триггера, выход которого соединен с вторым инверсным входом первого сумматора и запрещающим входом третьего логического элемента "запрет", выход которого соединен с вторил прямым входом первого сумматора, причем выход элемента сравнения соединен с входом релейного элемента без зоны нечувствительности, выход которого соединен с вторым входом первого, второго, третьего и четвертого триггеров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 2066917, кл, В 23 0 5/00, 1971.

ЦНИИПИ Заказ 2604/16

Тираж 1221 Псдписноо

Филиал ППП "Патент", г.Ужгорап, ул.Проектная,4