Устройство для программного управления станком

 

ДНИ

О П

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскнх

Социалистических

Республик 1708309 (6! ) Дополнительное к авт. свих-ву (22) Заявлено 07.03.78 (2! ) 2589068/18-24 с присоединением заявки,% (23) Приоритет

Опубликовано 05.01.80. Бюллетень ¹

Дата опубликования описания 08.01.80 (51)М. Кл.

G05 В 19/ 38

Гесуддрстввииый комитет

СССР

llo делан изобретений и открытий (53) УДК621.503. . 55 (088. 8) В. В. Додонов, A. К. Осипов, А, И. Крутов, Г. Н . Васильев (72) Авторы изобретения и Г. Г. Миронов (7!) Заявитель Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени Высшее техническое училише им. H. Э. Баумана (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

СТАНКОМ

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано для управления работой различных технологических систем и, в частности, для управления работой металлоре5 жущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ ).

Известна самообучающаяся система управления круглошлифовальным станком с ЧПУ, содержащая контур ЧПУ, контур адаптивного управления, контур самообучения )I j .

Такая система предназначена для автоматической выработки стратегии снижения времени обработки при одновременном 15 повышении чистоты поверхности обрабатываемых деталей.

Недостатками системы являются ее сложность: применение мини-ЭВМ, сложных оптических датчиков и преобразуюших уст-щ ройств, ограниченность применения системы (только для шлифовальных станков), невозможность оптимизации и обучения для цикла черновой обработки.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для программного управления, содержащее систему ЧПУ, выходы которой соединены со входами привода главного движения и привода подачи станка, блок памяти, датчики скорости резания, подачи, температуры фрезы, глубины фрезерования и ширины фрезерования, выходы которых соединены со входами аналогового вычислительного устройства, выход которого в свою очередь, через оптимизатор подключен ко входу блока .переключения $2) .

Недостатком вышеуказанного устройства является низкая точность, обусловленная неопределенностью величины и твердостью снимаемого припуска, что приводит к погрешностям от упругих деформаций даже при работе по скорректированной программе. Недостатком является также невозможность ввода и оптимизации какой-либо целевой функции обработки и невозможность оптимизации черновой з 708 обработки. Кроме гого, в гаком устройстве в процессе обработки детали происходит непрерывная настройка в оптимальный режим работы. Во время поиска экстремума режим работы устройства не оптимизирован, ч то приводи т к по явлению погрешностейй. Поиск экстремума зависит or инерционных свойств устройства и может достигать значительного времени. При достижении экстремума устройство совер- 10 шаег авгоколебания около гочки экстремума, либо должна совершать пробные шаги в обе стороны ог экстремума, г.е. происходит отклонение от оптимального режима работы, в то время как требуется, 15 во-первых, за минимальное время настроить объект в опгимальнь|й режим работы; во-вторых, осуществить стабилизацию оптимвльного режима с заданной точностью в течение всего времени обработки дега- 20 пи.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. Для этого в устройство дпя программного управления станком, содержащее блок ввода программы и управления, выходы которого подключены ко входам приводов главного движения и подачи, датчики параметров обработки, вычислительный блок и оптимизатор, выход которого соединен с первым входом блока переключения, введены корректор программ, блоки согласования, памяти и сравнения и аналого-цифровые преобразователи, входы которых подключены к выходам датчиков параметров обработки, а выходы — к первым входам блока памяти, выходы третьего, чегвергого и пятого аналого-цифровых преобразователей подключены к первым входам блока сравнения, вторые входы которого 4О соединены с первыми выходами блока памяти, а выход-с первым входом блока сог пасования, второй и третий входы которого подключены ко вторым выходам блока памяти, а выходы — ко вторым входам бло45 ка переключения, первые выходы которого через корректор программ соединены со входами блока ввода программ и управления, а второй выход — со вторым входом блока памяти.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, содержащая блок 1 ввода программы и управления, приводы 2 главного движения и 3 подачи, станок 4, 55 датчики 5-9 параметров обработки, (например, скорости резания, подачи, темпе ратуры обрабатывающего лнс трумента, глубины и ширины обработки), вычиспигель309 4 ный блок 10, аналого-цифровые преобра зовагели 11-15, блок 16 памяти, оптимизатор 17, блок 18 переключения, корректор 19 программ, блок 20 согласования и блок 21 сравнения.

Работу устройства можно рассматривать в двух режимах, а именно в режиме обучения или в режиме оптимального управления и в режиме использования опыта автоматического обучения. Устройство начинает работу с режима обучения, который осуществляется следующим образом, Начальное значение величин скоросги резания и подачи задаегся в блоке 1, с выхода которого на вход привода 2 главного движения и привода 3 подачи поступают сигналы, пропорциональные заданным величинам скорости резания и подачи. На станке 4 установлены датчики 5-9, сигналы с выходов которых поступают на вычислительный блок 10, осуществляющий вычисление целевой функции процесса обработки. Сигнал Ilpoпорционапьный величине. целевой функции в текущий момент времени поступает на оптимизатор 17.

Опгимизагор 17 в совокупности с блоком 18 переключения и корректором 19 программ осуществляет движение устройства к экстремуму целевой функции, Корректор 19 по сигналам регулирования скорости резания и подачи, поступающим с выхода оптимизатора 17 осуществляет корректировку режимов обработки, r.e. изменение скорости и подачи.

Сигналы с дагчиков 5-9 скорости резания, подачи, температуры глубины и ширины обработки поступают на вычислительный блок 10 и одновременно на аналого-цифровые преобразователи 11-15. Двоичный код, пропорциональный аналоговым сигналам с датчиков поступает на соответствующие входы блока 16 памяти. Как было отмечено выше, после начала рабогы станка устройство ло контуру оптимального управления определяет координаты экстремума целевой функции, При достижении экстремума на выходе блока 18 переключения формируется сигнал поступающий на вход записи блока 16 памяти.

Осуществляется запись значений скорости резания и подачи, соответствующих экстремуму целевой функции при текущих зна-. чениях условий рабо гы, т.е. температуры обрабатывающего инструмента, глубины и ширины обработки. Условия работы объекта регулирования непрерывно меняются, r,е. скорости и подачи.

5 708 изменяются значения Гемпературы обрабатывающего инструмента, глубины и ширины обработки, и следовательно одновременно изменяются значения скорости резания и подачи, соответствующие экстремуму целевой функции, B течение всего периода работы устройства в режиме обучения контур оптимизации осуществляет непрерывный поиск положения экстремума и запись в блок 16 памяти оптималь- 10 ных значений скорости и подачи, а также условий работы. По мере накопления информации в блоке 16 памяти, все чаще и чаще возникают ситуации для которых в этом блоке уже записаны значения оптимальной скорости резания и подачи.

B новом периоде обработки детали рабога системы осуществляется в режиме с использованием опыта автоматического обучения. В этом режиме с датчиков 7, 8,9 обрабатывающего инструмента, тем-. пературы, глубины, ширины обработки через аналого-цифровые преобразователи

13,14,15 на соответствующие входы блока 21 сравнения поступают двоичные коды пропорциональные соответствующим аналоговым сигналам. Блок 21 сравнения осуществляет сопоставление текущих условий работы с аналогичными величинами, записанными в блоке 16 памяти. При равенЗо стве текущего режима работы устройства одному из режимов записанных в блоке

16 памяти происходит считывание с этого блока оптимальных значений скорости резания и подачи, соответствующих текущему режиму работы. В этом случае система не производит процесса поиска экстремума целевой функции.. Сигнал равенст-. ва с выхода блока 21 сравнения поступает на управляющий вход блока 20 согла«40 сования. Сигналы оптимальной скорости резания и подачи через блок 20 согласования и блок 18 переключения поступают на соответствующие входы блока 19 и производится корректировка режимов ре45 зания таким образом, что станок переводится в оптимальный режим работы, Введение в ус тройс тво дополни тельных узлов приводит к гому, что устройство

50 запоминает все предыдущие условия работы и соответствующие им оптимальные значения скорости резания и подачи, которые встречались при обработке детали.

309 6

При повторении процесса обработки или при обработке айалогичных деталей, устройс тво попадае т в си туации, которые встречались ранее, поэтому в данном случае ему нет необходимости искать оптимальные значения скорости резания и подачи или проверять эти величины на экстремум, r.е. совершать пробные движения, устройство сразу выдает на исполнительные механизмы оптимальные значения

Формула изобретения

Ус тройс тво для программного управления станком, содержащее блок ввода программы и управления, выходы которого подключены ко входам приводов главного движения и подачи, датчики параметров обработки, вычислительный блок и оптимизатор, выход которого соединен с первым входом блока переключения, о т— личающееся тем, что, сцелью повышения быстродействия и точности устройства, в него введены корректор программ, блоки согласования, памяти и сравнения и аналог -цифровые преобразователи, входы которых подключены к выходам датчиков параметров обработки, а выходы — к первым входам блока памяти, выходы третьего, четвертого и пятого аналого-цифровых преобразователей подключены к первым входам блока сравнения, вторые входы которого соединены с первыми выходами блока памяти, а выход — с: первым входом блока согласования, второй и третий входы которого подключены ко вторым выходам блока памяти, а выходы — ко вторым входам бло- ка переключения, первые выходы которого через корректор программ соединены со входами блока ввода программы и управления, а второй выход — со вторым входом блока памяти.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.MOnu faAUl ng БiфпЕЕ ОД ЗЛ4аA6$9AlBAt 1971, Ч .67, No 6, р.7885.

2. Авторское свидетельство СССР

М. 120781,кл. G 05 В 19/18, 1960 (прототип), 7 08309

Составитель В. Киселев

Редактор М. Минаев Техред Q. Андрейко Корректор M. Де щик

Заказ 854 5/58 Тираж 95б Подписное

Е НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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