Способ задания скорости шлифовального круга и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕПЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»742123 (á1) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 090378 (21) 2590166/25-08 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет (51)М. Кл.

В 24 В 51/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 2506.80.Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 25.06.80 (533 УДК6 21. 923. 4 (088.8) (72) Авторы изобретен и я

В.В.Лотарь, Е.Г.Молчановский, М. П.Рашкович, Б. A. Тростановский, Б.И. Шкловский, A. Н. Явор, В. В. Булгар, A.M.ÊoðûTHí и Н.К.Шапарев

Одесское специальное конструкторское бюро специальных станков и Одесский политехнический институт (71) Заявители (54) СПОСОБ ЗАДАНИЯ СКОРОСТИ ШЛИФОВАЛЬНОГО

КРУГА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области управления технологическими процессами металлообработки и может быть применено, в частности, в системах поддержания постоянства скорости резания в шлифовальных станках.

Постоянство скорости резания при износе .шлифовального круга может быть обеспечено посредством системы упра- 40 вления, осуществляющей задание частоти вращения шлифовального круга по закону к (г) где К - коэффициейт пропорциональности;

0 - текущее значение диаметра круга.

При соблюдении этого условия окружная скорость круга, т.е.,ско- 20 рость резания, сохраняется неизменной.

Для реализации приведенного выше .закона необходимо располагать инфор мацией о текущем значении диаметра 25 .шлифовального круга 0„.

Известен способ задания частоты вращения шлифовального круга в функции его диаметра, основанный на контроле диаметра круга при помощи радиоактивных датчиков 11 .

его реализация требует встройки в кожух шлифовального круга специальных механических устройств, отличающихся сложностью конструкции, работакщих в тяжелых, загрязненных усло виях и поэтому требующих постоянного. ухода.

Известно устройство для регулирования частоты вращения шлифовального круга в зависимости от изменения диаметра круга, содержащее датчик измерения диаметра круга, тиристорный преобразователь с тахогенератором и схемой управления, в которую входит задатчнк частоты вращения вала двигателя и нуль-орган, подключенные к элементам регулирования тиристорного преобразователя Q2) .

Недостатком известного устройства является сложность встройки датчика, измеряющего диаметр шлифовального круга в процессе износа.

Цель изобретения — упрощение процесса измерения частоты вращения шлифовального круга в функции и -менения его диаметра.

742123

Доставленная цель достигается тем, что контролируют время разгона шпинделя станка после включения до частоты вращения шпинделя, равной контрольной частоте вращения, соответствующей линейному участку,цинамической скоростной характеристики привода шпинделя, фиксируют его и определяют напряжение, пропорциональное диаметру шлифовального круга в соответствии с функциональной зависимостью от этого времени, йараметров привода и круга, а устройство содержит последовательно соединенные к выходу нуль-органа блок отсчета и запоминания времени разгоНа, блок умножения, сумматор, блок нелинейности, блок гиперболического преобразователя и блок селекции наибольшего значения, выход которого подключен к тиристорному преобразователю, причем блок умножения содержит схему задания параметров привода и двигателя, сумматор-схему задания коэффициентов, а блок селекции наибольшего значения — задатчик частоты вращения при неизношенном круге.

На чертеже представлена блок-схема устройства задания частоты вращения шлифовального круга.

Способ задания скорости шлифоваль.ного круга основан на решении уравнения движения привода шли@овального .круга:

М„-М,(3,3 " с в y)dt (2) где М„,М вЂ” соответственно пусковой момент приводного двигателя h момент сопротивления;

3,ЗК вЂ” соответственно момент инерции двигателя со шпинделем и шлифовального круга;

tu — частота вращения двигателя; время.

При работе двигателя привода шлифовального круга от статического преобразователя пусковой момент М„ остается постоянным на протяжении практически всего процесса пуска.

Если в качестве контрольной выбрать частоту Ш „ на линейном участке динамической скоростной характеристики (ок(0,4-0,5(и„) и рассматривать процесс пуска от 0 до частоты вращения и к, уравнение (2) преобразуется,. м,.,-м = (3,, +3„) " (3) гдЕ tg - время разгона до частоты вращениям„.

Момент инерции Д является постодв янной величиной. Момент инерции шлифовального круга Лк определяется его массой и размерами:

% Ф ,.,2„п. "к + Ro к .к к к 2. (4) где а; — масса шлиАовального круга

p„- pz- ллиус инерции; соответственно текущее значение рациуса шлифовального круга и радиус отверстия в нем.

В свою очередь, масса шлифовально5 го круга определяется из выражения

,= Ф В„ (.„ -В ."), (s) где — удельный вес материала круга;

В„- ширина круга.

Подставляя выражения (4) и (5) в уравнение (3) и решая его относительно текущего значения радиуса круга, получим ("." — к=зЩ (ж р и с хВ„ (б) или с учетом постоянства ряда величин: д к 2 З,7)

20 где

К м

4 3t8Ä ш

Кт™ и

4 23д, Н, =й ..3 3te„ 8)

Таким образом, фиксируя в процессе пуска шпинделя шлифовального станка время разгона tp его до скорости

Шк на линейном участке динамической характеристики, можно из выражения (7) вычислять величину радиуса шлифовального круга.

Преобразуя радиус круга r в электрический сигнал

О, ;;,Ч;Г;Я7Я;) К;;,() где к 0 — коэффициент преобразования, можно использовать электрический сигнал для задания частоты вращения шлифовального круга. При пуске износившегося круга изменяется время tp и соответственно сигнал Uö, регули40 руя соответствующим образом заданную частоту вращения. Для реализации закона (1) необходимо преобразовать величину U в обратно пропорциональную.

Коррекция сигнала задания частоты вращения в соответствии с предлагаемым способом осуществляется при каж дом пуске шлифовального круга. Обычно шлифовальный круг пускается не реже чем два раза эа смену. Поскольку, с учетом стойкости современных кругов, за период времени между двумя пусками круг изнашивается незначительно, периодичность коррекции сигнала задания по предлагаемому способу не

55 вносит ощутимых погрешностей в точность поддержания постоянной скорости резания.

Двигатель шлифовального круга 1 с укрепленными на его валу шлифо4О вальным кругом 2 и тахогенератором 3 питается от тиристорного регулируемого преобразователя 4. Тахогенератор 3 подключен к одному из входов нуль-органа 5, ко второму входу которого подключен блок 6 задания л

742123

10 частоты вращения ык, например, в виде подстроечного потенциометра.

К выходу нуль-орг".íà 5 подсоединен блок 7 отсчета и эапоминания времени раэгона t р до частоты вращения о к

Блок 7 может быть реализован, например, в виде малоинерционного асинхронного или синхронного серводвигателя, на валу которого укреплен преобразователь угол-нагряжение ,сельсин, потенциометр и др.).

Выход блока 7 подключен на один из входов блока 8 умножения. Блок умножения может быть выполнен в виде электронного блока, потенциометра либо сельсина из блока 7 и т.д.

На второй вход блока умножения подается сигнал со схемы задания параметров привода и двигателя, состоящий иэ блока 9 вычитания, блока 10 задания пускового момента, и блока 11 20 эадания момента сопротивления. Сигнал соответствует разности между напряжением, пропорциональным пусковому моменту И „ и напряжением, пропорциональным моменту сопротивления Мс. 25

Сигнал с выхода блока 8 умножения поступает на вход сумматора 12„ на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный постоянному коэффициенту К, снимаемому со схемы 13 30 задания коэффициентов.

Схемы 10,11 и 13 задания могут быть выполнены, например в виде подстроечных потенциометров. для осуществления операции извле- 35 чения корня 4-ой степени к выходу блока 12 подключен блок 14 нелинейности. Для преобразования сигнала 0> в обратно-пропорциональный сигнал

Я задания частоты вращения U = †„ a схеме устройства предусмотрен гиперболический функциональный преобразо-. ватель 15. Сигнал с выхода блока 15 подается на вход тиристорного преобразователя 4 через блок 16 селекции наибольшего значения, на второй вход которого подается выходной сигнал блока 17 задания частоты вращения при неизношенном круге.

Устройство работает следующим образом.

Для пуска шпинделя станка включается тирйсторный преобразователь 4, питающий двигатель привода 1 с укрепленными на его валу шлифовальным кругом 2 и тахогенератором 3. Начина- 55 .ется разгон шлифовального круга.

Одновременно с началом разгона выходным сигналом нуль-органа 5 включается блок отсчета времени разгона. Когда в процессе разгона час- Щ тота вращениям круга 2 становится выше задаваемого блоком 6 контрольного значения ол, нуль-орган 5 сраба-. тывает и прекращает отсчет времени блоком 7. Величина t.р преобразуется в электрический сигнал и фиксируется.

В случае применения,, например,,серводвигателя в блоке 7, серводвигатель при срабатывании нуль-органа 5 затормаживается. При этом снимаемый с преобразователя угол-напряжение сигнал является информацией о величине tp . В блоке 8 умножения сигнал ср умножается на разность М -М = К -М

В блоке 12 произведение К tp(К -М )

2 с суммируется с постоянным коэффйциентом КЗ . После извлечения ф в блоке

14 и гиперболического преобразования в блоке 15 сигнал задания подается на блок 16.

В блоке 16 производится сравнение сигналов 0,„=1 — ) и 05=K M . Если круг не изношен, напряжения 0 и 03 равны и разгон продолжается до заданной, например, номинальной частоты вращеHHR (AH °

Прй изношенном круге U U и си3 гнал О,„ приходит на вход тиристорного преобразователя 4, обуславливая разгон до повышенной частоты враще- . ния.

Как видно из приведенного описания и блок-схемы, все операции, связанные с заданием частоты вращения, выполняются в электрической части устройства. Это значительно упрощает задачу встройки его в станки, в том числе и существующие. Одновременно исключается износ механических узлов и необходимость ухода за ними.

Поскольку все вычисления осуществляются автоматически при каждом пуске шпинделя, исключается опасность разрыва нового круга при неправильной настройке устройства оператором. Такая опасность в известных устройствах существует.

Возможны различные модификации устройства, не выходящие за пределы действия настоящего изобретения.

Так, возможно объединение блоков

14 и 15 в один блок нелинейности. С учетом того, что диаметр шлифовального круга изменяется в относительно узких пределах (Ц1:1,5), можно зависимость r=f (Q линеариэовать и исклюК чить из схемы блок 14 нелинейности.

Возможно автоматическое измерение и запоминание .в блоке 11 момента холостого хода. В некоторых случаях с достаточной для инженерных целей точностью можно пренебречь величиной Мс и исключить из схемы блоки 9 и 11, поскольку в шлифовальных станках Мс 4 0,2 Мн, а М„= (2... 3) Мн.

Таким образом, все измерительные операции перенесены в электрическую часть устройства, что упрощает его механическую часть, облегчает встройку в станки.

742123

Формула изобретения

ЦНИИПИ Заказ 3567/4 Тираж 943 Подписное

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

1. Способ задания скорости шлифовального,круга в функции изменения его диаметра при его износе в процессе обработки, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса 5 измерения, контролируют время разгона шпинделя станка после включения до частоты вращения шпинделя, равной контрольной частоте вращения, соответствующей линейному участку динамической )Q скоростной характеристики привода шпинделя, фиксируют его и определяют напряжение, пропорциональное диаметру.шлифовального круга в соответствии с функциональной зависимостью от .этого времени, параметров привода и круга.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее последовательно соединенные тахогенератор, приводной двигатель с питанием от тиристорного преобразователя, а также схему управления с нуль-органом, подключенным к тахогенератору и задат-, чику контрольной частоты вращения круга, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью упрощения устройства,оно содержит последовательно соединенные к выходу нуль-органа блок отсчета и запоминания времени разгона, блок умножения, сумматор, блок нелинейности, блок гиперболического преобразователя и блок селекции наибольшего значения, выход которого подключен к тиристорному преобразователю, причем блок умножения содержит схему задания параметров привода и двигателя, сумматор содержит схему задания коэффициентов, а блок селекции наибольшего значения — задатчик частоты вращения при неиэношенном круге.

Источники ниформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3113405, кл. 51-134.5, 1971

2. Михелькевич В.Н. Автоматическое управление шлифованием. "Машиностроение", 1975, с.142-155.