Адаптивная система управления станком

 

— -»

О П И С А Н И Е (il)744469

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ »»»» ° 3 -- / - .. »»»

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.03.78 (21) 2592833/18-24 с присоединением заявки,%— (28) Приоритет (51) М. Кл. 05 В 19/38

Государстввнный комитет

СССР

Опубликовано 30.06 80. Бюллетень №24

Дата опубликования описания 30.06.80 (53) УДК,. 621.503.55 (088.8) но делам изоорвтвний и открытий

И. В. Берман, С. Л. Матуха и В. Г. Рутштейн (72) Авторы изобретения

Пермский моторостроительный завод им. Я. M. Свердлова (71) Заявитель (54) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для управления процессом токарной обработки на многоинструментальных станках с числовым программным управлением (ЧПУ) .

Известны системы адаптивного управления процессом токарной обработки, стабилизирую. щие величину усилия, возникающего на режущей кромке резца в которых датчик, непосредственно измеряющий силу резания, установлен в резцовой стойке как можно ближе к резцу (11 и (2).

Это существенно затрудняет использование подобных адаптивных систем на многоннструментапьных станках с ЧПУ.

Известна также система адаптивного управления для токарно-копировального станка

1Б — 732 13). Она предназначена для стабилизации тангенциальной составляющей силы резания Р . Вследствие технических трудностей непосредственного измерения величины Р в ка . =....=;,,честве измеряемого параметра выбрана потребляемая двигателем шпинделя активная мощ2 ность Ng, которая связана с Р известной зависимостью.

Ng = Nx+ 1 z " щ R, (1)

» где Nx — активная мощность, потребляемая двигателем шпинделя в режиме холостого хода; ш — скорость вращения шпинделя;

Й вЂ” радиус обработки, т.е. расстояние от вершины режущей кромки резца до оси вращения заготовки.

Величина Р, формирующаяся на выходе вычислительного блока, реализующего зависимость (1), поступает на вход сравниваюшего устройства на второй вход которого подается величина заданной силы резания Р . В зависимости от величины и знака рассогласования между величинами Р и P регулятор подачи изменяет подачу таким образом, чтобы ликвидировать это рассогласование.

Блок измерения радиуса системы адаптивного управления содержит потенциометр, на оси которого укреплено зубчатое колесо, связанное с зубчатой рейкой, При перемещении суппорта поперечной коор динаты связанный с ним упор смешает рейку в результате чего вращается ось потенциометра. При соответствующем положении упора напряжение, снимаемое с потенциометра, пропорционально величине R

Недостаток такого блока измерения радиуса заключается в том, что при изменении величины вылета резпа необходимо вручную менять положение упора на суппорте. Это обстоятельство существенно затрудняет применение данной адаптивной системы для много 10 инструментального станка с ЧПУ, так как программное управление предполагает полную автоматизацию всего цикла обработки детали.

Наиболее близкой по техническому решению к предлагаемой является адаптивная система 15 управления станком, содержащая привод подачи поперечной координаты и последовательно соединенные блок задания программы, привод шпинделя, датчик мощности, устройство коррекции, регулятор подачи, блок задания скорос-20 ти, интерполятор и привод подачи продольной координаты, причем первый и второй выходы блока задания программы подключены ко второму и третьему входам устройства коррекции, а третий и четвертый выходы — ко вто- 25 рым входам блока задания скорости и интер полятора соответственно (4) .

Недостатком этой системы является узкая область применения.

Цель изобретения — расширение области 30 применения системы.

Поставленная цель достигается тем, что в . систему введены ключ и реверсивный счетчик, „выход которого подключен к четвертому входу устройстВа коррекции, а вход — ко второ- 35 му выходу интерполятора и к первому входу ключа, соединенного вторым входом с пятым выходом блока задания программы, а выходом — co входом привода подачи поперечной координаты, причем устройство коррек- 40 ции содержит блок сравнения, подключенный первым и вторым входами соответственно к выходу компенсатора н к выходу вычислительного блока, входы которого являются вторым, третьим и четвертым входами устройства, 45 третий вход блока сравнения и вход компенсатора являются первым входом устройства, а выход блока сравнения — выходом устройства.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы.

Система содержит блок 1 задания программы, интерполятор 2, блок 3 задания скорости, станок 4, приводы подач продольной 5 и попереч-55 ной 6 координат, привод 7 шпинделя, датчик

8 мощности, компенсатор 9, реверсивный счетчик 10, ключ 11, вычислительный блок 12, блок 13 сравнения и регулятор 14 подачи, а

744469 компенсатор 9 и блоки 12 и 13 образуют устройство коррекции 15, Система работает следующим образом.

Система, включающая в себя блок 1 задания программы, интерполятор 2 и блок 3 задания скорости, управляет станком 4 путем воздействия на приводы 5,6 и двигатель привода 7.

Кроме того на процесс резания оказывают возмущающие воздействия глубина припуска t и .твердость материала детали НВ.

Активная мощность N< потребляемая двигателем привода 7, измеряется датчиком 8 и преобразуется им в напряжение Uq>, пропорциональное величине И,э,, Компенсатор 9 после каждого включения двигателя привода 7 формирует на своем выходе и запоминает напряжение Он„. пропорциональное активной мощности йх, потребляемой этим двигателем 7 в режиме холостого хода. Счетчик 10 содержит s виде двоичного кода К информацию о радиусе обработки. Начальная информация записывается в счетчик при нахождении суппорта поперечной координаты в опорной точке. Изменение этой информации происходит под действием приводных импульсов поперечной координаты, поступающих с одного из выходов интерполятора 2 на вход счетчика

10, Ввод в счетчик 10 информации, сооФВетствующей величине вылета резца, осуществляется под действием управляющей программы, фсрмируемой блоком 1. Для этого в программе записывается специальная команда вылета резца и необходимая величина перемещения по поперечной координате.

Под действием команды вылета резца блок

1 блокирует прохождение приводных импульсов через ключ 11, в результате чего информация счетчика 10 изменяется при неподвижном суппорте поперечной координаты, т.е. эта информация приводится в соответствие с истинным радиусом обработки.

Код радиуса обработки К с выхода счетчика 10 поступает на вход блока 12, на другие входы которого из блока 1 поступают код скорости вращения шпинделя К „и код заданной силы резания Крз, которые образуются под воздействием управляющей программы.

На вь1ходе блока 12 формируется напряжение, пропорциональное произведению значений кодов Крз, К, и К, а следовательно пропорцио1галъное и заданной мощности резания N3, так как N3 определяемая из равенства (11 при Р. = P,, равна

1 1э = Рэ Щц R (2)

Блок 13 формирует на своем выходе напряжение рассогласования U в соответствии с равенством. „= Ц„, Ц„- и„„ (3) 5 744469

Анализируя равенства (3), (2) и (11, можно заключить, что U = 0 при Р = Рэ.

Регулятор подачи 14, воздействуя на блок 3 меняет тактовую частоту работы интерполятора

2 таким б образом, чтобы U „было бы равно нулю.

Величина перемещения суппортов по координатам Х и Z определяется информацией, поступающей на интерполятор 2 из блока 1 задания программы, и равна в количественном отношении числу выходных импульсов интерполятора 2 (с учетом дискретности) для привода 5 подачи продольной координаты и, с учетом сказанного выше, для привода 6 подачи поперечной координаты, причем после обработки кадра управляющей програМмы, содержащего команду вылета резца, записанная в счетчике информация соответствует величине истинного радиуса обработки.

Применение данной системы позволит ста- 2О билизировать силу резания путем измерения величины активной мощности, потребляемой двигателем шпинделя, для многоинструментального станка с ЧПУ.

Формула изобретения

1. Адаптивная система управления станком, содержащая привод подачи поперечной координаты и последовательно соединенные блок задания программы, привод шпинделя, датчик мощности, устройство коррекции, регулятор подачи, блок задания скорости, интерполятор и привод подачи продольной координаты причем первый и второй выходы блока задания программы подключены ко второму и третьему входам устройства коррекции, а третий и четвертый выходы — ко вторым входам блока задания скорости и интерполятора соответственно, отличающаяся тем, чтс с целью расширения области применения системы, в нее введены ключ и реверсивный счетчик, выход которого-подключен к четвертому входу устройства коррекции, а вход — ко второму выходу интерполятора и к первому входу ключа, соединенного вторым входом c .. пятым выходом блока задания программы, а выходом — со входом привода подачи поперечной координаты.

2.Системапоп. 1,отличаю щаяс я тем, что устройство коррекции содержит блок сравнения, подключенный первым и вторым входами соответственно к выходу компенсатора и к выходу вычислительного блока, входы которого являются вторым, третьим и четвертым входами устройства, третий вход блока сравнения и вход компенсатора являются первым входом устройства, а выход блока сравнения— выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 438004, кл. 6 05 В 13/02, 1972.

2. Патент Великобритании У 1293759, кл. G 3 N, опублик. 1973.

3. Адаптивное управление станками. Под ред.

Б. С. Балакшина, М., "Машиностроение", 1973, с, 590 — 597.

4. Самонастраивающиеся системы управления станками Сборник. М., НИИМАШ, 1971, с. 39 — 40 (прототип) 744469

Составитель В, Дианов

Техред М. Петко Корректор Е. Папп с

Редактор Л. Веселовская

Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ 3788/10

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