Устройство для управления фрезер-ным ctahkom

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1н805254 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву 5 М К„з (22) Заявлено 09.11.78 (21) 2698888/18-24 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет

Опубликовано 150231. Бюллетень ) (9 6 3 05 В 15/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДЫ 681.513. . 2! 621. 9 (088. 8) Дата опубликования описания 180231 (72) Авторы изобретения

В. A. Казанский, А. Б. Кечкер и А. 10. МЫЗТьчик

l >,v

3

1

11:К1 „, ия

Особое конструкторское бюро станкострое (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ФРЕЗЕРНЬЫ

СТАНКОМ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах программного управления фрезер5 ными станками.

Известно устройство для управления фрезерным станком (1).

Однако оно не обладает необходи,мой точностью из-эа сложной и недостаточно механически жесткой конструк10 ции станка, обусловленной конструктивными особенностями системы управления.

Наиболее близким. техническим решением к изобретению является устройство для управления фрезерным станком, содержащее датчики положения, подключенные к входам обратной связи блока воспроизведения, и включенные последовательно программный задатчик и интерполятор, первый выход которого подключен к одному координатному входу блока воспроизведения программы,,соединенному с выходами устройства (2) .

Однако это устройство не обладает повышенным быстродействием и точностью иэ-эа необходимости ручного согласования координатных осей

-заготовки и станка.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит накапливающие сумматоры, элементы И и под" ключенный ко входам устройства детек-. тор рассогласования координатных осей, первый выход которого подключен к первым входам обоих накапливающих сумматоров непосредственно, а второй и третий. выходы соединены с соответствующими входами данных сумматоров через элементы И, другие входы которых подключены к соответствующим выходам интерполятора и выходы к другим координатным входам блока воспроизведения программ.

Это позволяет повысить быстродействие и точность устройства.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 согласованное (рабочее) положение осей координат ", у (1 j станка, х, У2 (l3) 3&1 GToBKH H х з, У (щ) услов ыых координат программы, а акже размещение эаготовки в,системе координат; на фиг. 3 †.несогласованное (нерабочее) положение осей координат стачка (1 ), заготовки (й) и условных осей координат програм1вт

805254 (lit ); на фиг. 4 — размещение заготовки в системе осей координат (станка, заготовки и условных осей координат программы), при согласовании системы осей координат заготовки (3lé ) с условной системой координат программы (.iц) и осеи координат станка (I); на фиг. 5 — схема измерения рассогласования осей координат при установке заготовки на стол станка. устройство содержит программный эадатчик,1 (блок задания геометрии резания, например считыватель с перфоленты, на которой записана программа фрезеронания), интерполятор

2 (блок программного управления),детектор 3 рассогласования координатII (Н ных осей с выходами 3, 3, 3 (источник сигналов информации о рассогласовании координат), блок 4 воспроизведения программ, накапливающие сумматоры 5 и 6 (сумматоры-накопители},20 заготовка 7, установленная на столе

8 станка, элементы И 9-12 (ключи),датчики 13-15 положения, входы 16 устройства, приводы 17-19 подачи механизмов 20-22 рабочих органов станка, индикатор 23 малых линейных переме-! щений.

Устройство работает следующим образом.

На стол станка 8 устанавливается заготовка 7, на которой ранее уже производились предварительные технологические операции, на другом станке в ее корпусе частично изготовлен.,л...нты Формы будущей д.тали, 35 так что она имеет собственные оси координат Х, У (фиг.1,4).При установке заготовки на стол станка 8 ее оси координат не совпадают в общем случае с осями координат станка Х>, У (например, на 3). Жестко закрепив 40 заготовку 7, сначала производят измерительные операции (а в данном примере измеряют параметры 4 и б параметры, являющиеся информацией о величине углового рассогла- 45 сования ). Для измерения этих параметров на. место режущего инструмента закрепляют индикатор 23 малых линейных перемещений и устанавливают его чувствительный эле- ® мент на контрольную плоскость Х -2 заготовки 7 (фиг.5). При движении чувствительного элемента по этой плоскости на шкале индикатора 23 имеется число, соОтветствующее линейному смещению плоскости по координате станка У. После установки закрепления и выверки индикатора 23, используя блок 2 программного упранлеиия дают движение индикатору 23 по координате Х на заранее заданное &О расстояние, например на 0,05 м, что соответствует 5000 дискрет (при их цене 10 мк). .Если оси координат развернуты друг относительно друга, например, &5 на 3, то при движении по координате станка Х происходит смещение контрольной плоскости Х-2 заготовки по координате станка У, и для угла разворота 3 индикатор 23 фиксирует

СМЕЩЕНИЕ, РаВНОЕ о

0,05 M tg3 = 0,05 0,0524078 — 0,002620мм, или на 2620 ь"с, что составляет

262 дискрета станка. Такое ручное согласование осей координат рабочим делается однократно. В результате этого измерения рабочий получает конкретные числовые значения параметров а и в (a=5000 и в = 262 дл я дан ного примера) .

После выполнения измерений рабочий вводит параметры а и в в источник 3 сигналов информации о рассогласовании осей координат (для этого можно использовать переключатель ручного ввода), н котором осуществляется вычисление третьего необходимого для поиоооеа ооеи иоордииаи параметра g = 0 + Р

С выходов 3, 3" и 3 источника 3 сигналов информации через ключи 912 поступает информация на сумматорынакопители 5 и 6. При этом с выхода

3 поступает информация о параметре

И, а, с выхода 3 — о параметре в с

Иа т выхода 3 — о параметре R (в данном примере R = 5 007), После введения параметров включают аппаратуру программного управления и начинают фрезерование.

При этом информация от блока 1 задания геометрии резания по кадрам поступает в блок 2. Например, в блоке 2 — интерполяторе — вводится следующая информация (в текущем кадре); перемещение по координате Х вЂ” О, 2 м (20 000 дискрет); перемещение по координате У—

0,2 м (20 000 дискрет ); результирующая скорость Ч

84,85 мм/мин..

Физический смысл содержания данного. кадра соответствует движению инструмента относительно координат станка Х и У по траектории, представляющей собой прямую линию, наклоненную под углом 45 к координате

Х, со скоростью 84,85 мм/мин, что соответствует покоординатным скоростям в 60 мм/мин для координат Х и

У . Длина пути по траектории ранна

50,2822843 м. Интерполятор осу-. ществляет перерасчет поступившей информации и выдает одновременно на выходах координат X и У импульсные последовательности общей длиной

20 000 импульсов и частотой их следования 100 Гц.

Через управляющие входы пар ключей 10 и 11 и 9 и 12 зти последовательности поступают на сумматорынакопители 5 и 6. Над последователь805254 ностями сигналов осуществляются следующие операции:

Х 1 = Х 3 С05 ОС вЂ” У g 51 И ОС j

У1=х3 5< < + Y3 соь ы;

CO50C = О/Я 5П1 К. = Ь/R р

Р координаты станк а, — у слов ные к оорди наты программы.

Соответственно, если в исходной точке значения Х„=О, У = O,ХЗ= О,У вЂ -О, то значения текущих координат равны текущим величинам пути, и формулы приобретают следующий вид: где Х, У1 х3, УЗ

5Х, =5x,> c05cc — Sys sin к

5У =5х-i s

Sxq — путь органа станка по координате Х;

Sy — путь органа станка по

4 координате У; условный путь, заложенный

3 в программу по координате Х условный путь, заложенный в программу по координате у где

В данном случае при a=5000,в=-262, R=5007, 5х 3 =20000 дискрет или 200 мм, 5у =20000 дискрет или 200 мм:

007=0,99860в Sin OC=- — =

5000 . 262

5007

=0,05233.

В результате поворота траектории перемещения режущего инструмента, т. е. в результате перерасчета этих исходных данных, органы станка продвигаются при отработке этого кадра на следующие значения пути: по координате Х Sx =20 000 ° coso(-20 000 ° sin <6=18925 дйскрет по координате УЬу = 20 000 sin K+

+ 20 000 cos cC= 21013 дискрет.

Таким образом, если по координатам станка Х и У„ происходит синхронное перемещение на 18925 дискрет по Х и на 21019 дискрет по У1. то по координатам заготовки Х и У происходит синхронное перемещение на 200 мм или на 20 000 дискрет(условных),что соответствует перемещению инструмента в осях координат заготовки по траектории 45 .

Функцйонирование ключей 9-12 и сумматоров-накопителей 5 и б происходит следующим образом.

Каждый импульс унитарного кода для управления координатой Х с выхода 3 " блока 2 открывает ключи 11 и 10 через которые вводится число а соответственно в реверсивные сумматоры-накопители б и 5; при этом число а суммируется с их содержимым.

За период реализации кадра импульсов унитарного кода имеется 20 О О О, и число а, равное в данном примере 5 000, вводится в каждый из накопителей

20 000 раз. Аналогично каждый импульс ..нитарного кода для управления координатой У с выхода 3 блока 2 отI крывает ключи 12 и 9, через которые вводится число в соответственно в

f реверсивные сумматоры-накопители б и 5, при этом число в суммируется с содержимым накопителя 5 и вычитается из содержимого накопителя 6. За период обработки кадра в данном примере. таких импульсов унитарного кода имеется тоже 20 000, и число в, равное в данном примере 262 дискретам, вводится в кажлый из счмматоров15 накопителей 20 000 раз. Одновременно при изменении значения старшего разряда накопителя, т. е. при его переполнении или при переходе через нуль, из его содержимого вычитается

Zp параметр Р, поступающий с выхода

П/

3 . Двоичный выход старшего разряда накопителя 6 подключен к входу X блока 4. Значения О или 1 этого последнего разряда являются значениями вновь полученного унитарного кода, используемого для дальнейшего управления координатой Х. В данном кадре переполнение сумматора-накопителя б происходит 18925 раз, и новый унитарный код содержит 18 925 импульсов. Двоичный выход старшего разряда сумматора-накопителя 5 подключен ко входу У блока 4. При отработке кадра на этом входе образуется унитарный код для управления коордиЗ5 натой У станка, содержащий 21 019 импульсов. Унитарнь1й код для управления координатои Z не меняется, и с выхода 3 блока 2 прямо транслирует.ся без изменений далее.

40 таким образом, на управляющие входы ключей 10 и 11 и 9 и 12 для .координаты Х поступает 20 000 импульсов и для координаты .У вЂ” 20 000 импульсов: на выходах сумматоров- на45 копителей б и 5 соответственно для координаты Х вЂ” 18 925 импульсов и для координаты У вЂ” 21 019 импульсов.

Эти вновь полученные унитарные коды поступают на вход блока 4, где

5р происходит их совместная обработка с сигналами датчиков 13-15 обратной связи по положению, образующими с координатными приводами подач станка

17 и 18 и соответственно с механическими узлами подачи (рабочими органами ) станка 20, 21 и 22 следящую систему по положению, обеспечиьающую гарантированное перемещение каждого органа станка в соответствии с покоординатн ми входными воэдейст60 виями с выходов сумматоров — накопителей б и 5 и блока программного управления 2. В результате работы этой следящей системы при отработке данного кадра происходит одновремен65 ное связанное перемещение по коорди805254

5 t0

Формула изобретения

f нате Х на 18925 дискрет, или на

0,18925 м, по координате У на 21019

:дискрет, или на 0,21019 м. Это соот,.ветствует перемещению обрабатывающего инструмента под углом к станочной координате Х, тангенс которого

53 Jb = — = 1,110647, 21019

18925 т. е. под углом к координате станка

Х 48ООО 03". Это соответствует движению обрабатывающего инструмента по траектории, развернутой относительно координаты X заготовки под углом 45 (c погрешностью 3"). При этом общая длина пути и результирующая скорость сохраняются.

Таким образом, устройство позволяет обеспечить требуемую .геометрию формообразования при отсутствии согласования осей координат заготовки и станка, т. е. с уменьшением вспомогательного времени, требуемого на это согласование. При этом точность согласования осей координат заготовки с условными к.осрдинатами программы определяется в этом случае только точностью измерительных операций,. а не точностью установки заготовки.

На фиг. 2 приведен пример, когда все три системы осей координат

{станка, заготовки, программы) совпадают друг с другом. Это возможно, когда оси координат станка I согласованы с осями координат заготовки механическим путем, а условные оси координат программы Ifl относительно которых осуществляется расчет программы, при исправно работающем блоке программного управления совпадают с осями координат станка. В этом случае нет надобности во взаимном развороте осей координат, и заготовку можно фрезеровать.

На фиг. 3 приведен пример, когда. заготовка установлена на стол станка и ее оси координат не совпадают с осями координат станка 1 и условными осями координат программы If °

Эагстовка жестко закреплена относи тельно базы станка и не может быть механически развернута в плоскости

Х и У. В этом случае фрезерование невозможно, так как нарушается требуемая геометрия формообразования (при использовании известных,устройств управления в данной ситуации для получения требуемой геометрии раскрепляют заготовку и механически поворачивают ее до совпадения ее осей координат с .осями координат .станка) При использовании описываемого устройства не обязательно, чтобы все оси координат (станка, заготовки и условных координат программы ) совпадали. Достаточно, чтобы совпадали оси координат заготовки и оси условных координат программы. При этом положение осей координат станка Х по отношению к осям координат

ff H fff (фиг. 2--,,4)несущественно. Такой вариант взаимного положения осей координат показан на фиг. 4. Это дает возможность осуществить согласование осей координат поворотом траектории движения обрабатывающего инструмента. Поворот получается как следствие принудительного рассогласования условных осей координат программы Й с осями координат станка « на величину рассогласования осей координат станка I с осями координат заготовки и . Данное принудительное рассогласование осуществляется в предлагаемом устройстве.

Устройство для управления фрезерным станком, содержащее датчики положения, подключенные к входам обрат- . ной связи блока воспроизведения, и включенные последовательно программный задатчик и интерполятор, первый выход которого подключен к одному координатному входу блока воспроизведения программы, соединенному с выходами устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, оно содержит накапливающие сумматоры, элементы И и подключенный

40 ко входам устройства детектор рассогласования координатных осей, nepBhlp, выход которого подключен к первым .одам обоих накапливающих сумматоров непосредственно, а второй и

4 третий выходы соединены с соответствующими входами данных сумматоров через. элементы И, другие входы которых подключены к соответствующим выходам интерполятора и выходы — к о другим координатным входам блока воспроизведения программ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3699317, кл. 235151i11, опублик. 1972.

2. Станок горизонтально-фрезерный с программным управлением для объемной обработки. Модель бБ444 ФЗ. Паспорт. Станкостроительное объединение им. Я, М. Свердлова, 1972.

805254

У1

Составитель С.Хлебников

Редактор М.Циткина Техред Л.Пекарь Корректор И.Муска

Заказ 10881/69 Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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