Система программного управленияметаллорежущим ctahkom

 

Союз Советских

Сецтталистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВЮУСМ9МУ СВИДВТИЛЬСТВУ

<н805262 (61) Дополнительное к авт. свир-ву— (22) Заявлено 100378 (21) 2588678д8„24 с прмсоединвнмем заявим М (23) Приоритет (51) РА. Кл.

Ci 05 В 19/39

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.0281. Бюллетень М 6 (53) УДК 621.503.55 (038. 8) Дата опубликования описания 170281 (72) Авторы изобретения

"< 3PAя

П. Г. Шистко и A. Г. Кот (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМ

CTAHKOM

Изобретение относится к автоматике, в частности,к автоматическому управлению и предназначено для использования в системах числового программного управления металлорежущими станками преимущественно в станках с записью программы по первой обрабатываемой детали.

Известна система управления с компенсацией износа инструмента, содержащая синусно-косинусные вращающиеся преобразователи. В такой системе синус и косинус угла наклона вектора скорости движения инструмента к оси абсцисс определяются путем поворота на определенный угол синусно-косинусных вращающихся преобразователей, осуществляемого следящей системой (1) .

Однако наличие электромеханических узлов усложняет систему, снижает ее быстродействие и надежность.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система программного управления металлорежущим станком, содержащая устройство ввода данных, функциональный генератор, каждый выход которого подключен на вход цепи из последовательно соединенных для каждой координаты фазовог4 преобразователя, дискриминатора, привода подачи и датчика обратной связи, выход которого связан с управляющим входом дискриминатора, и устройство для компенсации износа инструмента, включающее первые и вторые цифроаналоговые преобразователи,,причем вторые снабжены входами ввода знака компенсации, а также операцион10 ные усилители и блок задания величины компенсации (задающий регистр, счетчик, цифровое множительное устройство). На вход устройства для компенсации поступает сигнал, выражающий

15 суммарный вектор скорости, сигналы, выражающие проекции вектора скорости на оси координат Х и и уу, и сигнал зацания величины компенсации. Выходы устройства, несущие информацию о поп20 равке на компенсацию износа, связаны с приводами подач l2l, В известной системе сигнал компейсации износа вьрабатывается при нали" чии информации о перемещении 1вектора скорости ) и пропадает при ее исчезновении (так как при этом единичный вектор нормали обращается в нуль)

Это может привести к искажению контура обрабатываемой детали (,в результа-.

30 те "зареза" или "выбега" фрезы ) 805262

Отсутствие; памяти в устройствах для станках с эа с записью программы по перйомпенсации делает невозможным запись вой обрабаты ра атываемой детали и тем саединичного вектора нормали в станках мым ввести в ввести в таких станках компенсас записью программы по первой обраба- цию износа ин т носа инструмента или обеспетывземой детали (где неизбежны оста- чить их работу о ра оту от одной программы, новки, так как ввод данных осуществля- Но с инструмент

5 ентом различного диаметется в процессе ручного управления ). Ра, а также Упростить системУ УпРавд это, в конечном счете, не позво- ления путем исключения функционально ляет ввести компенсацию износа ин- сложных элементов (2-х цифроаналогострумента, что снижает эффективность вых преобразователей и 4-х операционсистемы управления. Кроме того, в 0 ных усилителей ) и введением более общем случае для обеспечения высокой простых элементов с большим динамичес точности работы известных систем в ким диапазоном работы (2-х счетчиков, широком диапазоне подач, достигающем 2-х регистров и элемента сравнения). в некоторых случаях М„ =1000, устрой На фиг.1 изображена функциональство для компенсации износа значи15 ная схема системы. на фиг.2 тельно усложняется. ма напряжений на входах блока сравЦель изобретения — расширение функ- нения; на фиг.3 — схема векторных циональных возможностей системы путем преобразований, осуществляемых описыобеспечения воэможности записи еди- ваемой системой. ничного вектора нормали к обрабатываемому контуру одновременно с записью 2О ввода данных, связанный с синхрофици,программы по первой обрабатываемой детали и упрощение системы. импульсов, каждый выход 4 и 5 котороПоставленная цель достигается тем, го подключен на входы 6 и 7 цепи из что в систему программного управления последовательно соединенных для кажметаллорежущим станком, содержащую )5 дого канала управления (координат Х последовательно соединенные блок и У ) синхрофицированиых по входам ввода, датчик и генератор импульсов 8 и 9 фазовых преобразователей 10 и в каждом канале управления первый и 11, дискриминаторов 12 и 13, привои второй цифроаналоговые преобразо- да подачи 14 и 15 соответственно по ватели и последовательно соединенные ЗО координатам Х и У и датчиков обратной фазовый преобразователь, дискримина- связи 16 и 17, выходы которых связаны тор, привод подач и датчик обратной с управляющими входами 18 и 19 дискрисвязи, выход которого подключен ко минаторов 12 и 13, и устройство 20 второму входу дискриминатора, а вход для компенсации износа инструмента струмента привода подач соединен с выходом вто- З5 входы 21 и 22 которого подключены к рого цифроаналогового преобраэовате- противоположным (относительно коордиля, первый вход которого подсоеди- нат ) выходам 4 и 5 генератора 3, а нен к выходу блока задания величины выходы 23 и 24 — ко входам 25 и 26 компенсации износа инструмента, нер- соответствующих (относительно коордивый и второй выходы генератора им- нат ) приводов 14 и 15. пульсов подключены к первым входам 40 устройство для компенсации износа фазовых преобразователей первого и . инструмента 20 содержит первые 27 второго каналов управления соответ- и 28 и вторые 29 и 30 цифроаналоговые ственно, а вторые входы фазовых пре- преобразователи, вторые иэ которых образователей подключены к синхро- снабжены входами 31-34 ввода знака низирующим входам системы, введены 45 компенсации, блок 35 задания величины блок сравнения и в каждый канал уп- компенсации износа инструмента, счетРавления — последовательно соединен- чики 36 и 37, счетные входы которых ные счетчик и регистр памяти, первый 38 и 39 связаны с входами 21 и 22 вход счетчика подключен ко второму устройства 20, регистры памяти 40 и входу РегистРа памяти и к выходу 5р 41, блок 42 сравнения с выходами 43 блока сравнения, а выходы — к соот- и 44 записи проекций на оси коордиветствующим входам блока сравнения нат единичного вектора нормали. Вычерез первый цифроаналоговый преоб- ходы каждого счетчика 36 и 37 через . раэователь данного канала управления, цифроаналоговые преобразователи 27 входы регистра памяти каждого канала и 28 связаны со входами 45 и 46 блока управления соединены с соответствую - 42 сравнения и через регистры 41 и 40

55 щими вторыми входами цифроаналогового преобразователя и с выходами 29 и 30 - с соответ т (- с соответствующими (относистемы, а вторые входы счетчиков первого и второго каналов управления 24 устройства 20. Кроме того, выхоподключены ко второму и первомУ вы- 40 ды регистров 40 и 41 подключены соходам генератора импульсов соответ- к выходам записи ственно. Сбросовые входы 47 и 48 счетчиков

Это позволяет обеспечить возмож- 36 и 37 и управляющие (зап и управляющие записывающие) ность записи единичного вектоРа нор" входы 49 и 50 регистров регистров связаны с мали к обрабатываемому контуру в

805262

35 задания величины компенсации свя- зан с установочными входами 52 и 53, которыми снабжены цифроаналоговые преобразователи 29 и 30.

Цифроаналоговые преобразователи выполнены таким образом, что имеют (фиг. 2) характеристики: арккосинусную — 27, арксинусную — 28, линейную — 29 и 30.

Счетчики 36 и 37 по сбросовым входам 47 и 48 имеют временную задержку, достаточную для переноса чисел в.регистры 40 и 41.

На фиг.3 схематично изображены обрабатываемый контур 54, траектория

55 движения центра режущего инструмента (эквидистанта), вектор 56 скорости, по которому вычисляется повернутый относительно него на угол

90о единичный вектор 57 нормали (n).

Модуль вектора 56 задается импульсами 58. Проекции 59 и 60 вектора 56 соответственно на оси X и у в числоимпульсной форме подаются на входы

22 и 21 устройства 20, которое вычисляет проекции и„, п«единичного вектора 57 нормали на оси координат.

Интервал 1 между двумя соседними точками 61 и 62 эквидистанты, на котором вычисляются проекции единичного вектора нормали, является интервалом .дискретизации эквидистанты по единичному вектору. На фиг.3 изображен также угол P наклона единичного вектора нормали к оси Х.

Система управления работает следующим образом.

Информация об эквидистанте (считанная с программоносителя или выработанная преобразователями при записи программы по первой обрабатываемой детали ) поступает иэ блока 1 ввода данных в генератор 3, где она распределяется по двум координатам и в виде последовательности импуяьсов с выходов 4 и 5 подается на преобразователи 10 и 11, которые преобразуют унитарный код в фазу сигнала.

Дискриминаторы 12 и 13 выделяют разности фаэ, возникающие на их входах, и подают сигнал на приводы 14 и 15.

Последние отрабатывают задаваемое координатное перемещение до тех пор, пока сигнал ошибки, поступающий на входы 18 и 19 дискриминаторов 12 и

13 с датчиков 16 и 17 обратной связи, не будет полностью скомпенсирован.

Так, в общем случае осуществляется работа известных фазо-импульсных систем управления без коррекции на размер и износ режущего инструмента.

Одновременно импульсы унитарного кода поступают с выходов 4 и 5 генератора 3 на входы 38 и 39 счетчиков

36 и 37 устройства 20, заполняя их.

Текущее значение чисел, находящихся в счетчиках, преобразуется в аналоговые сигналы 04 и U46 при пОмощи преобразователей 27 и 28, причем преобразователь 27 реализует зависимость (фиг.2):

«К ° ЗАГС CОS -"<

45 (1) а преобразователь 28 1еализует зависимость

5 046 К ° ОГС 5<<< (2) где 04,046- напРЯжения на выходах преобразователей 27 и 28 °

И вЂ” число импульсов, которым задан модуль единичного вектора нормали (т.е. интервал дискретизации эквидистанты); п36,пии7 — чиСЛа, НахОДЯЩиесЯ В счетчиках;

15 К вЂ” коэффициент преобразования (пропорциональности).

Блок 42 непрерывно сравнивает напряжения,04 и 046, подаваемые на его входы 45 и 46, и в момент равен20 ства этих напряжений выдает с выхода

51 сигнал на перенос содержимого (пэ6 †- n„; пз =п„) счетчиков 36 и 37 в регистры 40 и 41 и (через задержку внутри счетчиков) на сброс счетчиков, Поскольку напряжения 04> и 046 есть суть выражения углов, то это происходит в момент, когда модуль вектора нормали достигает заданного значения N«const (принятого эа единичную меру). При этом состояние

З0 счетчиков 36 и 37 определяется выраиеиием и, + .; =N= Î.5t

Г, — = С OS Р j — -- = 5 < < < < (4)

35 т.е. числа, находящиеся в счетчиках

36 и 37 в момент равенства напряжений 046и U46 на входах 45 и 46 блока

42, выражают проекции и,< и п„вектора

57, модуль которого N (принятый за 0 единичный) на оси координат.

Записанные в регистры 40 и 41 числовые значения соответственно и и и> хранятся там до прихода на входы

49 и 50 очередного импульса переноса

45 и присутствуют на выходах записи 43 и

44, откуда они поступают в аппаратуру записи единичного вектора 57 нормали.

50 С выходов регистров 40 и 41 числовые значения и„ и пу поступают также в преобразователи 29 и 30, имеющие линейную характеристику пре-образования. Туда же по входам 3134 поступает информация о знаке компенсации, определяемая логическим блоком (не показан ), а по входам

52 и 53 — информация о величине компелсации (из блока 35) износа режущего инструмента.

60 Необходимая величина компенсачии ьй может быть задана путем изменения коэффициента пропорциональности преобразователей 29 и 30,например изменением величины напряжения, питающего

65 эти преобразователи.

805262

Проекция 4Rcos 4 на ось Х вектора поправки а и и на компенсацию износа инструмента или его размер поступает с выхода 23 устройства 20 на вход 25 привода 14, где суммируется с координатными командными сигналами.

° Проекция basin g на ось у вектора поправки аналогичным образом поступает на вход 26 привода 15.

В связи с тем, что вычисление единичного вектора 57 нормали произ водится по вектору 56 скорости, повернутому относительно вектора норма ли на угол 90о, входы 21 и 22 блока

20 подключены к противоположным выходам 5 и 4 генератора 3.

Числовое представление проекций единичного вектора нормали на оси координат, образующееся на выходах регистров 40 и 41, может найти широкое применение в системах управления с записью программа по первой обраба тываемой детали, так как в настоящее время такие программой не содержат информации о единичном векторе нормали, а поэтому не позволяют вводить коррекцию на размер режущего инструмента.

Экономический эффект достигается при эксплуатации станков с ЧПУ за счет обеспечения воэможности ввода поправки на компенсацию износа инструмента или его размер в фрезерных станках с записью программы по первой обрабатываемой детали и упрощения системы.

Формула изобретения

Система программного управления металлорежущим станком, содержащая последовательно соединенные блок ввода данных и генератор импульсов и в каждом канале управления первый и второй цифроаналоговые преобразователи и последовательно соединенные фазовый преобразователь, дискриминатор, привод подач и датчик обратной связи, выход которого подключен ко второму входу дискриминатора, а вход привода подач соединен с выходом второго цифроаналогового преобразователя, первый вход которого подсоединен к выходу блока задания величины компенсации износа инструмента, первый и второй выходы генератора импульсов подключены к первым входам фазовых преобразователей первого и второго каналов управления соответственно, а вторые входы фазовых преобразователей подключены

1$ к сннхронизирующим входам система, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей н упрощения системы

I в нее введены блок сравнения и в щ каждый канал управления — последовательно соединенные счетчик и регистр памяти, первый вход счетчика подключен ко второму входу регистра памяти и к выходу блока сравнения, а выходы - к соответствующим входам блока

2S сравнения через первый цифроаналоговый преобразователь данного канала управления, выходы регистра памяти каждого канала управления соединены с соответствующими вторыми входами цифроаналогового преобразователя и с выходами системы, а вторые входы счетчиков первого и второго каналов управления подключены ко второму и первому выходаМ генератора импульсов

35 соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

4g Р 136153, кл. Q 05 В 19/38, 1959.

2. Патент США Р 3679955, кл. 318-572, опублик. 1972 (прототип)

805262

02 04 06 ОЯ /0

®иа2

Заказ 10902/70 Тираж 951

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное филиал ППП Патент", r. -Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Сарбашева

Редактор М. Циткина Техред Н.Келушак Корректор И.Муска