Устройство для моделирования силовыхпараметров процесса зубофрезерованияпо методу обкатки
Союз .Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ
G G 7/48
Государственный комитет
СССР ио деяаи изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 150281. Бюллетень Н9 б
Дата опубликования описания 150231 (53) УДК 881. ззз (088.8) (72) Авторы изобретени я
Г. И. Розман, В. И. Шляхецкий, В. . Г ч
С. Б. Фраимович и В. A. Крищока тис ®
Q ц,"Ф„
Вильнюсский филиал Эксперимент ьногс „на4 исследовательского института ме аллорМфвуИ;»" станков и Вильнюсский завод зу Рейфщзх ЗЧйй / станков им. 40-летия Октября 07 4 ю
g (71) Заявители (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ
ПРОЦЕССА ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИЯ ПО МЕТОДУ ОБКАТКИ
Изобретение относится к электрическому моделированию и может быть использовано для наладки и исследования адаптичных систем управления . зубофреэерными станками, работающими по методу обкатки в режиме импульсного управления.
Известно устройство для моделирования процесса резания, содержащее исследуемую систему, усилитель мощности, вибратор, датчик перемещений и фазовращатель 11 .
Однако это устройство нельзя использовать для моделирования процесса эубофрезерования, так как оно не учи- 15 тывает, что обработка ведется по
"следу" с запаздыванием, равным периоду вращения заготовки. Кроме того, устройство является полунатурной Мо делью, так к к модель совмещена со 20 станком.
Наибс зее близким техническим решением являетс"; устройство, содержащее сумматор, апериодическое звено, блоки запаздывания j2) .
Недостатком этого устройства является сложность и невысокая точность при его использовании для моделирования процесса зубофрезерования, работающего по методу обкатки в режи- 30 ме импульсного управления. Моделирование запаздывания в этом устройстве основано на использовании записи на магнитную ленту с регулируемым расстоянием между записывающей и воспроизводимой головками. Устройство является дорогостоящим и громоздким.
Другой, часто используемый метод моделирования запаздывания, основан на использовании так называемых рядов Паде. Подобные схемы работают хорошо только в узком диапазоне частот, следовательно, на вход этих схем нельзя подавать скачкообразно изменяющееся напряжение. Последнее обстоятельство не позволяет использовать эти схемы для моделирования процесса при импульсном управлении процессом зубофрезерования.
Цель изобретения — повышение точности .работы при импульсном управлении процессом эубофрезерования.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор и апериодическое звено, дополнительно введен генератор тактовых импульсов, триггер, генератор счетных импульсов, делитель частоты, эпементы И, компараторы, реверсивные счет« чики, цифроаналоговые преобразова805353 тели, источник опорного напряжения, ключ и блок задания коэффициента передачи, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом триггера и входом делителя частоты, первый выход которого подключен к тактирующему входу первого реверсивного счетчика и первым входом первого и второго элемента И, второй выход делителя частоты подключен к тактирующему входу второго реверсивного счетчика и первым входам третьего и четвертого элемента И, выход генератора счетных импульсов подключен ко вторым входам первого, второго, третьего и четвертого элемента И, входом устройства является второй вход триггера, выход которого соединен с третьими входами первого и четвертого элемента И, выход первого элемента И подключен к суммирую:-, щему входу третьего реверсивного счет-Щ чика и первому входу пятого элемента И, выход второго элемента И соединен с вычитающим входом четвертого реверсивного счетчика и первым входам шестого элемента И, выход 2$ третьего элемента И подключен к вычитающему входу третьего реверсивного счетчика и первому входу седьмого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с суммирующим входом четвертого реверсивного счетчика и первым входом восьмого элемента И, вторые входы пятого, шестого, седьмого и восьмого элемента И соединены с подвижным контактом ключа, замыкаю- З5 щий контакт которого подключен к выходу источника опорного напряжения, размыкающий контакт ключа соединен с шиной нулевого потенциала, выход пятого элемента И подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчи- 40 ка, выход седьмого элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход которого подключен к установочному входу второго реверсивного счетчика и входу 4 первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами первого компаратора и второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к ур первому входу сумматора и входу второго компаратора, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, третий вход пятого элемента
И соединен с выходом первого компара-55 тора, второй вход которого подключен к выходу блока задания коэффициента передачи, выход третьего реверсивного счетчика соединен со вторым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход шестого элемента И 40 подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, выход восьмого элемента И соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к уста-45 новочному входу первого реверсивного счетчика и входу третьего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами третьего компаратора и четвертого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко второму входу сумматора и входу четвертого компаратора, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, третий вход восьмого элемента И соединен с выходом третьего компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока задания коэффициента передачи, выход четвертого реверсивного счетчика соединен со вторым входом четвертого цифроаналогового преобразователя, выход сумматора подключен к входу апериодического звена, выход которого является выходом устройства.
Силовой параметр процесса зубофрезерования, например, нагрузка резания при импульсном управлении определяется выражением
P, >. +К - "Ч< > — изменяется от 0 до 1, Ч" — изменяется or 0 до Ч.
Г
К вЂ” изменяется от К;, до К;, K" — изменяется от К, до К;, где p. — значение нагрузки на предыдущем обороте заготовки;
, 1 — длительность импульса (время движения инструмента вдоль оси за" готовки за один оборот вращения заготовки) на текущем и предыдущем оборотах заготовки, — коэффициенты передачи процесса зубофрезерования на текущем и предыдущем оборотах заготовки.
Как известно, коэффициент передачи зависит от геометрических параметров эоны резания н свойств обрабатываемого материала, причем, так как ширина зубофрезерования во время врезания и выхода измеряется, то и коэффициент передачи объекта будет на этих участках также переменным.
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — график изменения коэффициента передачи процесса зубофрезерования; на фиг.3диаграмма работы устройства.
Предлагаемое устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, триггер 2, генератор 3 счетных импульсов, делитель 4 частоты, элементы И 5 и б,компараторы 7 и 8, эле-. менты И 9, 10, 11 и 12, реверсивный счетчик 13, цифроаналоговый преобразователь 14, сумматор 15, цифроаналоговый преобразователь 16, ревер805353 сивный счетчик 17, элементы И 18 и
19, реверсивные счетчики 20 и 21, цифроаналоговый преобразователь 22, компаратор 23, блок 24 задания Коэффициента передачи, апериодическое звено 25, компаратор 26, цифроаналоговый преобразователь 27, ключ 28, источник 29 опорного напряжения.
Устройство работает следующим
Образом.
Тактирующие импульсы (фиг. За), длительность между которыми равна периоду вращения заготовки, устанавливают триггер 2 в- единичное состояние (фиг. Зб) и делятся в делителе 4 частоты на 2 (фиг. 3 в). Входные импульсы, поступающие на второи вход триггера 2, устанавливают его в нулевое положение (фиг. 3 б). Таким образом, триггер 2 имитирует включение и выключение подачи фрезы вдоль оси заготовки.
Генератор 3 счетных импульсов подает через соответствующие элементы И счетные импульсы на входы реверсивных счетчиков 13, 17, 20 и 21.
При подключении вторых входов элементов И 11, 12, 18 и 19 через ключ
28 я источнику 29 опорного напряжения на суммирующий вход реверсивного счетчика 20 поступают через открытые элементы И 5 и, 12 счетные импульсы.
Счетные имгульсы через элемент И поступают также на суммирующий вход реверсивного счетчика 13. Элемент И
5 закрывает нулевые сигналы триггера 2 и делителя 4 частоты.
Нередний фронт прямого выхода дели теля 4 частоты осуществляет запись в реверсивный счетчик 20 значения в оде коэффициента передачи объекта, хранящегося в реверсивном счетчике
21. Таким образом, за первый период тактовых импульсов в течение длительности управляющих импульсов (выход триггера 2) в реверсивные счетчики
13 и 20 поступают счетные импульсы и, следовательно, на выходах цифроаналоговых преобразователей 14 и 22 увеличиваются напряжения (фиг.3г,е), так как выход цифроаналогового пре" образователя 22 является источником опорного напряжения для цифроаналогового преобразователя 14, то на выходе последнего напряжение nponop„voíàëüío произведению длительности управляющего импульса и перемен1 ного коэффициента передачи К объекта, который имитируется на вйходе цифроаналогового преобразователя 22.
Причем, учитывая нелинейность началь ного участка изменения коэффициента передачи объекта, цифроаналоговые преобразователи 22 и 27 выполнены нелинейными.
В течение второго периода тактовых импульсов элемент И 5, а, следовательно, и элемент И 12 закрыты под действием прямого сигнала с выхода делителя 4 частоты, а элементы И
6, 10 и 19 открываются под действием инвертированного сигнала с выхода делителя 4 частоты. При этом от переднего фронта инвертированного сигнала -с выхода делителя 4 частоты происходит запись в ревеосивный счетчик
21 значения козффицие .та передачи объекта из реверсивного счетчика 20 и в течение длительности Ч управляющего импульса в реверсивные датчики
1О 17 и 21 поступают счетные импульсы, и, следовательно, на выходах цифроаналоговых преобразователей 16 и 27 увеличиваются напряжения (фиг. 3 д,ж), Аналогично ранее указанному, на вы15 ходе цифроаналогового преобразователя 16 образуется напряжение, пропорциональное произведению длительности Р и коэффициенту передачи К> объекта. Так как элемент И 5 закрыт, 20 в реверсивном счетчике 20 остается записанное в двоичном коде значение коэффициента передачи К„ объекта за предыдущий период, а через открытый элемент И 6 на вычитающий вход реверсивного счетчика 13 поступают счетные импульсы. В итоге, на выходе цифроаналогового преобразователя 14 об вЂ, разуется снижающееся от значения
P = К Ч до í ;е, при
1 1 1 котором компаратор 7 опрокидывается
Зб и закрывает элемент И 6. Это необходимо для предотвращения опрокидывания реверсивного счетчика 13.
На выходе сумматора 15 образуется
3$ напряжение (фиг. 3 в), равное Р„ +
+ K> <„ — K Ж,. Апериодическое зве1 но 25 имитирует датчик нагрузки, и выход его является выходом устройства.
4О В течение третьего периода в реверсивный с -.етчик 20 под действием переднего фронта прямого сигнала с выхода делителя 4 частоты вновь производится запись из реверсивного
45 счетчика 21 значения коэФфициента передачи К объекта. Аналогично предыдущему на выходе цифроаналогового преобразователя 22 увеличивается напряжение, апропорциональное коэффициенту передачи объекта При достижении этого напряжения заданному пропорциональному коэффициенту передачи объекта в установившемся режиме, калибратор 23 опрокидывается и
5 закрывает элемент И 12, т.е. в реверсивном счетчике 20 остается записанное в коде значения коэффициента передачи объекra. На выходе цифроаналогового преобразователя 14 напряжение пропорционально К>
40 а на выходе цифроаналогового преобразователя 16 напряжение P> — К . У>
С выхода сумматора 15 снимается напряжение P «P -К g -K>. В дальней3 2. Ъ шем цикл работы устройства повторяется.
805353 для имитации выхода фрезы вторые инвертированные входы элементов И
11 и 19 соединены через ключ 28 с шиной нулевого потенциала. При этом попеременно открываются элементы И
11 и 19, и на вычитающие входы реверсивных счетчиков 20 и 21 попеременно поступают счетные импульсы и, следовательно, попеременно на цифроаналоговых преобразователях 22 и 27 уменьшаются напряжения (фиг. 3 г, д).
В остальном устройство работает аналогично описанному выше °
Предлагаемое устройство позволяет проводить наладку и испытания адаптивных систем для зубофрезерных станков, 15 работающих по методу обкатки в импульсном режиме управления. формула изобретения
Устройство для моделирования силовых параметров процесса зубофрезерования по методу обкаткир содержащее сумматор и апериодическое звено, о т- л и .«ч а ю щ е е с я тем,,что, с целью повышения точности моделирования, она содержит генератор тактовых импульсов, триггер, генератор счетных импульсов, делитель частоты, элементы
И, компараторы, реверсивные счетчики, Зо цифроаналоговые преобразователи, Ис точник опорного напряжения, ключ и блок задания коэффициента передачи, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом N триггера и входам делителя частоты, первый выход которого подключен к тактирующему входу первого реверсивного счетчика и первым входом первого и второго элемента И, второй выход ф) делителя частоты подключен к тактирующему входу второго реверсивного счетчика и первым входом третьего и четвертого элементов И, выход генератора счетных импульсов поцключен ко вторым входам первого, второго, третьего и четвертого элементов И, входом устройства является второй вход триггера, выход которого соединен с третьими входами первого и четвертого элемента И, выход первого ® элемента И подключен к суммирующему входу третьего реверсивного счетчика и первому входу пятого элемента
И, выход второго элемента И соединен с вычитающим входом четвертого ревер- И сивного счетчика и первым входом шестого элемента И, выход третьего элемента И подключен к вычитающему входу третьего реверсивного счетчика и первому входу седьмого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с суммирующим входом четвертого реверсивного счетчика и первым входом восьмого элемента И, вторые входы пятого, шестого, седьмого и восьмого элемента И соединены с подвижным контактом ключа, замыкающий контакт которого подключен к выходу источника опорного напряжения, размыкающий контакт ключа соединен с шиной нулевого потенциала, выход пятого элемента И подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, выход седьмого элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход которого подключен к установочному входу второго реверсивного счетчика и входу первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами первого компаратора и второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу сумматора и входу второго компаратора, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, третий вход пятого элемента И соединен с выходом первого компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока задания коэффициента передачи, выход третьего реверсивного счетчика соединен со вторым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход шестого элемента И подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, выход восьмого элемента И соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к установочному входу первого реверсивного счетчика и входу третьего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами третьего компаратора и четвертого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко второму входу сумматора и входу четвертого компаратора, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, третий вход восьмого элемента И соединен с выходом третьего компаратора, второй вход . которого подключен к выходу блока задания коэффициента передачи, выход четвертого реверсивного счетчика соединен со вторым входом четвертого цифроаналогового преобразователя, выход сумматора подключен к выходу апериодического звена, выход которого является выходом устройства.
Источники информации, принятие во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 405118, кл. G 06 G 7/48, 1972.
2. Левин A. И. Математическое моделирование в исследованиях и проектировании станков. М., "Иашиностроение", 1978, с.79-84 (прототип).
805353
Составитель Л. Терехов
Редактор Л. Копецкая Техред А. Бабинец Корректор Г. Назарова
Заказ 1О905/73 Тираж 75б Подписное
ВННИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
