Способ автоматического управления процессом врезного шлифования

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>952555 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 150181 (21) 3235255/25-08 с присоединением заявки ¹" (23) ПриоритетОпубликовано 230882. Бюллетень ¹31

Дата опубликования описания 250882

Р1 М К з

В 24 В 51/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 9. 08 (088. 8) 3.A. Горель ников, В.С. Земсков, К.М. Ко ю1сов;

Л.Я. Макаровский, В.Н. Михелькевич, A.Н Ьловяннийов, Ю.А. Чабанов и А.Я. Юсин

1 (72) Авторы изобретения

Куйбышевский политехнический институт им. В.В. Куйбышева и Четвертый государственный подшипниковый завод (71) Заявители (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ВРЕЗНОГО ШЛИФОВАНИЯ 1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионном станкостроении, например, на внутришлифовальных и координатно-шлифовальных станках.

Известен способ управления рабочим циклом поперечной подачи, включающий этап чернового шлифования, скорость подачи на котором регулируется в зависимости от параметров системы СПИД, а на этапе чистового шлифования — по экспоненциальному закону (1) .

Недостатком способа является существенная нестабильность:процесса обработки по скорости съема металла и мощности резания на этапе чернового шлифования в условиях вариации режущей способности шлифовального круга и жесткости системы СПИД, что приводит к недоиспользованию станка и режущей способности круга.

Целью изобретения является повышение производительности процесса и точности обработки деталей.

Поставленная цель достигается тем, что на этапе чернового шлифования скорость поперечной подачи устанавливают по заданному уровню предельно допустимой по стойкости круга мощности шлифования, а на этапе чистового шлифования начальное и конечное значение экспоненты регулируют по жесткости системы СПИД и шероховатости, обработанной поверхности, а постоянную времени экспоненты задают по пре- . дельно допустимой температуре в зоне шлифования.

На фиг.1 изображены графики изменения мощности шлифования и скорости перемещения поперечного суппорта станка за полный цикл обработки детали, на фиг.2 — блок-схема устройства.

Рабочий цикл осуществляется следующим образом.

Во время быстрого подвода t8„ идет перемещение суппорта со скоростью быстрого подвода Чб„ . При касании шлифовальным кругом обрабатываемой детали мощность шлифования увеличивается, а скорость подачи автоматически снижаетсЯ со скоРости 78а до уровня скорости чернового шлифования, определяемой режущей способностью шлифовального круга. На участке чернового шлифования (и-t<) идет обработка изделия при поддержании постоянной мощности шлифования Р „=

=const На этом участке скорость суппорта Vc (й) устанавливается в соответствии с законом управления, 952555

20 учитывающим ошибку регулирования от изменения жесткости, упругой системы СПИД, режущей способности круга и других возмущений. В момент времени Ъ начинается этап чистового шлифования и скорость перемещения суппорта Ч начинает изменяться по экспоненциальной зависимости

Чс со " Р, т 11 где V — начальная скорость, .о

--постоянная времени экспонен- 1О ты, характеризующая темп сниже-: ния интенсивности съема металла.

Процесс обработки иэделия заканчивается при скорости Ч . На этапе чистового шлифования мощность

Рц„ изменяется в соответствии с темпом снижения скорости Ч, состояния системы СПИД и режущих свойств круга. Время t < соответствует окончанию цикла обработки и отскоку шлифовального круга от детали.

Устройство управления состоит иэ регулятора 1 мощности с пропорционально-интегральной дифференциальной зависимостью выходного напряжения от входного, для чего обратная связь выполнена на резисторах 2,3 и конденсаторах 4,5. Задатчик 6 интенсивности имеет зкспоненциальную зависимость выходного напряжения gg от входного - обратная связь выполнена на резисторе 7 и конденсаторе

8. На входе регулятора 1 мощности. алгебраически суммируются сигналы с датчика 9 мощности и задатчика З5

10 мощности шлифования, для чего во входной цепи регулятора мощности установлены резисторы 11 и 12. Задатчик 6 интенсивности по одному входу через резистор 13 соединен с задатчи-4О ком 14 уровня скорости, а по второму входу посредством резистора 15 соединен с эадатчиком 16 начального и конечного значений уровней скорости на участке чистового шлифования.

Задатчики 10 и 14 получают питание 45 от стабилизатора 17.

Сигналы с регулятора 1 мощности и задатчика 6 интенсивности подаются на регулятор 18 ЭДС двигателя поперечного суппорта посредством. контактов реле Р1 и Р2, в качестве которых используются, в частности, бесконтактные элементы. Регулятор 18 ЭДС имеет пропорционально-интегрально-дифферен-. циальную зависимость выходного напряжения от входного, для чего обратная связь выполнена на резисторах 19,20 и конденсаторах 21, 22. На вход регулятора 18 ЭДС приводного двигателя сигнал с регулятора 1 мощности подает-зО ся через резистор 23, а с задатчика интенсивности — через резистор 24.

Выход регулятора 18 ЭДС двигателя поперечного суппорта соединен с входом управляемого усилителя 25 мощнос-65 ти. Приводной электрический двигатель поперечного суппорта представлен звеньями 26 и 27, причем входной величиной звена 26 является напряжение на зажимах якоря, а выходной ток двигателя. Выходной величиной двигателя поперечного суппорта явля-. ется частота вращения й?

Датчик 28 напряжения формирует сигнал, пропорциональный напряжению на якоре двигателя поперечного суппорта. Датчик 29 тока формирует сигнал, пропорциональный нагруэочному току двигателя поперечного суппорта. Во входных цепях датчиков 28 и 29 соответственно установлены резисторы

30 и 31, а в цепях обратных связей— резисторы 32 и 33. Выходные напряжения датчиков 28 и 29 алгебраически суммируются на входе датчика 34 ЭДС двигателя поперечного суппорта, для чего выходы датчиков-28 и 29 соединены с входом датчика 34 посредством резисторов 35. В обратной связи датчика 34 ЭДС установлен резистор 36, а выход датчика ЭДС связан с входом регулятора ЭДС резистором 37. Приводной двигатель через редуктор и меха.низм 38 поперечной подачи перемещает поперечный суппорт 39 в процессе обработки иэделия 40. Шлифовальный круг

41 приводится во вращение двигателем шлифовального круга 42, потребляемая мощность которого измеряется датчиком 9 мощности.

Устройство работает следующим образом.

С началом цикла срабатывает реле

Р1, обеспечивая подключение регулятора 1 мощности к регулятору 18 ЭДС приводного двигателя поперечного суппорта. Регулятор 18 ЭДС настраивается либо на оптимум по модулю, либо на симметричный оптимум в зависимости от требований к быстродействию.

При настройке на оптимум по модулю перерегулирование частоты вращения двигателя поперечного суппорта не превышает 4,3Ъ, а вйходная величина в первый раз достигает установившегося значения .через время в 4,7 раза превышающее малую постоянную . времени При настройке на симметричный оптимум перерегулирование частоты вращения двигателя поперечного суппорта не превышает 43%, а время первого достижения выходной величиной установившегося значения превышает в 3;1 раза малую постоянную времени. До момента касания шлифовального круга 41 с изделием 40 сигнал с датчика 9 мощности имеет небольшое значение, за счет чего выходной сигнал регулятора мощности имеет наибольшее значение, а подвод суппорта осуществляется на большой скорости 6ц . С началом процесса шлифования изделия возрастает сигнал на выходы

952555

Формула изобретения

15.

Способ автоматического управления процессом врезного шлифования, вклю чающий этап чернового шлифования, скорость подачи на котором регули»

20 руется в зависимости от параметров состояния системы СПИД, а на этапе чистового шлифования - по экспонен» циальному закону, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше25 ния производительности процесса и точности обработки деталей, на этапе чернового. шлифования скорость подачи устанавливают по заданному уровню предельно допустимой по стойкости

З0 круга мощности шлифования, а на этаrie чистового шлифования начальное и конечное значение экспоненты регулируют по жесткости системы СПИД и шероховатости обработанной поверхности, а постоянную времени экспоненты задают по предельно допустимой температуре в зоне шлифования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1; Йихелькевыч В.H. Автоматйческое управление шлифованием, "Маши ноЬтроение", 1975, с.80-141.

Ю датчика 9 мощности, уменьшается сигнал на выходе регулятора 1 мощности, что приводит к пойиженню скорости подвода суппорта до значения V .

При черновом шлифовании изделия поддерживается заданная мощность шлифования, устанавливаемая задатчиком

10 мощности шлифования. При черновой обработке изделия реле Р2 отключено, а выходное напряжение задатчика 6 интенсивности имеет наибольшее значение соответствующее положению задатчика

14 скорости. Начальное V<< и конечное V значения скоростей устанавлиGk ваются задатчиком 16. В процессе черновой обработки изделия выход задат чика б интенсивности отключен реле

Р2 от регулятора 18 ЭДС. Следовательно, на этапах быстрого подвода суппорта и чернового шлифования система управления процессом врезного шлифования замкнута по мощности шлифования и.поддерживает на заданном значении мощность шлифования.

С началом этапа чистового шлифования отключается реле Р1 и . включается реле Р2. При этом с по мощью реле Р1 выход регулятора 1 мощности отключается от входа регулятора 18 ЭДС двигателя. Выходное напряжение задатчика б интенсивнос- ти с включением реле Р2 уменьшается по экспоненциальной зависимости определяемой элементами 7 и 8, и подается на вход регулятора 18 ЭДС двигателя. На этапе чистового шлифования скорость двигателя поперечного суппорта снижается по экспоненциальной зависимости. В качестве внутренней обратной связи на этапах быстрого подвода, черновой и чистовой обработках изделия используется обрат ная связь по противо ЭДС двигателя поперечного суппорта. м ,РРабота схемы описана применительно к контактным элементам Р1 и Р2 только для пояснения принципа работы. В качестве контактов используют.ся аналоговые ключи, управляемые от5. бесконтактных переключающих усте. ройств при перемещении поперечного суппорта.

Использование предлагаемого способа позволяет одновременно повысить и точность и производительность обработки тел вращения, например подшипниковых колец на врезных шлифовальных автоматах.

952555

Составитель B. Жиганов

Редактор И. Николайчук Техред М.Гергель Корректор М. Демчик

Заказ 6147/22 Тираж 886 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r, ужгород, ул. Проектная,