Способ управления процессом механической обработки

 

Союз Советских

Социалистически»

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 1>967773 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 19.06. 81(21) 3302596/25-08

t$1) М. Nll.3 с присоединением заявки М

В 23 Q 15/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.10.82. Бюллетень Мо 39

Дата опубликования описания 23.10.82 (53) УДК 621.91 (088.8) (72) Авторы изобретения

A. В. Гришкевич, И.Л. Цымбал, С. Н. Скребец, A. С. Пономарев, В. Г. Евтухов, В. A. Ocu и В.М. Компаниец ) оп . ы: AH (71) Заявитель

Харьковский ордена Ленина политехнический и ститфИБЛИ0Пз"" им. В. И. Ленина (54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в металлорежущих станках, снабженных системами активного контроля размеров.

Известен способ обработки, согласно которому резцу сообщают колебательные движения в направлении подачи, в результате чего улучшаются условия резания, поскольку происходит дробление стружки f1).

К недостаткам этого способа относится увеличение пути инструмента, что приводит к снижению его стойкости. Кроме того, наличие колебательных движений инструмента ограничивает возможности использования систем активного контроля.

Колебания инструмента вынуждают удалять контрольное устройство от зоны обработки и измерять текущий размер детали с помощью, например, лазерной.систеьха, в которой луч свето- вого потока диаметром 0,5 мм отражается от поверхности заготовки и, фокусируется на фотосопротивлении, расположенном в фокальной плоскости (2 ).

Изменение радиуса обрабатываемой заготовки вызывает соответственное перемещение светового пятна, а его. изображение изменяет свое первоначальное положение на фотосопротивлении. 3а счет этого осуществляется подача сигнала управления в систему управления и происходит коррекция положения режущего инструмента.

К недостаткам способа следует от- . нести трудность контроля при образовании сливной стружки, а также запаздывание внесения коррекции в.траекторию движения инструмента.

Цель изобретения — повышение точности обработки на станках с ЧПУ, снабженных адаптивной системой управления.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу адаптивного управления процессом механической обработки, включающему замер обрабатываемой поверхности и подачу сигнала рассогласования на исполнительное. устройство, корректирующее траекторию движения инструмента, инструменту совместно с,измерительным бес» контактным наконечником, расстояние от которого до оси центров станка в процессе обработки поверхности остается постоянным, периодически сообщают возвратные колебательные

967773

На фиг. 2 представлена схема полу- . чения информации о текущих размерах поверхности при А = 3 об, Ь 0,5 об.

Движение В осуществляет от точки а до

50 до точки с, движение C - от точки dt

I до точки е, движение D — от точки е до точки Е, движение Е - от точки а до точки e ..

Дальнейшее движение инструмента при его перемещении вдоль детали производят аналогичным образом.

На фиг. 3 представлена схема при

А = 4 об, Ь = 0,5 об движение В осуществляется от точки до точки

Ъ через точку j и точку m„ движение

С вЂ” от точки п до .точки î, движение

D.- от точки о до точки j, движение

E — от точки m до точки Ъ .

На фиг. 4 представлена схема при

65 А = .4 об, Ь = 1 об. Движение В осудвижения и одновременно контролируют размер обработанной поверхности по изменении давления воздуха в пневмосистеме, зависящего от зазора между деталью и наконечником, при этом повторный проход по эамеренному участку осуществляют с корректированным положением инструмента а временной интервал. контроля изменения давления воздуха пневмодатчиком определяют по зависимости

Я k"Ь А k

«„< —,, (i) п к и где t„- время k-.ого измерения размера детали, мин,"

k — - номер измерения; скорость вращения детали, об/мин

А — коэффициент, показывающий за сколько оборотов заготовки производят одно измерение текущего размера детали, об;

Ь вЂ” величина участка, на котором . производят измерение размера детали, об.

Наложение колебаний на инструмент вызывает дробление стружки, что улучшает условия обработки. Связь колебаний инструмента и наконечника пневмодатчика дает возможность приблизить контроль к зоне резания. Измерение размера обработанного участка поверхности при возвратном колебательном движении позволяет вносить коррекции положения инструмента на повторный проход по замеренному участку, т.е. осуществлять управление без запаздывания, что повышает точность обработки.

На фиг.,1 представлена схема способа адаптивного управления процессом механической обработки с наложением колебаний на инструмент и бесконеактным контролем l размера обрабатываемой поверхности; на фиг. 2 — 4 - схеьы получения информации о текущих размерах детали; на фиг. 5 .- график периодичности замеров текущих значений получаемого диаметра.детали.

В процессе обработки деталь 1 (фиг. 1) получает вращательное движение V, а резец 2 — подачу 5„

Кроме того, на резец 2 периодически накладываются возвратные колебания

P(t). Они сообщаются через жестко фиксированное коромысло 3 резцу 2.

Инструмент, получив возвратное колебание на 1/2 оборота, возвращается на обработанную. поверхность, а за время следующего полуоборота производят замер диаметра детали s этом сечении, что осуществляется контролем изменения давления в пневмосистеме, эависяцего от зазора между обработанной поверхностью детали и наконечником бесконтактного пневмодатчика, так как расстояние от оси центров станка до торца сопла пневмодатчика 4 (фиг. 1) остается постоянным 1 const, то изменение диаметра обработанной поверхности вызывает соответствующее изменение зазора. После замера диаметра возврат инструмента закан-. чивается, автоматически вносится коррекция положения инструмента и

10 производится повторный проход по замеренному участку, поверхности, чем достигается повышение точности обработки. Частота колебаний регламентирует периодичность измерения

15 размеров детали и зависит от кон- кретных. условий обработки. В формуле (1) она задается коэффициентом А, показывающим на сколько оборотов заготовки производят одно измерение текущего диаметра детали и принимающим значением 3, 4, 5 и т.д. оборотов на одно измерение. С увеличением коэффициента A уменьшается длина пути инструмента, что дает воэможность регулировать точность обработки с адаптивным управлением и стойкость инструмента.

Амплитуда колебаний равна удвоенному значению продольной подачи.

Сравнение значений диаметра по всей длине детали позволяет контролировать форму обрабатываемой поверхности. Параметр Ь. в формуле (1) показывает величину участка, на котором производят измерения текущего днаметра поверхности.

Обозначим движение инструмента с продольной подачей буквой В, возвратное движение инструмента по необработанной поверхности при наложении

40 колебаний-С, возвратное движение инструмента при наложении колебаний по обработанной поверхности, при котором производят замер диаметра поверхности,-О, повтоРный проход

45 по замеренному витку-Е.

967773

Формула изобретения

А k -Ь Аk с кс

n* n*

25 k зо и*-!

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе м 1; Авторское свидетельство СССР Р 431967, кл. В 23 В 1/00, 1974.

45 2. Shi ra i sb i M., IIebara К. InProcess Cont;rol of Workpiece DImension in Turning, CIRP Ann, 1979, 28, Р 1, 333-337. йЮФ

Vp ществляется от точки р до точки с через точку r и точку s, движение

С вЂ” от точки q до точки г движение 0 — от точки s до точки u „ движение Š— от точки р до точки е .

Cxesea получения информации о текущих размерах поверхности и движения инструмента при других значениях коэффициентов A и Ь строятся аналогичным образом.

Учитывая время обрабатывания пневмодатчика, которое составляет 0,1 с накладываются ограничения на скорость резания, чтобы время движения инструмента по обработанной поверхности не оказалась меньше .времени срабатывания пневмодатчикаг для Ь = 0,5 об V 4 0,33 ПД м/мин для Ь = 1,0 об - Ч а 0,66 ПД м/мин где D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

На фиг. 5 представлен график периодичности замеров текущих значений получаемого диаметра детали при значениях A =- 3 об, Ь = 0,5 об (фиг. 2). По оси абсцисс откладывается время в минутах от начала обработки, цена деления — время одного оборота. По оси ординат отмечает.оя вид работы датчика отклонений раэмеровг включен или выключен. Периодическое включение датчика дает возможность фиксировать изменения диаметра детали только на обработанном участке поверхности.

Таким образом, наложение колебаний на инструмент и измерение размера при возвратном колебательном движении позволяет осуществить повышение точности управления процессом механической обработки.

Экономический эффект достигается исключением запаздывания сигнала при адаптивном управлении, повышающе точность механической обработки и стабильность технологического процесса, что позволяет-уменьшить припуски на обработку и увеличить производительность обработки.

Способ управления процессом механической .обработки, при котором резцу сообщают колебательные движения в направлении подачи, измеряют размер обработанной поверхности детали с помощью бесконтактного измерительного устройства и используют результат измерения для корректиро10 вания траектории движения инструмента, о т л и ч а- ю шийся тем, что, с целью повыаения точности обработки, измерительному устройству сообщают колебательные движения

15 совместно с резцом, измерение осуществляют при его возвратном движении, а корректирование траектории . движения инструмента осуществляют перед его повторным проходом по измеренному участку поверхности, при этом временной интервал контроля устанавливают по зависимости: время k-го измерения размера детали, мин; номер измерения; скорость вращения детали, об/мин; коэффициент, показывающий за сколько оборотов заготовки производят одно измерение текущего размера детали, об; величина участка, на котором производят измерение размера детали, об.

967773

S л nt

Фиа3

Фиг.8

Фиг.4

Вид

Ра """ датчика

Внл

Выал.

1 85 1Хб 769,fìèì

7l 73 и пТГп 710

put.5

Составитель В. ВлодавсКий

Редактор А ° Козориз Техред Ж.Кастелевцч Корректор. 1. Шароши

Заказ 7983/25 Тираж 750 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

I ! !

1 1

1 I

I ! !

1

1 I ! I I о!

I

I! I

I .!

I ф

1 !

1 I