Система числового программного управления с постоянной скоростью резания для токарно-винторезных станков

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>978102 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 040681 (21) 3296400/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.82. Бюллетень ¹ 4 4

f$)) + Кд 3

G 05 В 19/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621,503. . 55 (088. 8) Дата опубликования описания 30.1 1 82 (72) Авторы изобретения

Г.В. Логинов и A.Â. Кузьмин (71) За яв итель

Ульяновский политехнический институт (54) CHCTEHA ЧИСЛОВОГО ПРОГРЫ4ННОГО УПРАВЛЕНИЯ

С ПОСТОЯННОИ СКОРОСТЬЮ РЕЗАНИЯ ДЛЯ ТОКАРНОВИНТОРЕЗНЬ1Х СТАНКОВ

Изобретение относится к автоматическому управлению и вычислительной технике и может быть использовано для программного управления работой токарно-винторезных станков с стабилизацией скорости резания.

Известна система автоматического поддержания постоянства скорости резания, содержащая потенциометрический датчик положения суппорта, подключенный к тахогенератору, вал которого механически связан с якорем двигателя, приводящим во вращение шпиндель станка, потенциометрический датчик положения суппорта подключен к входу усилителя, с которым соединен также задатчик начальной скорости двигателя шпинделя, а выход усилителя подключен к обмотке возбуждения шпинделя 11).

Однако система недостаточно надежна, так как в качестве датчика положения суппорта используется по|тенциометр, который является, как правило, многооборотньм, а такие потенциометры имеют низкую надежнссть. Кроме того, этот потенциометр располагается в непосредственной близости к зоне обработки дета ахеи, что еще более снижает его надежность.

Кроме того, систему нельзя использовать совместно с системами числового программного управления (ЧПУ) станками, так как существующие системы ЧПУ, как правило, не имеют датчиков положения суппорта, а установка потенциометрического датчика усложняет кинематику станка и требует применения дополнительных преобразований аналогового сигнала датчика в цифровой код, так как системы

ЧПУ работают с двоичным кодом.

Связь системы ЧПУ с системой автоматического подцержання постоянства скорости резания затруднена вследствие того, что при работе этой системы требуется ручная операция установки начальной скорости вращения шпинделя в зависимости от диаметра обрабатываемого иэделия с помощью потенциометрического эадатчи- ка, а автоматизация этой операции представляет значительные технические трудности. Кроме того, большинство существующих систем ЧПУ работает в комплексе со станками, оснащенными не регулируемьвли двигателями пос30 тоянного тока, а асинхронными двига978102

З56полятор 3, первый RS-триггер 4,блок

5 синхронизации, делитель б импульсов, Фотосчитывающее устройство 7, регистр 8 ввода, первый дешифратор

9, дешифратор 10 адреса, усилитель

4р 11 шагового привода, генератор 12 тактовых импульсов, реверсивный счетчик 13, устройство 14 сравнения кодов, элемент И 15, второй RS-триггер 16, счетчик 17 управления, вто45 рой дешифратор 18, второй регистр

19, мулътиплексор 20, формирователь

21 опорного кода, элемент 22 задержки, первый элемент ИЛИ 23, сумматор 24, блок 25 определения момента изменения кода, второй элемент

ИЛИ 2б, устройство 27 управления AKC.

Функциональная схема блока 5 синхронизации состоит из первого элемента И 28, одновибратора 29, триггера 30, второго элемента И 31, третьего элемента И 32, функциональная схема-блока 8 состоит из регистра числа РГ-33 и регистра РГ-34 адреса, в то же время Функциональная схема блока 7 состоит из лентопро60 тяжкого механизма 35 и узла 36 считывания. Функциональная схема блока

20 (мультиплексора) состоит из дешифратора 37, элемента И 38, элемен та ИЛИ 39, а функциональная схема б5 блока 25 (определения момента изтелями переменного тока с автоматической коробкой скоростей (AKC), при. водящими во вращение шпиндель станка, при этом изменение скорости вращения шпинделя производится переключением степеней AKC управляемой двоичньм кодом, а выходным сигналом известной системы, с помощью которого управляют скоростью вращения шпинделя станка, является напряжение, использование которого для управления 10

AKC и&возможно.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство числового программного управления Н22-1M (.2), 15

Наиболее существенным недостатком этого устройства является невозможность поддерживать скорость резания при совместной ее работе со станками токарно-винторезной группы постоянной.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей системы за счет стабилизации скорости резания при его совместной работе со станками токарно-винторезной группы, Поставленная цель достигается тем, что в систему числового программного управления с постоянной скоростью резания для токарно-винторезных станков, содержащую пульт

Оператора и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель импульсов, блок синхронизации, фотосчитывающее устройство, первый дешифратор, интерполятор, блок объединения и первый RS-триггер, выходом подключенный к второму входу блока синхронизации, второй выход которого через регистр ввода соединен с вторым входом интерполятора, третьим входом подключенного к второму входу делителя, четвертым входом — к первому выходу дешифратора адреса, пятым входом — к первому выходу пульта оператора, выход дешифратора кода ввода соединен с

R-входом первого RS-триггера, введены реверсивный счетчик, блок определения момента изменения кода, счетчик управления, элемент задержки, и последовательно соединенные формирователь опорного кода, мультиплексор, блок сравнения кодов,, элемент И, регистр, сумматор, первый элемент ИЛИ и устройство управления автоматической коробкой скоростей и последовательно соединенные второй дешифратор, второй элемент ИЛИ и второй ВБ-триггер, выход которого подключен к втброму входу элемента И, второй вход через элемент задержки к выходу элемента И, третьим входом соединенного с выходом делителя импульсов и входом счетчика управ-. ления, выход которого подключен к входу дешифратора и второму входу мультиплексора, первый вход реверсивного счетчика соединен с первым выходом пульта оператора, с входом блока объединения и вторым входом второго элемента ИЛИ, вторые входы с вторыми выходами интерполятора и с первыми входами усилителя, выход — с вторым входом блока сравнения кодов, третий вход — с вторым выходом пульта оператора и с шестью входом интерполятора, третьи выходы которого подключены к вторым входам усилителя, третий выход пульта оператора соединен с вторым входом ° сумматора, .второй и третий входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с вторым выходом дешифратора адреса и с четвертым выходом интерполятора, а выход регистра

1 через блок определения момента изменения кода — с седьмым входом интерполятора.

На фиг.1 показана ФУнкциональная схема предлагаемой системы; на фиг.2 — график зависимости числа оборотов шпинделя от радиуса обрабатываемого изделия; на фиг.3 — схема блока синхронизации; на фиг.4 схема регистра ввода; на фиг.5 фотосчитывающее устройство; на фиг.б — мультиплексор, вариант выполнения; на фиг.7 — функциональная схема блока определения момента из- менения кода.

Система состоит из пульта 1 оператора, блока 2 объединения, интер978102 менения кода) состоит из одновибраторов 40, элементов ИЛИ 41, одновиб. ратотэа 42.

Система работает следующим образом.

При включении напряжения питания системы все элементы памяти, входящие в ее состав, устанавливают в исходное состояние, при этом триггер

4 устанавливают в нулевое состояние, а триггер 16 — в единичное, Затем выводят суппорт станка в ручном режиме, задаваемом на пульте 1, в нулевую точку, т,е. точку, относительно которой программируются все перемещения суппорта станка, координаты этой точки набраны на декадных переключателях, расположенных на пульте 1 и по сигналу, формируемому в пульте, подготавливают систему к работе по программе. Отработку программы начинают путем формирования в пульте 1 сигнала Пуск ,который c его выхода подают на вход интерполятора 3 и синхровход реверсивного счетчика 13. При этом координаты нулевой точки, т,е. координаты Х и Я, переписывают с второго выхода пульта 1 в интерполятор 3 и реверсивный счетчик 13, причем в интерполятор 3 переписывают обе координаты нулевой точки, т.е. продольную координату Е и поперечную

Х, в реверсивный счетчик 13 — только одну поперечную координату Х, нулевой точки> сигналом Пуск, который подводят íà S-вход триггера 4 с выхода пульта 1 через блок 2.и перебрасывают триггер 4 в единичное состояние, разрешающее работу блока

5. В блоке 5 вырабатывают сигнал включения перемещения перфоносителя в фотосчитывающее устройство 7, который подают с выхода блока 5 на вход устройства 7. При движении перфоносителя:-на выходе устройства 7 формируют построчно геометрическую, технологическую и адресную информацию и передают ее в параллельном двоичном коде на установочный вход регистра 8 ввода и вход первого дешифратора 9, а на выходе устройства

7 вырабатывают синхросигналы строк, которые подают на вход блока 5, По синхросигналам строк в блоке 5 формируют из ряда импульсных последовательностей, которые вырабатываются в делителе 6 из выходной частоты генератора 12 синхросигналы записи, Эти синхросигналы записи подают с выхода блока 5 на синхровход регистра 8, в который построчно и записывают геометрическую, технологическую и адресную информацию первого кадра обработки, Каждый кадр обработки на перфоносителе заканчивают маркером конца кадра, появление на

6S выходе устройства 7 кода этого маркера дешифруется дешифратором 3, на выходе которого при этом вырабатывают сигнал Конец ввода . Сигнал с выхода дешифратора 9 подают на

R-вход триггера 4 и устанавливают его этим сигналом в нулевое состояние, которым блокируют работу блока

5. При этом на выходе блока 5 формируют запрещающий сигнал, прекращающий перемещение перфоносителя в устройстве 7, а на выходе блока 5 блокируют выработку синхросигналов записи для регистра 8; Таким образом, сигналом Конец ввода фикси руют момеьт окончания процесса перезаписи информации кадра обработки с перфоносителя в регистре 8, на втором выходе которого к этому моменту времени находится вся числовая (геометрическая и технологическая) информация считываемого кадра, а на выходе — адресная информация кадра. Сигнал Конец ввода с выхода дешифратора 9 подают также на вход интерполятора 3, в буферную память кОторого по этому ,сигналу переписывают всю числовую

1 . информацию с регистра 8, поступающую с его третьего выхода на второй вход интерполятора 3, по адресам, подаваемым на вход Четыре интерполятора 3 с выхода один дешифратора 10 адреса, с помощью которого дешифруют адресную информацию кадра, поступающего на вход дешифратора 10 с выхода регистра 8. По окончании процесса записи в буферную память интерполятора 3 информации первого кадра обработки в нем формируют сигнал Конец отработки кадра (КОК), за время которого переписывают информацию первого кадра обработки в рабочую память интерполятора 3, Сразу же после окончания записи информации в рабочую память интерполятора 3 начинают отработку введенного кадра программы, т,е. обработку детали. Одновременно с обработкой первого кадра программы в регистр 8, а затем и в освободившуюся буферную память интерполятора 3 вводят информацию второго кадра программы, так как сигналом КОК, который с выхода интерполятора 3 подают через блок 2 на S-вход триггера, устанавливают триггер 4 в единичное состояние, обеспечивая этим считывание с перфоносителя второго кадра обработки.

По окончании процесса отработки первого кадра программы вновь форми- руют сигнал K(. K, после окончания которого производят отработку второго кадра программы, записанного в. рабочую память интерполятора 3, а в это время в его буферную память вводят следующий кадр обработки. Та978102 кой процесс записи информации с перфоносителя в интерполятор 3 обеспечивает непрерывную обработку детали на протяжении всей программы без остановок по кадрам, Ввод, перепись и обработку информации производят по синхросигналам, которые вырабатываются в делителе 6 из выходной час тоты генератора 12 и передаются с выхода два делителя 6 на вход три интерпОлятора 3. При отработке введенного кадра программы в интерполяторе 3 формируют соответствующие технологические команды, которые подают на станок и производят вычисление траектории движения режущего инструмента, подаваемую в виде число-импульсного кода, по двум каналам X (выходы +Х и -Х) и Z (выходы +Z -Е) интерполятора 3 на г усилители 11, запитывающего шаговые приводы, приводящие в перемещение суппорт токарного станка, в резцедержке которого укреплен инструмент„

Перемещение суппорта осуществляют в двух направлениях по оси Е, т,е, вдоль обрабатываемой детали и по оси Х вЂ” поперек обрабатываемой дета ли, на расстоянии, пропорциональном числу импульсов на соответствующих выходах интерполятора 3. Причем перемещению суппорта к центру шпинделя соответствуют импульсы на вы,ходах -Х и -Е, а от центра шпинделя

+Х и +Е, Поскольку каждому единичному перемещению суппорта станка соответствует один импульс на Z-выходе Глли Х интерполятора 3, то на выходе реверсивного счетчика 13, суммирующий счетный вход которого соединен с выходом +Х интерполятора 3, а вычитающий с выходом -Х интерполятора 3, присутствует все время код текущего радиуса обработки детали, так как при движении станка в ту или другую сторону от нулевой точки по оси X на определенное количество шагов такое же количество импульсов соответственно считывается или суммируется с кодом нулевой точки, от которой программируются и.осуществляются все перемещения суппорта станка и координата Х, которая первоначально записана в счетчик 13, Рассмотрим более подробно работу отдельных блоков системы, При включении системы в делителе

6 формируется разрешающий потенциал на все время работы системы, который с его первого выхода подают на вход элемента И 28, При поступлении на S-вход триггера 4 запускающего импульса он устанавливается в единичное состояние, которое является для элемента И 28 разрешающим, При этом на выходе И 28 формируют сигнал включения лентопротяжно:-.о устройства 7, по переднему фронту этого сигнала срабатывает одновиб ратор 29, на выходе которого форми1гуют короткий импульс, устанавливающий триггер 30 в нулевое состояние. Одновременно с установкой триггера 30 в нулевое состояние начинается перемещение перфоленты в устройстве 7. На перфоленте строками, расположенными перпендикулярно ее движению, в виде отверстий закодированы адресная и числовая информация, необходимая для обработки детали в данном кадре. Каждая строка на перфоленте означает код либо адреса, либо числа, причем сначала идет адресная строка, а затем числовая, относящаяся к первой, адресной строке, Напротив каждой строки на перфоленте пробивается отверстие, Эти отверстия образуют синхродорожку, и при движении перфоленты одновременно со считыванием кода строки с перфоленты, который формируют на выходе устройства 7, формируют синхроимпульс считывания путем считывания сигнала с синхродорожки. Синхросигналы формируют на выходе устройства 7 и подают в блок 5 на его второй вход. Так как на перфоленте сначала идет адресная, а затем числовая строка, то после начала движения перфоленты первым, третьим и т.д., т.е. нечетным, синхроимпульсами являются синхроимпульсы, отмечающие адресные строки, вторьгл, четвертым и т.д., т.е, четным, сикхроимпульсами отмечают числовые строки. Разделение синхросигналов на адресные (нечетные) и числовые (четные) осуществляют с помощью триг

4О гера 30, элементов И 33 и 32, Как указывалось выше, к началу движения перфоленты триггер 30 устанавливается в нулевое состояние и при этом его выходными сигналам". элеглент И 31 закрыт, а элемент И 32 открыт„ таким обра=.oì, первый синхросигнал проходит . †."-re ;емент И 32, а так как он поступает и на счетный вход триггера 30, то своим задним фронтом он переводит триггер 30 в единичное состояние. При этом второй синхроимпульс проходит через элемент И 31 и также задним фронтом перебрасывает триггер.30, Таким образом, на выходе элемента И 32 формируют синхросигналы адреса, а элемента И 31 — синхросигналы числа, С выходов элементов И 31 и 32 синхросигкалы, объединенные в шину, подают на синхровход регистра 8 ввода, где используются для записи адресной и числовой информации, поступающей на установочный вход регистра 8 с выхода устройства 7 ° По окончании записи в регистр 8 информации кад65 (ра, триггер 4 переводят в нулевое

1 состояние, которым запрещают работу элемента И 28. При этом на выходе элемента И 28 формируют запрещающий сигнал, что приводит к остановке перемещения перфоносителя в устройстве 7, т.е, остановке лентопротяжного механизма, и на этом ввод кадра заканчивается.

Регистр 8 ввода работает следующим образом.

Вся числовая и адресная информация поступает на установочные входы регистра 33 и регистра 34 построчно, т.е. в виде параллельных двоичных кодов, разделенных промежутками времени. Одновременно с этой информацией на сихровходы регистра 33 и регистра 34 поступают сигналы с синхродорожки, которые синхронизированы во времени с поступлением на установочные входы регистров информации, причем на регистр адреса

RG-34 поступают синхроимпульсы, соответствующие дорожкам перфоленты с адресной информацией, а на регистр числа RG-33 синхроимпульсы силовых дорожек перфоленты, При этом в регистр числа RG-33 записывается вся числовая информация вводимого кадра, а в регистр адреса RG 34 — адресная. После окончания процесса записи информации в регистре ввода РВ 8 который фиксируется сигналом . Конец ввода, формируемым дешифратором 9, на выходе регистра RG-33 находится нся числовая, а на выходе регистра RG 34 — вся адресная информация вводимого кадра. Числовая информация с регистра RG 33 по сигналу Конец ввода, подаваемому с дешифратора 9 на вход Четыре

:И-3 (синхровход), переписывается в буферную память И-3 по адресам, установленным на выходе дешифратора

10 адреса в соответствии с адресной информацией, поступающей на него с регистра адреса RG-34, и подаваемым на адресный вход, вход Шесть И-3

Фотосчитывающее устройство 7 работает следующим образом.

Сигнал включения лентопротяжного механизма, подаваемый с блока 5, с выхода включает лентопротяжный механизм, который начинает перемещать перфоленту с пробитыми на ней отверстиями относительно узла 36 считынания. В узле считывания перфолента движется между источником света и фотоприемником. Конец кадра на перфоленте маркируется кодом Конец ввода, этот код дешифрируется с помощью дешифратора 9, который при появлении маркера конца внода выдает на своем выходе импульс, перебрасывающий триггер 4 в нулевое состояние, которое прекращает выдачу с блока 5 синхрониза10 ции на лентопротяжный механизм сиг- нала Включение, Это приводит к остановке лентопротяжного механизма и прекращению считывания с перфоленты информации. Считывание следующего кадра обработки производится аналогичным образом при поступле. нии на S-вход триггера 4 запускающего импульса, приводящего к формированию на выходе разрешающего curt0 нала на включение лентопротяжного механизма.

На дешифратор 37 подают со счетчика 17 упранляющие коды, в зависи. мости от которых на одном из выходов дешифратор 37 формируют разрешающий сигнал, на других его выходах н это время присутствует запрещающий сигнал. Разрешающим сигналом с дешифратора 37 открывают один из эле20 ментов И 38, на который подают опор1 ,ные коды с формирователя 21 (на каж. дый элемент И 38 — один опорный код), при этом код, подаваемый на открытый элемент И 38, проходит через него и через элемент ИЛИ 39 на вход устройства 14 сравнения.

Таким образом, через мультиплексор

20 на вход устройства 14 проходит опорный код формирователя 21, опре,деляемый кодом счетчика 17, а так ,как код счетчика 17 все время изменяется, то на устройстне 14 с формирователя 21 вызываются последовательно нсе опорные коды, набранные в нем.

Блок 25 определения момента изменения кода работает следующим образом.

На входы одновибраторов 40 поЩ дают выходной код регистра 19, изменение которого можно рассматривать как появление хотя бы в одном из разрядов этого кода нуля или единицы, что приводит к появлению на

45 входе хотя бы одного иэ одновибраторон 40 перепада напряжений. Одно вибраторы 40 срабатывают от этого перепада напряжений и на их выходах .при этом формируют короткий импульс, который пройдя через элемент ИЛИ 41 запускает одновибратор 42, вырабатывающий на сноем выходе импульс, длительностью, равной времени переклю.чения скорости в автоматической коробке скоростей станка. Этот импульс подается с выхода блока 25 на вход интерполятора 3 (вход блокировки подач) и останавливает на время своего действия перемещение суппорта станка.

Известно, что скоростью резания ,при обработке на токарных станках является скорость, с которой точка соприкосновения обрабатываемого изделия с резцом перемещается по отно65 шению к нему, т.е, скорость резания

11: 97В102 12 определяется как произведение числаг оборотов шпинделя на текущий радиус обрабатываемой детали, Скорость резания зависит от качества обрабатываемого материала, материала резца и его геометрической формы, а также от способа и условий охлаждения резца и обрабатываемого изделия °

Таким образом, оптимальная скорость резания при обработке одним резцом для определенного материала является величиной постоянной. Однако при обработке торцовых поверхностей скорость резания изменяется, уменьшаясь по мере уменьшения в процессе обработки радиуса обрабатываемого изделия. Это изменение скорости резания тем больше, чем больше разность начального и конечного радиуса обрабатываемой детали, и может достигать относительного изменения скорости резания до 100 раз, Уменьшение скорости резания к центру детали приводит к увеличению шероховатости поверхности в центре обрабатываемого изделия. Цля того, чтобы этого не происходило, необходимо поддерживать постоянной скорость резания и при изменении радиуса обрабатываемой детали, увеличивая число оборотов шпинделя по гиперболическому закону в зависимости от радиуса обработки, 1(а фиг.2 приведен график этой зависимости (кривая 1) по горизонтальной оси показан радиус R обрабатываемого иэделия, а по вертикальной — число оборотов шпинделя ULr

В настоящее время большинство стайков, оснащенных системами ЧПУ, имеют нерегулируемый асинхронный двигатель Переменного тока, передающий вращение на шпиндель станка через АКС. Изменение скорости вращения шпинделя производится путем переключения электромагнитных муфт в

АКС, которые запитывают от устройства управления AKC управляемого двоичным кодом, Таким образом, изменение скорости вращения шпинделя происходит не плавно, а ступенями, и поддержание постоянной скорости резания происходит также ступенями в соответствии со ступенями скорос ти вращения шпинделя определяемых

АКС, т.е. по кривой 11, аппроксимирующей кривую 1 (фиг.2}, Для поддержания постоянной скорости резания в этом случае всю возможную шкалу радиусов обрабатываемых изделий разбивают на ряд диапазонов 0 --CI, О-б, 8 --8 и т.д, каждому иэ которых соответствует ойределенный двоичный код, включающий определенную ступень AKC.

Работа предлагаемой системы основана на ступенчатом регулировании скорости вращения шпин (еля для поддержания постоянной скорости резания. Для .этого в формирователе 14 формйруют коды величин радиусов, соответствующих границам диапазонов, на которые разделен максималь5 ный радиус обработки, т,е. коды точек Ct 8,.8... Й. Эти коды через мультиплексор 20 передают на второй вход устройства 14 сравнения, Рабо, той мультиплексора 20 управляют

10 при помощи счетчика 17 таким образом, чтобы при определенном коде счетчика 17 на устройстве 14 через мультиплексор 20 подавался бы определенный код формирователя 21. Код !

5 счетчика 17 меняется каждый раз, когда на счетный вход приходит импульс с выхода делителя 6. Коды на устройство 14 подают последователь» но, начиная с кода, соответствующего верхней границе меньшего диапазона радиуса, т,е. начиная с кода точки затем подают код верхней границы следующего по величине диапазона, т.е, точки д, и т,д. На первый вход

2 устройства 14 проводят код текущего радиуса обрабатываемого иэделия от реверсивного счетчика 13. С помощью устройства 14 производят сравнение опорного кода и кода текущего зна30 чения радиуса по величине, в случае, если опорный код меньше текущего, то на его выходе формируют сигнал, запрещающий работу элемента И 15, в случае если опорный код больше текущего, формируют сигнал, . разрешающий работу элемента И 15.

На второй вход элемента И 15 подают управляющий сигнал от RS-триггера

16, перед началом отработки программы, который устанавливают в состояние, разрешающее работу элемента

И 15 сигналом с выхода пульта 1.

Этот сигнал проходит на Я-вход НЯтриггера 16 через элемент ИЛИ 23, Таким образом, после начала работы

45 системы на выход элемента И 15 пройдет тот импульс с выхода делителя

6, устанавливающий счетчик 17 в состояние, при котором с формирователя 21 впервые был подан опорный

Я код, больший, чем текущий, Так, например, если код текущего значения радиуса равен 30 мм, т,е. находится в диапазоне Г - 4 (фиг.2), то импульс на выходе элемента И 15 появляется у в момент установления на входе

,11ва устройства 14 кода точки;В

C выхода элемента И 15 импульс подают на синхронизирующий вход регистра 19, в который по этому сиг о налу переписывается код счетчика 17 при котором впервые происходит превышение опорным кодом текущего. Затем задер>канным на элементе 22 задержки выходным импульсом элемента

65 iH 14 НЯ-триггер 16 устанавливают в

14

978102

55 состояние, запрещающее работу элемента И 15. Время задержки элемента

22 выбирают таким образом, чтобы оно превышало длительность импульса на выходе делителя 6, это необходимо для того, чтобы происходила уверенная перезапись кода счетчика 17 в регистр 19 по этому импульсу, прошедшему через элемент И 15, Последующие импульсы с выхода делителя 6, устанавливающие счетчик 17 в состояние, при котором с формирователя

21 на устройство 14 подают опорные коды,.большие кода текущего, т.е, коды точек б - и (фиг.2) и вызывающие на выходе устройства 14 разрещающий потенциал, не проходят через элемент

И 15, так как на выходе RS-триггера

16 присутствует запрещающий сигнал.

После того, как с формирователя 21 будут вызваны коды всех верхних границ диапазона, на которые разбит макс .лальный радиус обработки, т.е. после вызова с формирователя

21 кода точки (фиг,2) счетчик 17 переводят очередным импульсом в следующее состояние, при котором мультиплексор 20 закрыт и которое дешифруется дешифратором 18, выдающим в этот момент времени импульс. Импульсом с выхода дешифратора 18,который проходит через элемент ИЛИ 23, устанавливают RS-триггер 16 в.разрешающее состояние. На этом заканчивается цикл анализа значения кода текущего радиуса. Следующим импульсом с выхода делителя 6 вновь устанавливают счетчик 17 в состояние, при котором с формирователя 21 на устройство 17 вызывается код верхней границы младшего диапазона радиуса, т.е, точки Ci и цикл анализа кода текущего радиуса повторяется, В результате цикла анализа значения кода текущего радиуса на входе регистра

19 устанавливают код диапазона, в котором в настоящее время находится код текущего радиуса и который одновременно является кодом ступени скорости АКС. Код ступени скорости с выхода регистра 19 подают на первый вход сумматора 24, с помощью которого в случае необходимости осуществляют его коррекцию, т.е. изменяют код скорости AKC суммируя с выходным кодом регистра 19 или вычитая из него корректирующий код, подаваемый на сумматор 24 с выхода пульта 1 и набираемый на переключателе коррекции скорости вращения шпинделя, Такая коррекция необходима для установки оптимальной скорости резания для различных металлов и при различных технологических факто,рах, влияющих на скорость Резания.

Откорректированный код скорости вращения шпинделя подают на устройство

27 через управляемый элемент ИЛИ 26 на второй вход которого подключают код скорости вращен .я шпинделя, записанный в программе и переписанный с нее в память интерполятора 3. Этот код подают с третьего выхода интерполятора 3 на вход Два элемента

ИЛИ 26. Управляют элементом ИЛИ 26 сигналом, который подают на его третий, управляющий вход с второго выхода дешифратора 10, осуществляя

10 включение или отключение режима ста-! билизации скорости резания, т.е. подавая через ИЛИ 26 на вход устройства 27 соответственно код с выхода сумматора 24 или выхода интерполятора 3 по сигналам, считанным с перфоносителя или заданным вручную на пульт 1. Выходной код ИЛИ 26 подают непосредственно на вход устройства

27, включающее ту ступень скорости вращения АКС, которая определяется входным кодом устройства 27.

Выходной код регистра 19 подают на блок 25, с помощью которой определяют момент изменения кода регистра 19, т.е. момент, когда код теку-.. щего радиуса переходит в другой диапазон и когда требуется включение другой ступени скорости АКС, при этом на выходе блока 25 Формируют импульс длительностью, равной времени переключения AKC на другую ступень и совпадающий по времени с моментом переключения AKC. Выходным импульсом блока определения момента изменения кода 26, поступающим с нее на вход Восемь интерполятора 3, блокируют импульсы, поступающие в интерполяторы 3 с выхода делителя 6, при этом прекращается вычисление траектории движения инструмента и импульсы на выходах Х и

Е интерполятора 3 прекращаются, это приводит на время переключения ступени скорости в AKC к остановке перемещения суппорта. Остановка процесса резания на время переключения AKC необходима для того, чтобы на это время снять со шпинделя станка усилие резания и дать ему свободно переключиться на другую ступень вращения без ее снижения, В противном случае вследствие того, что крутящий момент от двигателя на шпиндель станка на время переключения AKC не передается, шпиндель тормозится усилием резания и скорость резания резко падает, что приводит на этом участке обрабатываемой детали к повышению шероховатости поверхности

60 Система ЧПУ с постоянной скоростью резания для токарно-винторезных станков по сравнению с системами аналогичного назначения обладает следующими преимуществами. Система

65,позволяет расширить Функциональные

978102

16 возможности системы ЧПУ токарно-винторезных станков за счет введения новой функции — стабилизации скорос. ти резания. Причем стабилизация скорости резания осуществляется при фасонном точении, т,е. при об- 5 работке любых поверхностей детали.

Кроме того, система выполняется полностью в электронной части системы

ЧПУ и не усложняет кинематики станка без ввода в нее никаких дополни- 1р тельных деталей. Предлагаемое устройство не требует установки дополнительных датчиков положения суппорта станка, установить которые трудно, а зачастую и невозмсжно. 15

Отсутствие таких датчиков не только удешевляет систему, но и повышает надежность работы системы, так как эти датчики, находясь в непосредственной близости к зоне резания, часто выходят из строя. Использование системы не увеличивает ни объема, ни сложности программ, составляемых для обработки деталей, Система ЧПУ не требует введения дополнительных ручных наладочных Операций, что не усложняет обслуживания оператором ни системы, ни станка. В то же время система позволяет использовать ее с большинством станков токарно-винторезной группы, так как ЗО

Она рассчитана на работу с автоматической коробкой скоростей, сочлененной с асинхронным двигателем переменного тока, которым оснащаются большинство токарных станков, пред- 35 назначенных для работы совместно с сист"емами ЧПУ, Предлагаемая система обладает высокой помехозащищенностью, так как цикл определения ступени скорости вращения шпинделя, опреде- gp ляеьый частотой счетных импульсов счетчика управления, очень мал и может повторяться до нескольких десятков и даже сотен раз (в зависимости от скорости подачи Х) эа время перемещения суппорта станка на один шаг. Это позволяет множество раэ (no количеству циклов между шагами привода) подтвердить код ступени скорости вращения шпинделя, не допуская

его сбоя. Кроме того, система может быть легко выполнена на основе широко распространенных интегральных цифровых микросхем по хорошо отработанной технологии; что снижает себестоимость ее изготовления.

Предлагаемая система ЧПУ благодаря присущим ей особенностям может быть легко использована при глодернизации существующих систем ЧПУ, так как ее внедрение не требует остановки оборудования для переделки кинематики станка или установки дополнительных датчиков. Все блоки системы монтируются на стандартных платах существующей системы ЧПУ, á5 отлаживаются отдельно от работающей системы ЧПУ и лишь затем устанавливаются в. нее, что не требует большого времени для установки оборудования, так как блоки имеют минимальное количество стыковочных точек (не более 30-35 точек), При этом, как отмечалось выше, не усложняется ни программное, ни технологическое обслуживание модернизированной системы ЧПУ.

Все приведенные выше преимущества предлагаемой системы были получены на основании лабораторных и производственных испытаний системы, изготовленной на базе серийно выпускаемой промышленностью системы ЧПУ модели Н22-1М при совместной ее работе с токарно-винторезным станком модели 16К20ФЗ, За время испытаний предлагаемой системы не наблюдалось ни одного сбоя в работе системы и использовались стандартные програм мы. В результате внедрения системы качество обработки иэделий улучшилось, Так при обработке деталей, диаметр которых изменяется от 80 мм и больше до диаметров 35 мм и менее, т.е. когда наблюдается три и более, переключений АКС (рис,2), шероховатость деталей эа счет уменьшения скорости резания на малых диаметрах деталей увеличивается на 0,2-0 5 класса (в зависимости от режима обработки), а при включении режима стабилизации скорости шероховатость на малых диаметрах детали уменьшается на 0,7-1,0 класса (при прочих равных условиях), B отдельных случаях применение системы позволяет повысить производительность труда за счет получения достаточной шероховатости поверхности не с двух проходов на разных режимах, а с одного.

Необходимо также отметить, что yc" ложнение системы ЧПУ Н22-1М при установке блоков системы стабилизации скорости резания увеличивалась не более чем 0,5Ъ по относительному увеличению числа элементов системы.

Формула изобретения

Система числового программного управления с постоянной скоростью резания для токарно-винторезных станков, содержащая пульт оператора и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель импульсов, блок синхронизации, фотосчитывающее устройство, первый дешифратор, интерполятор, блок объедикения и первый Й .5-триггер, выходом подключенный к второму входу блока синхронизации, второй выход которого через регистр ввода соединен с вторым входом интерполятора, третьим

18 978102

17 входом подключенного к второму выl ходу делителя, четвертым входомк первому выходу дешифратора адреса, пятым входом - к первому выходу пульта оператора, выход дешифратора кода ввода соединен с R-входом триггера, отличающаяся тем, что, с целью расширения функ.циональных возможностей системы за счет стабилизации скорости резания при совместной работе со станками токарно-винторезной группы, в нее введены реверсивный счетчик, блок определения момента изменения кода, счетчик управления, элемент задержки и последовательно соединенные формирователь опорного кода, мультиплексор, блок сравнения кодов, элег мент И, регистр, сумматор, первый элемент ИЛИ и устройство управления автоматической коробкой скоростей и последовательно соединенные второй деШифратор второй элемент ИЛИ и второй Р5 -триггер, выход которого подключен к второму входу элемента

И, второй вход через элемент задержки — к выходу элемента И, третьим входом соединенного с выходом делителя импульсов и входом счетчика управления, выход которого подключен к входу дешифратора и второму входу мультиплексора, первый вход реверсивного счетчика соединен с первым выходом пульта оператора, входом блока объединения и вторым входом второго элемента ИЛИ, вторые входы - с вторыми выходами интерполятора и с первыми входами усилителя, выход — со вторым входом блока сравнения кодов, третий вход - с вторым выходом пульта оператора и с шестым входом интерполятора, третьи выходы которого подключены к вторым. входам

10 усилителя, третий выход пульта ,оператора соединен с вторым входом сумматора, второй и третий входы второго элемента ИЛИ соединены собтветственно с вторым выходом дешифра15 тора адреса и с четвертым выходом интерполятора, а выход регистра через блок определения момента изменения кода — c седьмьм входом интер полятора, 20

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Система автоматического поддержания постоянства скорости реза25 ния .-A,C. Сандлер. Злектропривод и автоматизация металлорежущих станков. М., Высшая школа, 1972, с. 132-133, рис, 4.33, 2, Устройство числового программного управления Н22-1М. Техническое описание Г61 ° 700,040, TO ЛЭМЗ, 1975 (прототип).

978102

Составитель И. живец

Редактор Ю, Середа Техред A.À÷ Корректор Н. Буряк

Юю

Заказ 9214/62 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по деЛам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская каб., д, 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4