Устройство для адаптивного управления шлифовальным станком

 

ИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Респубики

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное w авт. свнд-ву (22)Заявлено 08.08,80 (21) 2971757/25-08 с присоелинениект заявки рй (23) Приоритет (5I)M. Кл.

B 23 Q 15/12

3ЬеударстеенныН кеинтет

СССР по аелаи нзебретеннй н открытей (53) УДК621.92 (088,8) Опубликовано 07. 12, 82, Бюллетень М 45

Дата опубликования описания 07. 12 .82 (72) Авторы изобретения

Н. К.Llanapea и В,А, Водичев (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ йЛИФОВАЛЬНЫМ СТАНКОМ

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами металлообработки и мо- . жет быть применено в станкостроении для повышения производительности и качества обработки шлифования.

Обработка на плоскошлифовальных станках происходит при непрерывном изменении параметров процесса резания: величины снимаемого припуска, конфигурации и твердости обрабатываемой заготовки, состояния шлифовального круга. Поэтому для обеспечения работы станка в оптимальных пр производительности режимах необходимо периодически корректировать величину подачи, используя текущую информацию о процессе резания, Известно устройство для поддержания мощности шлифования, содержащее привод подачи на вреэание, датчик величины подачи на вреэание, датчик потребляемой электродвигателем круга мощности и систему.форми2 рования задающего воздействия, снаб, женную блоком вычисления среднего значения мощности эа цикл обработки, блоком запоминания йодачи на предыдущем цикле обработки, блоком деления, блоком запоминания подачи на текущем цикле обработки, блоком управления коррекцией подачи и синхронизирующим блоком t 1 j.

Недостатком этого устройства явт ляется низкая эффективность управ" ления в пределах цикла обработки, за который принят оборот стола стан" ка, на участках, где находятся заго" товки с различной твердостью, шири15 ной и величиной припуска, поскольку коррекция проводится один раз за оборот стола по результатам измерения средней мощности на предыдущем обороте. В случае неполной загрузки стола деталями средняя за оборот мощность окажется значительно меньше заданной и системой формирования задающего воздействия будет назначе3 97908 на недопустимо большая величина подачи на врезание, что приводит к повышенному износу круга и дефектам поверхности детали, Недостатком известного устройства является также то что заданное значение мощности остается неизменным в течение всей обработки и выбирается из условия максимальной загрузки двигателя при" вода круга, в то время как эта вели- 10 чина в большей степени зависит от параметров технологического процесса, например, по мере изменения состояния шлифовального круга (износ, засаливание), мощность, на которую îí И5 может быть загружен, значительно изменяется.

Целью изобретения является повы- шение производительности и качество обработки. 20

Эта цель достигается тем, что система формирования задающего воздействия снабжена дополнительно двумя управляемыми коммутаторами, пороговым элементом и блоком управления запоми- д нанием величины подачи. Выходы датчи" ков величины, подачи и потребляемой электродвигателем шлифовального круга мощности связаны с первым и вторым входами блока деления, выход последнего подключен к первому входу блока умножения; второй вход которого соединен с выходом экстремального регулятора, выход блока умножения связан с первым входом блока управления запоминанием подачи непосредственно и с вторым входом последнего через блок запоминания подачи на предыдущем цикле, а также через первый управляемый коммутатор - с входом блока запомина40 ния подачи на текущем цикле. Первый выход блока управления запоминанием подачи подключен к входу первого управляемого коммутатора, а второй выход соединен с входом блока запоми45 нания подачи на предыдущем цикле и входом блока запоминания подачи на текущем цикле. Выход блока запоминания подачи на текущем цикле подключен через второй управляемый коммутатор к входу привода подачи, Выход синхронизирующего блока подключен к третьим входам блока деления и блока управления запоминанием величины подачи, а также к входу второго управляемого коммутатора. К входу датчика потребляемой электродвигателем шлифовального круга мощности подсоединен вход порогового элемен", та, выход которого связан с четвертым входом блока деления, На чертеже изображена схема устройства для адаптивного управления шлифовальным станком.

Станок содержит станину 1 с круглым столом 2 и колонну, по направляющим которой движется шлифовальная бабка с электродвигателем 3 привода шлифовального круга 4, Устройство адаптивного управления включает привод 5 подачи, осуществляющий вертикальное перемещени шлифовальной бабки, датчик 6 величины подачи, например тахогенератор, датчик 7, контролирующий мощность, потребляемую двигателем привода шлифовального круга, датчик износа 8, контролирующий величину размерного износа шлифовального круга, синхронизирующий блок Я, например, импульсный датчик угла поворота стола станка, и систему формирования задающеt-o воздействия.

В свою очередь система формирования задающего воздействия содержит блок деления 10, блок умножения 11, блок 12 запоминания подачи на предыдущем цикле, блок 13 запоминания подачи на текущем цикле, блок 14 управления запоминанием подачи, управляемые коммутаторы 15 и l6, блок 17 вычисления показателя эффективности обработки, экстремальный регулятор

18, например, шагового типа, и пороговый элемент 19, Выходы датчиков 6 и 7 связаны с первым и вторым входами блока деления 19, выход последнего подключен к первому входу блока умножения

11, второй вход которого соединен с выходом экстремального регулятора

18. К входу экстремального регулятора 18 подключен выход блока 17 вычисления показателя эффективности обработ.ки, к входам которого подсоединены выходы датчиков 6 и 8. Выход блока умножения 11 связан с первым входом блока 14 управления запоминанием подачи непосредственно и с вторым входом последнего через блок 12 запоминания подачи на предыдущем цикле, а также через первый управляемый коммутатор 15 с входом блока 13 запоминания подачи на текущем цикле. Первый выход блока 14 управления запоминанием подачи подключен к входу первого управляемого коммутатора 15, а второй выход сое79081 6 ний величины подачи служит блок 14 управления запоминанием. величины подачи, который по сигналу синхронизирующего блока 9 определяет чис5 ло участков упреждения согласно выражению

5 9 динен с входом блока 12 запоминания подачи на предыдущем цикле и входом блока 13 запоминания подачи на текущем цикле. Выход блока 13 запоминания подачи на текущем цикле подключен через второй управляемый коммутатор 16 к входу привода подачи 5.

К выходу датчика 7 подсоединен вход порогового элемента 19, выход которого связан с четвертым входом блока деления 10, Дпя синхронизации работы отдельных блоков служит блок

9, выход которого подключен к третьим входам блоков 10, 14 и 17, а также к входу второго управляемого коммутатора 1б.

Устройство работает следующим образом. . На столе 2 устанавливают обрабатываемые изделия. Приводом 5 подачи шлифовальной бабки подводят круг до контакта с вращающимися на столе изделиями и начинают шлифование на малой подаче S, Первый оборот стола является измерительным, При этом с блока 9 поступают синхронизирую щие сигналы, количество которых за один оборот стола определяет число участков, на которые разбита поверхность стола с деталями. По каждому из этих сигналов в блоке деления

10 вычисляется отношение текущего значения величины подачи 5; к текущему значению потребляемой электродвигателем круга мощности Р„.. Это отношение умножается в блоке умножения

11 на заданное значение мощности Р .

Полученная величина является значением подачи, которая должна быть установлена при поступлении данного участка в зону обработки на следующем обороте стола. Эта величина записывается в блоке 13 запоминания подачи на текущем цикле, количество ячеек памяти которого равно числу угловых участков, на которые разбит оборот стола станка, причем каждому участку соответствует определенная ячейка памяти. Поскольку привод подачи обладает некоторой инерционностью и требуется определенное время для установления расчетного значения подачи после того, как оно было назначено, полученная величина подачи должна быть записана в блоке 13 с упреждением относительно ячейки памяти, соответствующей данному участку оборота стола. Для управления записью расчетных эначеt0

3S

М=(9;- 31 )К, где S. - значение подачи на данном 1 участке стола; „- - значение подачи на предыдущем участке стола, К= — постоянный коэффициент ЮЧ-с угловая скорость стола станка, «Ругловой размер участка, на которые разбит оборот стола; С - постоянная, рассчитанная для привода подачи при номинальной нагрузке и линейном характере изменения скорости в переходном процессе, Значение величины 1 поступает 1 на вход блока 14 с выхода блока умножения ll, а значение S. " с выхо 1-« да блока 12 запоминания подачи на предыдущем цикле, С первого выхода блока 14 поступает сигнал управления коммутатором 15, по которому замыкаются ключи коммутатора 15, осуществляющие подключение запоминаемой величины подачи S„ ê ячейкам памяти блока 13 от 1-й до (i-N) -й, После чего с второго выхода блока

14 управления запоминанием подачи поступает сигнал в блоки 12 и 13, по которому в них запоминается расчетное значение подачи S„. Подключение расчетных значений подачи на вход привода 5 подачи осуществляется упра вляемым коммутатором 16, который при поступлении íà его вход сигналов от синхронизирующего блока 9 подключает поочередно ячейки памяти блока 13 к входу привода 5 подачи, На участках стола, не занятых деталями, мощность, потребляемая электродвигателем 3 круга, снижается до величины мощности холостого хода.

При этом срабатывает пороговый элемент 19, с его выхода в блок деления

10 поступает сигнал, блокирующий выполнение операции деления, на выходе блока деления 10 устанавливается нулевой результат, и расчетное значение подачи становится нулевым, что позволяет свободные от деталей участки стола проходить без подачи, исключая "шлифование воэдуха". В дальнейшем работа устройства происходит аналогично описанному.

Каждый текущий оборот стола явля979081 ется измерительным для последующего.

Через один либо несколько оборо- тов стола в блоке 17 производится вычисление текущего значения показателя эффективности обработки, например, в соответствии с выражением С= |

QT

= Т+ п где Q=K (S-Ч1,) — скорость съема меCl .,„ талла Т= — - период стойкости шлич „ фовального круга, t время сиены (правки) шлифовального круга им

-X. 5„ д - = 1- — среднее внееенне всех прим дач за и оборотов, и - число оборотов стола, через которое производится вычисление показателя эффект и в но сти обработки, М вЂ” число участков, на которые разбит оборот стола, Ко - постоянный коэффициент, определяющий площадь обрабатываемых деталей; 1 1— = Q/Q- скорость износа шлифовального круга; h - величина износа круга за время между расчетами величин показателя эффективйости обработки, поступающая от датчика 8

I износа круга; t =nM- N - время, через которое производится расчет значений показателя эффективности обработки, Т" - время между двумя очередными сигналами синхронизирующего блока 9; Н вЂ” максимально допустимая величина износа круга, Вычисленное значение показателя эффективности обработки поступает на вход экстремального регулятора

18, например, шагового типа, осуществляющего поиск величины заданного значения мощности, которой соответствует экстремум показателя эффективности обработки. На первых оборотах стола на выходе экстремального регулятора 18 устанавливается начальное значение заданной мощности Р о, которое затем корректируется по результатам расчетов текуще го значения показателя э Ффе ктивности рбработки. Так, если очередное значение показателя Г превышает предыдущее его значение, то экстремальный регулятор !8 увеличивает значение заданной мощности на величину приращения Ь Р, если же текущее значение показателя эффектив ности обработки меньше предыдущего его значения, то значение заданной мощности уменьшается на величину Ь Р.

В итоге заданное значение мощности определяется на основании анализа состояния инструмента и вычисления показателя эффективногти обработки, учитывающего потери производительности, которые имеют место при сиене шлифовального круга °

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять оптимальное по заданному критерию значение заданной мощности шлифования и поддерживать его на каждом участке

10 обработки независимо от изменения

Формула изобретения

Устройство для адаптивного управления шлифовальным станком, содержащее привод подаЧи, датчики величины подачи, потребляемой электродвигателем шлифофального круга мощности, величины износа шлифовального круга и систему формирования задающего воздействия, снабженную блоком деления, блоком умножения, блоками запоминания подачи на предыдущем и текущем циклах, синхронизирующим блоком, блоком вычисления показате-. ля эффективности обработки, к входам которого подключены выходы датчиков величины подачи и величины износа

35 шлифовального круга, а также выход синхронизирующего блока, а к выходу блока вычисления показателя эффективности обработки подсоединен вход экстремального регулятора, о т л и40 ча юще е ся тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, система формирования задающего воздействия снабжена двумя управляемыми коммутаторами, пороговым элементом и блоком управфЯ ления запоминанием величины подачи, выходы датчиков величины подачи и потребляемой электродвигателем шлифовального круга мощности связаны с первым и вторым входами блока деления, выход последнего подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого соеди нен с выходом экстремального регулятора, выход блока умножения связан с первым входои бло ка управления з апоми на ни ем подачи непосредственно и с вторым входом последнего через блок запоминания подачи на предыдущем цикле, величины снимаемого припуска, ширины и твердости обрабатываемых дета1% лей1 что обеспечивает повышение про1 изводительности и качества обработки., 10

979081

1О

Составитель В, Влодавский

Техред,3.Палий корректор В, Прохненко

Редактор С,Титова

Заказ 9 7 /1 ираж 50 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5 илиал ППП "Патент, г, жгород, ул, Проектная, а также через первый управляемый коммутатор — с входом блока запоминания подачи на текущем цикле, первый выход блока управления запоминанием подачи подключен к входу первого управляемого коммутатора, а второй выход соединен с входами блоков запоминания подачи, выход блока запоминания подачи на текущем цикле подключен через второй управляемый коммутатор к входу привода подачи, выход синхронизирующего блока подключен к третьим входам блока деления и блока управления запоминанием величины подачи, а также к входу второго управляемого коммутатора, причем к датчику потребляе" мой электродвигателем шлифовального круга мощности подсоединен вход порогового элемента, выход которого связан с четвертым входом блока деления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 650794, кл. В 24 В 51/00, 1976. (прототип),