Устройство для программного управления шлифовальным станком

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoIO3 Севетсиик

Социвпнстмчеснин ресаубпнн (и983653 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22)Заявлено 02.10 80 (21) 2987722/18 24 (51)М. Кл.

Я 05 В 19/39 с присоединением заявки М

9еуднрстекннИ квинтет

ИСР ав аннан нзебретеннй н юткрнтнй (23) Приоритет (53) УДК 621.503.

55 (088.8) Опубликовано2 3. 12.82. Бюллетень Рй 47

Дата опублмкованмя описания 25.12.82 (72) Авторы изобретения

В. И. Сивачек, В. С. Мучкин, E. Б. Гаврилов

Новосибирский электротехнический инст (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ШЛИФОВАЛЬНЫМ СТАНКОМ (2 3.

Изобретение относится к автоматическому управлению металлорежущими станками и предназначено для использования на универсальных и специальных круглошлифовальных и внутришлифовальных станках при обработке по методу врезного шли5 фования.

Известны устройства для программного управлений шлифовальными станками по задаваемым программам изменения скорости сьема припуска в функции его текущего значения, содержащие датчик припуска, задатчик„программы, дифференцирующий контур, элемент сравнения, усилитель ошибки и исполнительный привод по- <5 перечной подачи шлифовального круга (1).

Известно также устройство для программного управления шлифовальным станком по заданной программе изменения скорости съема припуска в функции его текуще- 20 го значения, содержащее датчик припуска, подключенный к его выходу задатчик программы, дифференцирующий контур и пос- ледовательно соединейные элемент срав2 кения, усилитель ошибки и исполнительный привод поперечной подачи шлнфовального круга, причем первый вход элемента. сравнения соединен с выходом задатчкка программы, его второй вход соединен с выходом дифференцирующего контура, вход которого подключен к выходу датчика припуска

Недостатком известных. устройств явля» ется низкая точность их работы в динамических режимах. Это обусловлено тем, что в системе, образованной. устройством управления совместно со шлифовальным станком, изменение. динамических свойств шлифовального станка, происходящее из- а случайных и систематических вариаций жесткости технологической системы СПИД (станок — приспособление — инструментдеталь) и режущей способности шлифовального круга, приводит к изменению динамических свойств системы в целом, ухудшает качество переходных процессов, а это отрицательно отражается на точности

3 98365 размеров и качестве поверхности обрабатываемых деталей.

Цель изобретения - повышение точности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для программного управлеимя шлифовальным станком, содержащее последовательно соединенные датчик припуска и задатчик программы и последова- 10 тельно соединенные элемент сравнения, усилитель ошибки и исполнительный привод поперечной подачи шлифовального круга, введены днфференцируюший фильтр и последовательно соединенные первый элемент коррекции коэффициента передачн, сумматор и второй элемент коррекции коэффициента передачи, выход которого соеди- нен с первым входом элемента сравнения, вход первого элемента крррекции коэффи- 20 циента передачи подключен к выходу задатчика программы, выход датчика припуска соединен с входом дифференцирующего фильтра, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам 25 сумматора и элемента сравнения соответственно.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. 30

Предлагаемое устройство 1 для программного управления шлифовальным станком

2, содержит датчик 3 припуска, подключенный к его выходу задатчик 4 программы, последовательно соединенные элемент g5

5 сравнения, усилитель 6 ошибки и исполнительный привод 7 поперечной подачи шлифовального круга, а также дополнительно введенные дифференцирующий фильтр 8 и последовательно соединенные первый 40 элемент 9 коррекции коэффициента передачи, сумматор 10 и второй элемент 1 1 коррекции коэффициента передачи, причем вход первого элемента 9 коррекции коэффициента передачи соединен с выходом задатчи- 45 ка 4 программы, выход второго элемента

ll коррекции коэффициента передачи соединен с первым входом элемента 6 сравнения, первый и второй выходы дифференцирующего фильтра 8 соединены соответ- 50 ственно с вторыми входами сумматора 10 и элемента 5 сравнения, а вход дифференцирующего фильтра 8 подключен к выходу датчика 3 припуска.

Устройство работает следующим обра- 55 зом.

Динамические свойства шлифовального станка 2 описываются известным диффе-, 3 4 ренциальным уравнением скорости съема припуска т + V -Ч„, (1) где чп — скорость поперечной подачи шлифовального круга;

Ч -дЫМ вЂ” скорость съема припуска;

5 - припуск, Т вЂ” постоянная времени:

-,д —, характеризующая инерционность процесса съема припуска и зависящая от жесткости С технологической системы СПИД и коэффициента Я режущей способности шлифовального круга.

Процесс съема припуска контролируется датчиком 3 припуска, который измеряет обрабатываемую деталь и вьщает сигнал U+, пропорциональный текущему значению припуска h: (3) * и " где к „- коэффициейт передачи датчика припуска. Этот сигнал подается на входы задатчика 4 программы и дифференцирующего фильтра 8.

Задатчик 4 программы предназначен для формирования сигнала 0 (4), определяющего заранее заданный закон изменения скорости съема припуска в функции его текущего значения, например такого, при котором на предварительном этапе обработки задано постоянное значение скорости съема припуска, а на заключительном — уменьшение скорости съема припуска пропорционально его текущему значению и окончание обработки при заданном конечч ном значении скорости съема припуска.

Дифференцирующий фильтр 8 предназначен для двухкратного дифференцирования поступающего на его вход сигнала Uq c предварительной фильтрацией содержащихся в нем высокочастотных помех.

Пренебрегая инерционностью дифференцирующего фильтра по сравнению с инерционностью процесса съема припуска в щлифовальном станке, можно полагать, что на первом выходе дифференцир„þùåão фильтра выдается сигнал 0, а на его втором выходе — сигнал Uq, пропорциональные соответственно первой и второй производным от поступающего на его вход сигнала датчика припуска:

Фо, U =1(—; 0 =k (Ф)

Дф с ф. Ь ДФ 2 где 1<„ и k<+ - коэффициенты передачи по первому и второму выходам дифференцирующего фильтра.

Поскольку сигнал Ug пропорционален припуску, то сигналы О и О „пропорциональны соответственно скорости съема припусУстройство для программного управления шлифовальным. станком, содержащее

983653 ка и перво производи и . зводной скорости съема уравнению замкнутой системы управления пр ипуск ае устройство - шлифовальный станок:

Первый и второй элементы коррекции с (1

9 и 11 выполнены с возможностью наст- Т+Х В at L, „ф пр

y, — + 9+9 Ф 14 йки их оэффициент<ж передачи и (9) местно с сумматором 10 предназначены м% К1U = k 1с % КО

С1аnp3 для формирования желаемых показателей которое, после деления на коэффициент усика ества переходных процессов. На вход ления к принимает следующий вид: ч ач пеРвого элемента коРРекции коэффициента (Т л . с ( передачи 9 поступает сигнал 0 (Фд задат- o $ y, дп Аф пр/ Bt gК * чика пРогРаммы, а на второй (отрицательи ный) вход сумматора 10 — сигнал скорос- g J "с 1 2 р 3 ти съема припуска 0, с первого выхода При большом коэффициенте усиления К дифференцирующего фильтра 8. На выходе (в пределе - си} первые слагаемые в скобвторого элемента коррекции коэффициента 15 ках становятся достаточно малыми и ими передачи l 1 выдается сигнал

Ж" k с+% М М 1(9 = определяющий желаемое значение первой „k>+ и производной скорости сьема припуска. В . 20 (М)

В 0 (й)этом выражении „и М2- настраиваемые коэффициенты передачи соответственно пер- Разделив это авнение на к ффициент вого и втоРого элементов коррекции 9 и „и Ч п учим авнение мк„й сис

1 l. темы устройство — шлифовальный станок

I 25 в окончательном виде:

Сигнал желаемого значения первой npod изводной скорости съема припуска 0 пос- ((2 ) тупает на первый (положительныи) вход элемента 5 сравнивания, а на его второй где к и T — желаемые коэффициент не(отрицательный) вход подается с второго Зо редачи и постоянная времени, определяевыхода дифференцирующего фильтра 8 сиг- мые выражениями

II нап О у пропорпионапьный фактическому (1е > значению скорости съема припуска. На вы- g =; T =, ° ( ходе сравнивающего элемента 5 выдается К п дф дф сигнал ошибки Дц Равный Разности его вы-З5 Из этих выр ений видно, что постоянходных сигналов: ная времени Т и коэффициент передачи не зависят от жесткости С технологиЭтот сигнал усиливаетсл в усилителе ошибки 6 до величины жущей способности р шлифовального круО = К 60 (7 )

t га. Благодаря этому обеспечивается незаисимость переходных процессов от, вариаошибки, и направляется далее на вход исполнительн го привода 7 поперечной подачийкоторыйсообщаетшлифовальномукругу е лагаемого устройства для прог ампоперечную подачу со скоростью U, 45 много управления шлифовальным станком. ! ионностью; Кроме того, из выршкения (13) видB связи с незначительной инерционностью; но, что желаемые знач значения постоянной ол ит л привода попер чн и д

I по сравнению с инерционностью пр це са с еМа припуска скорость поперечнои переходных процессов чи шлифовального круга U>, можно полагать

"РОПОРцион ьной п ТУпающемУ на вход пУте % Ф элемен,ов g u ll циентов передачи 1 и исполнительного привода сигналу: (8) . коррекции.

Ар где и коэффициент передачи исполни-. ор

55 фор мула изо ре б те ни я тельного привода поперечной подачи.

Совместное решение уравнений (1)-(8) относительно скорости съема припуска приводит к следующему дифференциальному

7 9836 последовательно соединенные датчик припуска и задатчик программы и последовательно соединенные элемент сравнения, усилитель ошибки и исполнительный привод поперечной подачи шлифовального круга, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что,, с целью повышения точности устройства, в него введены дифференцируюший фильтр и последовательно соединенные первый элемент коррекции коэффициента передачи, сумматор и второй элемент коррекции коэффициента передачи, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, вход первого элемента коррекции коэффициента пвредачи подключен к выхо- 15

53 8 ду задатчика программы, выход датчика припуска соединен с входом дифференциру» юшего фильтра, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам сумматора и элемента сравнения соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Михелькевич В. Н. Автоматическое управление шлифованием. М. Машиностроение", 1975, с. 186-200.

2. Авторское свидетельство СССР

М 185374, кл. 21 С 46/54, 1964-(прототип).

Составитель Ю. Апарин

Редактор A. Козориз Техред Л.Пекарь Корректор А. Ференц

Заказ 9921/56 Тираж 914 Йсцьписное

ВИИИПИ 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