Система автоматического регулирования процесса резания

 

О П И С А Н И Е 993211

Союз Советских

Социалистических

Респубпик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 20. 05, 80 (2! ) 2928466/18-24 с присоединением заявки .% (23) Приоритет

Опубликовано 30. 01 83. Бюллетень Ю

Дата опубликования описания 30;01 (5! )М. Кл..

G 05 В 19/33

Гасударственный комитат ао делам изобретений и открытий

53) УДК621 ° 503.

55(088.8) .1

В,Д. Сквирский, В. B. Яковенко, Б,;И.— Дубров и А.К. Лавриненко (72) Авторы изобретения

Ворошиловградский машиностроительный институт и Краматорский завод тяжелого станкостроения (7!) Заявители (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА

РЕЗАНИЯ

Изобретение относится к автоматическому регулированию режимов резания на металлообрабатывающих станках и может быть использовано для тяжелых токарных, фреверных, отрезных и других станков, Известны системы для автоматического регулирования подачей станков, обеспечивающие стабилизацию или изменение по программе одного из силовых о параметров процесса резания ° Они содержат последовательно соединенные блок регулирования и объект управления, а также блок сравнения $1) и j2).

В качестве выходной величины в них 5 используют среднее эа оборот шпинделя или режущего инструмента значение силового параметра процесса резания.

Применение таких систем невозможно при управлении черновой обработкой о крупногабаритных изделий 1.преимущест- венно поковок), а также при прерывистом резании, так как в этих случаях средняя эа оборот нагрузка не отража2 ет действительных условий работы с и с темы С ПИД .

Известна система для автоматического регулирования подачей токарных станков, управляющая по максимально» му эа оборот шпинделя значению силового параметра. Система содержит последовательно соединенные блок регулирования и объект управления, а также блок сравнения (3).

Динамические характеристики такой системы зависят от полярности сигнала рассогласования, поступающего на блок выделения максимума. Кроме того, длительность управляющих сигналов одного

t из каналов зависит от скорости вращения шпинделя и от характера распределения измеряемого параметра в течение оборота шпинделя. Эти особенности снижают динамическую точность систежю и ее эффективность, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой является система автоматического регулирования импульсы ния:10с Гу, dют gГ|равля(зщие с полярнос-.ь а и длительнос ределяемой разностью длите задавшего си -нала и сигнал связи, Блок регулирования ет н1з Объект, обесгечивая цию выходного параметра -1 г f

Однако B такой системе импульсов по длительности сравнения требует строгой ности начальных моментов э тью, оп" льностей а ОбратнОи

RaçÄI éñTf3Óстабилиза1 сравнение в блоке синхрон" тих импульсов во врсмени, которая может нарушаться из-за нечеткости срабатывания ключей блока коммутации и тем самым ф сни;-нат ь Ta÷èoñ T ь работы системы, Такая погрешность увеличивается — увеличением астоты вращения . Кроме То го, недостатком сиc темы является задержка во времени появления управля—

45 ющего импульса на выходе блока сравнения, которая определяется как длительностью задающего имг(ульса, так и длительностью импульса обратной связи. Такал переменная задержка усложняет настройку системы и ухудшает ее динамические свойства, а следовательно, точность системы.

Цель изобретения - говышение точности работы системы автоматического регулирования процесса резания, Поставленная цель достигается тем, ЧтО СИСтЕМа аВтОМатИчЕСКОГО РЕГУЛИРОуправляющая по максимуму =-а оборот, которая содержит последовательно соединенные блок регулирования и объект управления, а также блок сравнения, блок коммутации и широтно-импульсный модулятор, управляющий вход которого связан с вторым выходом объекта управления .

В течение одного оборота шпинделя измеряемая величина (силовой параметр) через первый контакт блока коммутации

I поступает на блок запоминания максимума, В начаГе следующего Оборота сигнал. равный максимуму, через BTo f 5

poli конта кт 6IIOI(d комму таь(ии nacT J/пает на широтно-и лпульсный модулятор, с выхода которого на 63loK сравнения поступает сигнал :-остоя нной амплитуды с длиTетib нос i bl0 пропор циОнальнОЙ

26

".начени,"; - аксиму ла силовогo параметра. Gïíaâfjeìåíío на второй вход блока ср а вн ения с выхода генератора з адающих инпул=-aoâ поступает сигhnl. той же iмплитуды Обратной полярности и заданной дГ; ител ьност и. С выхОда блОка сравнения на вход слока Оегулировавания процесса резания, содержащая импульсный модулятор, блок сравнения, -рямой вход которого соединен с задающим входом системы, последовательно соединенные привод, объект регулированин, датчик оборотов шпинделя и коммутатор, и задатчик силового параметра, соединенный с вторым выходом

Объекта регулирования, содержит узел

:-,апоминания ошибки регулирования, :оединенный входом и выходом соответ1 ветственно с первым выходом и втоОым входом коммутатора, третий вход которого подключен к выходу блока сравнения, второй выход - к входу

-(ривода через импульсный модулятор, а выход датчика силового параметра

:,îåäèíåí с инверсным входом блока сравнения.

Узел запоминания ошибки регулирования содержит блоки фиксации мак" симума и минимума, выходы которых

-(одключены к выходу узла, а входы к выходам фазового дискриминатора, связанного входом с входом узла, На фиг, 1 представлена функцио1 нальная схема системы автоматическо"

;о регулирования: на фиг. 2 — схема блока запоминания ошибки регулирова?1ия; на фиг. 3 с,б — графики изменения силового параметра на выходе объекта; на фиг. 3, - графики сигна" лов на выходе блока сравнения.

Система автоматического регулирования процесса резания (фиг. 1) содержит блок 1 сравнения, прямой вход которого соединен с задающим входом системы, узел 2 запоминания ошибки, установленный между первым выходом вторым входом коммутатора 3. Блок 3 коммутации выполнен в виде нормаль-Io замкнутого контакта 4, нормально разомкнутого контакта 5 и кулачка 6, управляющего работой контактов 4 и 5.

Профиль кулачка 6 выбран таким образом, что в течение его половины

Оборота контакт 5 разомкнут, а кон" такт 4 - замкнут, а в следующую поло" вину оборота состояние контактов меня" ется на противоположное. Система также содержит широтно-импульсный модуляTOP ), ПОДКЛЮЧЕННЫЙ СВОИМ ВХОДОМ К второму выходу коммутатора 3, а выходом через последовательно соединенные привсд 8, объект регулирования 9 и ,,атчик 10 оборотов шпинделя к третьему входу коммутатора 3. Второй выход

Объекта регулирования, который явля9932 ется выходом системы, через датчик 11 силового параметра соединен с инверс" ным входом блока сравнения.

Узел запоминания ошибки регулирования (фиг, 2 ) содержит фазовый дискри" минатор 12, блок 13 фиксации максимума и блок 14 фиксации минимума, входы которых соединены с соответствующими выходами дискриминатора l 2,,а выходы объединены и являются выходами собст 0 венно узла 2 запоминания ошибки регулирования, входом которого является вход дискриминатора 12, Система работает следующим обра15 эом.

Измеряемая величина силового параметра $,èìåþùàÿ колебательный харак" тер с периодом, равным времени одного оборота шпинделя T=l /И ц,п с выхода объекта 9 поступает на вход блока, где сравнивается с заданной входной величиной ус ставки Х. Разностный сигнал К= X-У через контакт 4 в течение одного оборота поступает на узел 2, где запоминается значение ошибки f.= X — У„ 51<.

11 6 сывается нуль. Если с 0, то это значение Фиксируется в блоке 13, при этом в блоке 14 Фиксации минимума гишется нуль (минимальное значение сигнала положительной floJlRpHocTH

Есл 8. У g, то весь сигнал поступает на блок Фиксации минимума, где фик" сируется значение Я..

В системе отсутствует сравнение импульсов по длительности, а управля" ющий импульс „пропорциональный ошибке, поступает на блок оегулирования беэ задержки. в момент срабатывания контакта блока коммутации, это позволяет повысить то ность работы системы регулирования. Введение в прямую цепь системы узла запоминания ошибки регулирования дает возможность сравнивать периодический по форме сигнал обратнои связи — (силовой параметр процесса с постоянным входным сигналом ) уставкой, .Это позволяет исключить из системы генератор задающих импульсов регулируемой длительности, что упрощает систему и снижает ее стоимость.

В течение следующего оборота шпинделя через замкнувшийся контакт (контакт 4 при этом размыкается ) сиг" нал ошибки поступает на вход модулятора 7, преобразующего эту величину в управляющий импульс, соответствующий знаку ошибки полярности и длительности. Этот сигнал через привод 8 воздействует на объект 9, обеспечивая стабилизацию максимального за пери / од Т значения силового параметра / на заданном уровне Х.

Если ошибка регулирования с О, т,е, У X (Фиг. За), то f определяах ется как максимальное отклонение сигнала О = Х-У отрицательной полярности от нулевого значения (Фиг. 38).

Если Q 70, те. Х 7 QoX(Ô ã3 ), Д тб определяется как минимальное отклочение сигнала д = X-Y положитель" ной полярности от нулевого значения (Фиг ° Зъ). °

Узел запоминания ошибки регулирова50 ния работает следующим образом, Сигнал д поступает на дискриминатор 12 который обеспечивает прохождеt ние сигнала отрицательной полярности на а блок 13 фиксации максимума„а сиг55 нала положительной полярности на блок 14 фиксации минимума.

При У вЂ” X в обоих блоках фикса1аХ ции максимума 13 и минимума 14 запиФормула изобретения

Система автоматического регу" лирования процесса резания, содержащая импульсный модулятор, блок срав" нения, прямой вход которого соединен с задающим входом системы, поааедовательно соединенные привод, объект регулирования, датчик оборотов шпин" деля и коммутатор, и датчик силового параметра, соединенный с вторым выходом объекта регулирования, о т л и ч ающая ся тем, что, сцелью повышения точности, она содержит узе запоминания ошибки регулирования, соединенный входом и выходом соответ" ственно с первым выходом и с вторым входом коммутатора, третий вход К0» торого подключен к выходу блока срав" нения, второй выход " к входу привода через импульсный модулятор, а выход датчика силового параметра соединен с инверсным входом блока сравнения.

2. Система по и, 1, о т л и ч а ю" щ а я с я тем, что в ней узел запоминания ошибки регулирования содержит блоки Фи кс а ц ии максиму ма и ми ни мума, выходы которых подключены к выходу узла, а входы - к выходам Фазового дискриминатора, соединенного входом с входом узла, 7

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Н 408644, кл. G 05 B 11/07, 1973.

2. Авторское свидетельство CCCP

Е 419847, кл. G 05 В 13/02, 1974. I 8

Патент ГДР Р 82586, кл, ч2 L 19/36, опублик. 1971. ч, Авторское свидетель ство СССР 575623, кл. G 05 В 19/36, 1977 (прототип), 993211

Х=х-

Составитель Е. Золотухин а

Редактор Е Лушникова Техоеа К.Мыцьо Корце ктоо M. 1 1ароши

Заказ (55/63 Тираж о72 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)0 5 Москва Ж- 5д Ра шская наб д д, 4/g

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,