Способ автоматического управления процессом обработки детали

Способ автоматического управления процессом обработки детали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБРАБОТ;КИ ДЕТАЛИ, заключающийся в автоматическом управлении положением оси детали и вершины резца относительно искусственной .базы измерения путем измерения прирашения диаметра обработанной поверхности детали на предыдущих операциях и положениях вершины резца по отношениЬ к искусственной базе и в функции их изменения формирования сигнала управления положением вершины резца и оси об:. рабатываемойдетали относительно искус:ственной базы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности и расширения технологических возможностей обработки, дополнительно раздельно и одновременно измеряют величину износа инструмента по задней грани и в месте схода стружки по передней грани , текущее значение диаметра обрабатываемой детали в плоскости, проходящей непосредственно через вершину резца, упругое перемещение вершины резца в продольном и поперечном направлениях и контролируют измерение частоты ламелизации процесса стружкообразования и раздельно формируют сигнал управления пропорционально приращению диаметра детали от размерного износа и податливости упругой системы в функции приращения износа инструмента и управляют положением резца, стабилизируя ось детали, а в функции изI менения податливости упругой системы управляют положением опоры-призмы от (Л носительно искусственной базы, поддерживая относительное положение резца и оси детали постоянным, при этом одновременно в функции изменения упругих перемещений вершины резца в продольном и поперечном направлениях изменяют величину подачи, поддерживая положение вершины резца и оси детали на заданном уровне , и ограничивают уменьшение подачи со при достижении износа по передней грани критического состояния и частоты ламели05 зации стружкообразования наперед задан х ной величины. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (53) 621. 941..1(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ .ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3407202/ 25-08 (22) 11.03.82 (46) 07.09.83. Бюл. № 33 (72) О. И. Драчев, М. Г. Дорошенко, Г. Г. Земсков и Г. Г. Палагнюк (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2946195/08, кл. В 23 (,) 5/22, 1980. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБРАБОТ-

КИ ДЕТАЛИ, заключающийся в автоматическом управлении положением оси детали и вершины резца относительно искусственной базы измерения путем измерения: прирашения диаметра обработанной поверхности детали на предыдущих операциях и положениях вершины резца по отношенй)ок искусственной базе и в функции их из-. менения формирования сигнала управле-:. ния положением вершины резца и оси об;, рабатываемой детали относительно искус-:: ственной базы, отличающийся тем, что, с- целью повышения точности и производительности и расширения технологических

„„SU„„1039693 возможностей обработки, дополнительно раздельно и одновременно измеряют величину износа инструмента по задней грани и в месте схода стружки по передней грани, текущее значение диаметра обрабатываемой детали в плоскости, проходяшей непосредственно через вершину резца, упруroe перемещение вершины резца в продольном и поперечном направлениях и контролируют измерение частоты ламелизации процесса стружкообразования и раздельно формируют сигнал управления пропорционально приращению диаметра детали от размерного износа и податливости упругой системы в функции приращения износа инструмента и управляют положением резца, стабилизируя ось детали, а в функции изменения податливости упругой системы управляют положением опоры-призмы относительно искусственной базы, поддерживая относительное положение резца и оси детали постоянным, при этом одновременно в функции изменения упругих перемещений вершины резца в продольном и поперечном направлениях изменяют величину подачи, поддерживая положение вершины резца и оси детали на заданном уровне, и ограничивают уменьшение подачи при достижении износа по передней грани критического состояния и частоты ламелизации стружкообразования наперед заданной величины.

1039693

Изобретение относится к станкостроению, в частности к токарным станкам, и может найти применение на автоматизированных станках, оснащенных адаптивными системами.

Известен способ автоматического управления процессом обработки детали, при котором автоматически управляют положением оси обрабатываемой детали и вершиной резца относительно искусственной базы измерения. Для этого измеряют приращение диаметра обработанной поверхности детали и положение вершины резца по отношению к искусственной базе и в функции их измерения формируют сигнал управления положением вершины р"зца и оси обрабатываемой детали относительно наперед заданной искусственной базы (1).

Однако известный способ не позволяет измерять диаметр и форму обрабатываемой детали в плоскости, проходящей через вершину резца перпендикулярно оси детали, а также измерять размерный износ резца и износ типа лунки, упругие перемещения резца по осям Х и Z и частоту стружкообразования, а соответственно, управлять процессом резания и положением формообразующих узлов резец-суппорт и детальопоры.

Целью изобретения является повышение точности, производительности и расширение технологических возможностей станка.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом механической обработки дополнительно раздельно и одновременно измеряют величину размерного износа инструмента по задней грани и в месте схода стружки по передней грани, текущее значение диаметра обрабатываемой детали в плоскости, проходящей непосредственно через вершину резца, упругое перемещение вершины резца в продольном и поперечном направлениях и контролируют изменение частоты ламелизации процесса стружкообразования и раздельно формируют сигнал управления пропорционально приращению диаметра детали от размерного износа и податливости упругой системы в функции приращения износа инструмента и управляют положением резца, стабилизируя ось детали, а в функции изменения податливости упругой системы управляют положением опоры-призмы относительно искусственной базы, поддерживая относительное положение вершины резца и оси обрабатываемои детали постоянным, при этом одновременно в функции упругих перемещений вершины резца в продольном и поперечном направлениях изменяют величину подачи, поддерживая положение вер.шины резца и оси детали на заданном уровне, и ограничивают уменьшение подачи при

55 достижении износа по передней грани критического состояния и частоты ламелизации стружкообразования наперед заданной величины.

На чертеже показана блок-схема автоматического управления обработкой деТалей, типа вал.

В процессе обработки снимается обобщенная информация о точностных параметрах технологической системы СПИД, что позволяет встроить в систему СПИД четыре контура управления.

Первый контур — стабилизации корпуса резцедержателя включает в себя датчик стабилизации резцедержателя I, закрепленный на корпусе резцедержателя 2, относительно искусственной базы 3, дифференциальный усилитель 4, датчик начального положения 5 электрогидропривода 6.

Второй контур — стабилизации оси детали в процессе обработки включает в себя опору-призму 7, датчик 8 начального положения опоры-призмы, задатчик 9 начального положения опоры-призмы, дифференциальный усилитель 10, электрогидропривод ll опоры-призмы, искатель 12, закрепленный на резце, генератор импульсов

13, приемник-усилитель 14, модулятор 15, блок регистрации податливости упругой системы 16.

Третий контур — стабилизации вершины резца включает в себя упомянутые во втором контуре управления искатель 12, генератор импульсов 13, приемник-усилитель 14, модулятор 15, блок размерного износа резца 17, дифференциальный усилитель 18, электрогидропривод 19 резца, задатчик начального положения резца 20, датчик контроля начального положения резца 21 (задатчик глубины резания).

Четвертый контур — стабилизации силы резания включает в себя искатель 22, приемник-усилитель 23, модулятор 15, блок формирования управляющего сигнала в функции упругих перемещений вершины резца в продольном и поперечном направлениях 24, блок размерного износа по передней грани 25, блок формирования управляющего сигнала скоростью продольной подачи

26, задатчик скорости продольной подачи

27, усилитель мощности 28, электропривод продольных подач 29.

В процессе обработки снимают и обобщают информацию о точностных параметрах технологической системы СПИД. Совокупность одновременной работы четырех контуров управления дает эффект одновременной информации непосредственно из зоны резания о текущем значении диаметра и форме поперечного сечения обрабатываемой детали, ее упругих перемещениях, о качестве обрабатываемой поверхности, об износе инструмента — размерном по перед.1039693 ней грани, например типа лунки, перемещении вершины резца в трех направлениях У Х Z и лимелизации стружкообразования . Перед началом течения включает пер- вый контур — стабилизации положения корпуса разцедержателя, при этом бескон- . тактный датчик 1 жестко закреплен на корпусе 2 относительно искусственной базы

3 (последняя устанавливается на станине: станка и может быть сменной и регулируемой в радиальном направлении обрабатываемой детали). В случае перемещения корпуса 2 относительно искусственной базы

3 задатчик I выдает электрический сигнал, пропорциональный величине перемещения корпуса резцедержателя с учетом знака на дифференциальный усилитель 4, где этот сигнал сравнивают с сигналом задатчика—

5, усиливают и подают на электрогидропривод 6. Последний перемещает корпус

2 в заданном направлении, стабилизируя его относительно базы 3 по всей длине обрабатываемой детали.

Стабилизация корпуса резцедержателя

1- на всем пути его движения позволяет создать искусственную базу отсчета и измерения для контуров управления верши25 ной резца и оси детали, исключая при этом все погрешности, вносимые направляющими и ходовыми винтами. Во втором контуре — стабилизации оси детали перед процессом резания опору-призму 7 устанавли- вают относительно корпуса резцедержателя 2, при этом положение датчика контроля 8, включенного в обратную связь второго контура управления, соответствует номинальному диаметру обрабатываемой ра обрабатываемой детали в функции ее, упругой податливости в зоне резания и подают на электрогидропривод 11, изменяй при этом положение опоры-призмы 7 отно55 сительно искусственной базы 3 так, чтобы. ось детали была параллельна базе 3. детали и параллельности оси детали к рабочей поверхности искусственной базы 3.

Сигнал с датчика 8 сравнивают с сигна I 35 лом задатчика 9 и подают на вход дифференциального усилителя О, выход последнего включен на электрогидропривод ll, который управляет положением опоры-призмы 7. В процессе резания выходной сигнал 4п с искателя 12, пропорциональный текущему диаметру обрабатываемой детали в плоскости, проходящей через вершину резца по нормали к обработанной поверхности детали, через блок управления, в котором происходит разделение этого сигнала на 45 сигнал, пропорциональный величине приращения диаметра обрабатываемой детали от износа инструмента, и сигнал, пропорциональный величине приращения ди- . аметра за счет прогиба детали, последний поступает на вход дифференциального усилителя 10, где формируют сигнал управления пропорционально приращению диаметИскатель 12 излучает упругие волны под воздействием колебаний ультразвукового генератора импульсов 13 на обрабатываемую деталь, принимает отраженные упругие волны, преобразует упругие колебания в электрические и подает их на вход приемника-усилителя 14, затем на блок регистрации податливости упругого перемещения 16 и далее на усилитель 10. 3адатчик прямоугольных импульсов 15 включен на вход ультразвукового генератора

13 и усилителя-приемника 14.

Работа второго контура — стабилизации оси детали позволяет скомпенсировать перемещение оси обрабатываемой детали йод действием сил резания и минимизировать. вибрации, возникающие в процессе обработки, а также повысить виброустойчивость системы деталь-опоры.

В работе третьего контура — стабилизации вершины резца участвуют и блоки, принадлежащие второму контуру управления (12, 13, 14 и 15). В процессе резания искатель 12 подает сигналы с ультразвукового генератора импульсов 13 на обрабатываемую деталь, а отраженные от детали сигналы проходят через искатель 12 и поступают на усилитель-приемник 14, выход которого включен на блок износа инструмента 17, который регистрирует размерный износ инструмента и выдает сигнал, пропорциональный величине размерного износа. Выходной сигнал с блока 17 подают на вход дифференциального усилителя 18, которым формируют сигнал управления, пропорциональный величине размерного износа инструмента, и подают его на вход электрогидропривода 19, последний корректирует положение вершины резца согласно заданному от задатчика глубины резания 20. Положение вершины резца задают от корпуса резцедержателя 2 и контролируют датчиком положения 21, включенным в обратную связь электрогидропривода. Работа второго и третьего контуров управления позволяет поддерживать постоянным относительное положение резца и оси обрабатываемой детали.

Четвертым контуром управления — стабилизации сил резания измеряют износ инструмента типа лунки в месте схода стружки по передней грани, упругие перемещения вершины резца в продольном и поперечном направлениях, а также изменение частоты ламелизации процесса стружкообразования. Одновременно в функции изменения упругих перемещений вершины резца в продольном и поперечном направлениях (обусловленных увеличением сил резания от износа) управляют продольной подачей инструмента, поддерживая стабильно положение вершины резца и оси

1039693

ВНИИПИ Заказ 656!/12 Тираж 760 Подписное

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 обрабатываемой детали на заданном уровне, и ограничивают уменьшение подачи при достижении износа типа лунки критического состояния и достижения частоты ламелизации стружки наперед заданной ее величины.

В данном контуре искатель 22 устанавливается на резце по нормали к главной режущей кромке. Как и во втором и в третьем контурах управления измерительный 10 сигнал формируют блоками 13 и 15 и отдельным приемником-усилителем 23, выход которого подключен одновременно на блок 24 формирования управляющего сигнала в функции упругих перемещений вершины резца в продольном (по оси Z) и по15 перечном (по оси Х) направлениях и на блок 25 контроля износа инструмента типа лунки и частоты ламелизации стружкообразования . Оба выхода с блоков 24 и

15 включены на вход блока 26 формирования управляющего сигнала продольной подачей. Выходной сигнал с блока 26 сравнивают с сигналом задатчика скорости резания 27, а сигнал рассогласования подают на вход усилителя мощности 28, который управляет электроприводом продольных 25 подач инструмента. Если компенсация увеличений усилий резания путем уменьшения подачи ограничивает процесс резания по производительности, то износ инструмента типа лунки и частота ламелизации стружкообразования регистрируют эти минимальные подачи и происходит остановка процесса обработки.

Одновременная работа четырехконтурной системы управления позволяет измерить перемещения резца в трех направлениях и стабилизировать вершину резца по осям ХУХ с учетом размерного износа, износа типа лунки путем управления положением вершины резца в направлении оси

У отдельным сервоприводом и управлением продольной подачей по осям Х и Z, измерять диаметр обрабатываемой детали в плоскости, проходящей через вершину резца по нормали, и обработанной поверхности, измерять форму детали в продольном и поперечном сечениях в процессе обработки, контролировать шероховатость обработанной поверхности детали и поверхности в плоскости резания, управлять положением оси детали, стабилизируя ее относительно искусственной базы с заранее заданной точностью.

Использование предлагаемого способа на токарном станке IA 616 при обработке нежестких деталей позволяет повысить точность обработки в 6-8 раз в поперечном и продольном сечениях в зависимости от режимов резания и параметров систем управления, повысить производительность обработки в 5-8 раз за счет увеличения режимов резания без снижения требований к точности обработки.. Это обусловлено тем, что динамические характеристики системы

СПИД не являются определяющими в процессе обработки. Искусственно встроенные контуры управления и их динамические показатели определяют поведение системы

СПИД.