Система адаптивного управления процессом резания

Система адаптивного управления процессом резания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ, содержащая датчик термо-ЭДС, устройство сравнения, блок управления режимами резания , к выходу которого подключен исполнительный механизм, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности управления , система снабжена блоком измерения шероховатости, содержащим линзу, модулятор и фотоприемник инфракрасного излучения и последовательно соединенные усилитель , преобразователь и устройство сравнения , к одному из входов которого подключено задающее устройство, причем выход блока измерения шероховатости подключен к входу блока управления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(59

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К-АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 4@0 Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3506861/25-08 (22) 02. 11.82. (46) 07.02.84. Бюл. № 5 (72) В. А. Остафьев, Г. С. Хулап, В. В. Шевченко и А. Е. Изюмец (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621,9.62.52 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 666045, кл. В 23 (,) 15/00, 1977 (прототип). (54) (57) СИСТЕМА АДАПтивНОго упРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ, со„„SU„„1071397 А держащая датчик термо-ЭДС, устройство сравнения, блок управления режимами резания, к выходу которого подключен исполнительный механизм, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности управления, система снабжена блоком измерения шероховатости, содержащим линзу, модулятор и фотоприемник инфракрасного излучения и последовательно соединенные усилитель, преобразователь и устройство сравнения, к одному из входов которого подключено задающее устройство, причем выход блока измерения шероховатости подключен к входу блока управления.

Ю 3

CrO

CO 3

1071397

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано для управления процессом резания на станках.

Известна система адаптивного управления процессом резания, содержащая датчик ЭДС резания, устройство сравнения, блок управления режимами резания и исполнительный механизм (1).

Недостатком этой системы ада птивного управления является низкое качество и точность обработки деталей на металлорежущих станках, вследствие того, что адаптация основана на изменении режимов резания на основании измеренного сигнала ЭДС резания, контролирующего лишь износ режущего инструмента по задней поверхности, а величина шероховатости обрабатываемой поверхности в процессе резания остается вне зоны контроля системы.

Система адаптивного управления процессом резания работает следующим образом.

В процессе резания сигнал Е с датчика

13 ЭДС подают на вход второго устройства

15 сравнения, на второй вход которого подают с задающего устройства 14 непрерывно сигнал Е, соответствующий минимальной величине скорости износа режущего инструмента. Величина сигнала Е определяется для каждой пары «инструмент-деталь» на основании предварительных исследований. В случае наличия сигнала рассогласования ЬЕ = Е - Е с выхода второго устройства 15 сравнения подают сигнал

6 Е, на первый вход блока 11 управления режимами резания. Блок 11 управления режимами резания в соответствии с величиной

dE выдает команду на исполнительный механизм 12 для изменения режимов резания с целью устранения рассогласования между

ЕиЕо.

Через время t после начала резания включается вторая подсистема управления. Время t определяется на основании зависимости

Целью изобретения является повышение точности обработки деталей на металлорежущих станках.

Поставленная цель достигается тем, что система адаптивного управления, содержащая датчик термо-ЭДС, устройство сравнения, блок управления режимами резания и исполнительный механизм, снабжена блоком измерения шероховатости, содержащим последовательно установлеиные баревую линзу, модулятор и фотоприемник инфракрасного излучения и последовательно соединенные к фотоприемнику усилитель, преобразователь и устройство сравнения, к одному из входов которого подключено задающее устройство, причем выход блока шероховатостей подключен к входу блока управления.

На фиг. 1 схематически изображена блок схема системы адаптивного управления процессом резания; на фиг. 2 — модулятор; на фиг. 3 — график зависимости интенсивности излучения от шероховатости w = f (R„).

Система адаптивного управления процессом резания, например, при точении детали 1 (фиг. 1), инструментом 2, состоит из токосъемщика 3, установленного на шпинделе станка, баревой линзы 4, расположенной на фокусном расстоянии от обрабатываемой поверхности детали 1, модулятора

5, выполненного в виде диска с отверстиями (фиг. 2). Модулятор 5 снабжен приводом вращения.3а модулятором 5 установлен блок 6 фотоприемников ИК-излучения, подключенный через усилитель 7 к преобразователю 8. Выход первого задающего устройства 9 соединен с первым входом первого устройства 10 сравнения, к второму входу которого подключен преобразователь 8.

Устройство IO сравнения через блок Il управления режимами резания соединено с исполнительным механизмом 12. Датчик

t5

13 ЭДС и задающее устройство 14 соединены со вторым устройством 15 сравнения. где F — расстояние между режущими инструментом и баревой линзой, мм;

S — минутная подача, мм/мин.

ИК-излучение с только что обработанной поверхности фокусируется баревой линзой 4 в плоскости расположения блока 6 фотоприемников. Установленный перед блоком

6 фотоприемников модулятор 5 осуществляет модуляцию ИК-излучения. В блоке 6 фотоприемников интенсивность ИК-излучения преобразуется в импульсный сигнал, который затем усиливается в усилителе 7 и преобразуется в преобразователе 8 в постоянный электрический сигнал, величина которого пропорциональна интенсивности ИКизлучения.С первого задающего устройства

9 непрерывно подают сигнал U< на первый вход первого устройства IO сравнения, на второй вход которого подают сигнал U c преобразователя 8. Величина сигнала Vö соответствует величине шероховатости поверхности обработанной детали, которую необходимо получить после обработки. При наличии сигнала рассогласования Ь!) =

U - -U<, с выхода первого устройства 10 сравнения подают сигнал на второй вход блока

ll управления режимами резания. Блок 1 управления режимами резания на основании сигнала рассогласования Ь!1, а также йЕ выдает команду на исполнительный механизм 12 для изменения режимов резания с целью устранения рассогласования между

1071397 S = К DU+ K4ÀÅ, 710

g АЗ

Составитель В. Жиганов

Редактор А. Химчук Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 11535/9 Тираж 771 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

И и U, Е и Е . Алгоритм изменения режимов резания можно представить в виде

= К hU+ КгьЕ, где К, Кв, Кз К4 — коэффициенты, которые определяются предварительно на основании экспериментов.

Сущность изобретения заключается в том 10 что в процессе резания помимо измерения сигнала ЭДС резания, позволяющего контролировать износ режущего инструмента по задней поверхности, измеряется инфракрасное излучение с обработанной поверхности, позволяющее контролировать шероховатость поверхности. Известно, что интенсивность ИК-излучения определяется из выражения

W =4Ъ Т, где Š— излучающая способность поверхности; д — постоянная Стефана-Бальцмана; Г- температура.

Установлено, что 8 зависит от шероховатости поверхности, с которой измеряется интенсивность ИК-излучения. Чем больше величина шероховатости поверхности, тем больше Я и соответственно интенсивность

ИК-излучения, при условии, если температура постоянна. При установившемся процессе резания средняя температура обработанной поверхности на расстоянии 10 мм от зоны резания для пары «инструмент-деталь» практически не меняется по сравнению с изменен11ем величины В, зависящей от величины шероховатости поверхности.

На фиг. 3 показан график зависимости плотности ИК-излучения от величины R, полученный при обработке стали (Ст45) инструментом Т15 Кб (Н= 120 м/мин, 1 мм, S = 0,1 мм/об) . Излучение измеряют с обработанной поверхности на расстоянии

3 мм от зоны резания. Интересно отметить, что до R 6 мкм величина чг не изменяется. Следовательно, система обеспечивает надежную работу, когда К6, изменяется от б до 0,2.

Система позволяет непосредственно в процессе резания контролировать степень износа режущего инструмента и величину шероховатости обрабатываемой поверхности что повышает точность обработки в 1,21,4 раза.

АХ Г5 1Ж 17Ю 02 Уа щи

Риг.з