Адаптивная система управления шлифованием изделий сложной формы

Адаптивная система управления шлифованием изделий сложной формы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ШЛИФОВАНИЕМ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ , содержащая первый блок памяти, последовательно соединенные двигатель вращения шлифовального круга, измеритель активной полезности мощности , нуль-орган уровня врез ания, регулятор вре.звой дискретной подачи и, привод, последовательно соединенные измеритель припуска, крМандноПрограммный блок и осциллятор продольной подачи, подключенный выходом к первому входу объекта управления, второй вход которого соединен с выходом привода,третий вход - с выходом двигателя вращения шлифоваль ного круга, четвертый вход - с выходом регулятора продольной подачи, а выход объекта регулирования соединен с входом измерителя припуска. Причем второй вход регулятора ррезной дискретной подачи соединен с ; выходом генератора дискретной врезной подачи, а третий вход - с вторым выходом камандно-программного блока, последовательно соединенные сгхему выделения экстремума, первый блок разности и реверсирующий нульорган , при этом первый вход схемы выделени-я экстремума подключен к выходу измерителя активной полезной мощности, а выход задатчика точности формы - к второму входу реверсирующего нуль-органа, выход которого подключен: к входу регулятора продольной подачи, отличающаяся тем,что, с целью повышения точности и производительности обработки , она снабжена вторым блоком памяти, первым и вторым согласующими усилителями, вторым блоком разности и схемой синхронизации, (Л вход которой соединен с выходом реверсирующего нуль-органа, первый с выход соединен с первым блоком памяти , второй выход - с вторым входом схемы выделения экстремума, третий выход - с вторым блоком памяти , вторым входом соединенного э У1 с выходом второго блока разности, первый вход которого соединен с Выходом схемы выделения экстремума и первым выходом первого блока паSD 10 мяти, второй вход которого соединен с вторым входом второго блока разности , а выход второго блока памяти to через первый согласующий усилитель, соединен с задатчиком точности формы и через второй согласующий усилитель подключен к третьему входу регулятора врезной дискретной подачи

093 (111, ССЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО4ИХ

РЕСПУБЛИК

31 11 0 05 В 13 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3526217/18-24 (22) 21 ° 12.82 (46) 23 ° 02.84 ° Бюл. 9 7 (72) В.Ю.Новиков и В.Н.Стрижекозин (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 62.50(088.8.) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 444630| кл. В 24 В 49/04, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3240643/18-24, кл. а 05 В 13/02, 1981 (прототип). (54)(57) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ШЛИФОВАНИЕМ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ, содержащая первый блок памяти, последовательно ооединенные двигатель вращения шлифовального круга, измеритель активной полезности мощности, нуль-орган уровня врезания, регулятор врезной дискретной подачи и привод, последовательно соединенные измеритель припуска, коМанднопрограммный блок и осциллятор продольной подачи, подключенный выходом к первому входу объекта управления, второй вход которого соединен с выходом привода, третий вход - с выходом двигателя вращения шлифовального круга, четвертый вход с выходом регулятора продольной подачи, а выход объекта регулирования соединен с входом измерителя припуска, причем второй вход регулятора врезной дискретной подачи соединен с выходом генератора дискретной врезной подачи, а третий вход — с вторым выходом камандно-программного бдока, последовательно соединенные схему выделения экстремума, первый блок разности и реверсирующий нульорган, при этом первый вход схемы выделения экстремума подключен к выходу измерителя активной полезной мощности, а выход задатчика точности формы — к второму входу реверсирующего нуль-органа, выход которого подключен.. к входу регулятора продольной подачи, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что| с целью повышения. точности и производительности обра-. ботки, она снабжена вторым блоком памяти, первым и вторым согласующими усилителями, вторым блоком со разности и схемой синхронизации, вход которой соединен с выходом реверсирующего нуль-органа, первый выход соединен с первым блоком памяти, второй выход — с вторым входом схемы выделения экстремума, третий выход — с вторым блоком памяти„ вторым входом соединенного с выходом второго блока разности, первый вход которого соединен с выходом схемы выделения экстремума и первым выходом первого блока памяти, второй вход которого соединен с вторым входом второго блока разности, а выход второго блока памяти через первый согласующий усилитель соединен с эадатчиком точности форьы и через второй согласующий усилитель подключен к третьему входу регулятора врезной дискретной подачи

3 1075232

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть испольэЬвано, в частности, для управленияточностью формы заготовки в процессе шлифования.

Известна система для управления точностью формы детали, которая контролирует отклонения формы обрабатывасмой д=-;али датчиком, перемещающимся вдоль образующей, по результатам из- 10 мерения изменяет поверхность шлифовального круга, перемещая правящий алмазный карандащ вдоль образующей шлифовального круга синхронно с датчиком (1J .

Система не обеспечивает высокую точность обработки, поскольку предполагает правку круга в процессе обработки: на изделии остаются ступеньки — следы алмазного карандаша, оставленные на шлифовальном круге, кроме того, она не может быть использована для исправления формы образующей круглого иэделия, шлифуемого c использованием возвратно-поступательного движения стола станка (осцилляции) при шлифовании изделий, длина которых больше длины шлифовального круга, например гильз двигателей внутреннго сгорания.

Известна также адаптивная систе,ма управления шлифованием иэделий сложной формы, содержащая первый блок памяти, последовательно соединенные двигатель вращения шлифоваль- 35 ного круга, измеритель активной полезной мощности, нуль-орган уровня вреэания, регулятор врезной дискретной подачи и привод, последовательно соединенные измеритель припуска, 4О командно-программный блок и осциллятор подачи, подключенный выходом к первому входу объекта управления, второй вход которого соединен с выходом привода, третий вход - с выходом двигателя вращения шлифовального круга, четвертый вход - с выходом регулятора продольной подачи, а выход объекта регулирования соединен с входом измерителя припуска, второй вход регулятора врезной дискретной подачи соединен с выходом генератора дискретной врезной подачи, а третий вход - с вторым выходом командно-программного блока, последовательно соединенные схему. выделения экстремума, первый блок разнос. ти и реверсирующий нуль-орган, первый вход сехмы выделения экстремума подключен к выходу измерителя активной полезной мощности, выход 60 эадатчика точности формы подключен к второму входу реверсирующего нуль-органа, выход которого подключен к входу регулятора продольной подачи. 65

Для осуществления съема припус-. ка алифовальную бабку, на которой установлен вращающийся шлифовальных круг, перемещают к вращающемуся изделию. В результате сопротивления со стороны сил резания шпиндель прогибается, и создаются упругие деформации У в системе станок-приспособление-инструмент-деталь (СПИД). Связь У с мгновенным значением съема припуска записывается уравнением (35

à —.„Фб = К (7+AD(ggg j где Т - коэффициент податливости системы СПИД, К вЂ” коэффициент, характеризующий "шлифуемость" шлифоваль ного круга, т.е. показывающий осыпаемость режущих зерен круга, S — амплитуда дискретной подачи, с помощью которой осуществляется создание упругих де-. формаций и обеспечивается съем припуска.

Из (1) при S = 0 запишем величину врезания круга в иэделие, т,е. глубину снимаемого припуска

,о

S=ф-е ),т

3 где б .- время одного оборота изделия; текущее значение времени.

Как следует иэ (2), глубина среза S зависит не только от величины упругих деформаций У системы СПИД, но также и от податливости ее, характеризуемой величиной T.

Из (2) следует также, что S зависит и от to однако, как показала количественная оценка, величина S практически не зависит от ta, а определяется количеством оборотов изделия, т.е. определяется общим временем шлифования P2g .

Недостатки адаптивной системы управления шлифованием изделий сложной формы заключаются в том, что она не обеспечивает высокую интенсивность исправления исходной погрешности формы заготовки, поскольку при формировании сигнала в эадатчике. допуска не учитываются условия, при которых деталь обрабатывается.

В результате снижается производительность обработки, что объясняется следующим.

На первом ходе шлифовальной бабки вдоль изделия сошлифовывается слой металла S величина которого определяется значением Т и У. При следующем ходе - слой S<, меньший S<, поскольку эа счет S, со1075232 шлифованного на предыдущем ходе На чертеже приведена блок-схема стола, уменьшилась деформация у. адаптивной системы управления шлиОна Равна yi =У-si.Для компенсации фованием иэделий сложной формы. уменьшившейся упругой деформации Система содержит первый блок пана следующем ходе шлифовальной баб- мяти, двигатель 2 вращения шлифо- ки ее перемещают к изделию на вели- вального круга, измеритель 3 активчину Б, которая не равна $, а ной полезной мощности,,нуль-орган 4 определяется конструкцией привода уровня вреэания, регулятор 5 врезной подачи. В процессе шлифования ходов дискретной подачи, привод 6, измеришлифовальной бабки вдоль изделия тель 7 припуска, командно-программного (десятки и сотни) и если не 10 мный блок 8, осциллятор 9 продольУ ть Разницу между заданным ша- ной подачи, объект 10 управления,,гом подачи Бд и величиной сошлифован регулятор 11 продольной подачи, генОго припуска $, $2, ..., S, то нератор 12 дискретной врезной пода :деформации, У системы СПИД либо умень- чи, схему 13 выделения экстремума, шаются (если Бд z B ...,), что приво- )5 первый блок 14 разности, реверсирую дит к увеличению машинного времени щий нуль-орган 15, задатчик 16 точ шлифования, либо увеличиваются : ности формы, второй блок 17 памяти, (если Бд v Sj,,), что приводит . первый 18 и второй 19 согласующие к завышенным режимам шлифования усилители, второй блок 20 разности, и влечет за собой прижогн на обраба- 20 и схему 21 синхронизации. тываемой поверхности или повышен- Система работает следующим обные экономические затраты (за счет разом. повышенного износа абразивных кру- При включении станка шлиф"вальгов) . ная бабка перемещается в зону шли ализ пРоцесса испРавлениЯ ис- 25 фования. При достижении зоны шлиходной погРешности фоРмы детали с фования начинает Работать осцилляиспольэованием системы автоматичес- тор 9 продольной подачи. Одновременного РегУлиРования длины хода стола,но с генератора 12 врезной дискретшлифовального станка показывает,что ной подачи через регулятор 5 врезной для обеспечения высокого качества дискретной подачи на привод 6 врезфова ной поверхности (по геомет- ной подачи поступают импульсы, час30

Рии и отсутствию дефектного, напРи-,тота которых соответствует скорости

1 меР, по прижогам слоЯ) с одновремен- быстрого подвода шлифовального кру" ным максимальным использованием ra к изделию. При вреэании шлифовозможностей станка по производитель" вального круга в изделие возрастает ности, необходимо регулировать ве- З5 активная мощность двигателя 2 враще" ния шлифовального круга, которая иэмости от величины слоя п ип ска Б

$ ... $ о и от величины слоЯ припуска $1, меряется измерителем 3 активной по

В сРЕэаемого (сошлифовыва- лезной мощности и соответствует емого) на каждом ходе стола станка. Мощности сил резания (в качестве парашение точности обработки и п оиэвозобретения является повы 40 метра сил Р зания могут быть испольдительности обработки. ости обработки и проиэво- зованы также полезная мощность двигателя привода изделия, величина

Поставленная цель достигается тем о енная цель достигается тем, упругих деформаций системы СПИД и что система снабжена вторым блоком .т.п.1 . Сигнал с выхода измеритепамяти, первым и вторым согласующими 45 ля 3 активной полезной мощности усилителями, вторым блоком разности,подается на вход нуль-органа 4 урови схемой синхронизаЦии, вхоД котоРой, ня врезания. При достижении мощсоединен с выходом ди выходом Реверсирующего ностью двигателя 2 вращения шлифонУль-оРгана, первый выхоД соеДинен .вального круга заданного уровня Ро срабатывает нуль-орган 4 уровня вреэания. Сигнал с его выхода подар мума, третий выход. с ется на первый вход регулятора 5 втоРым блоком памЯти, втоРым входом дискретной врезной подачи и выклюсоеДиненного с выхоДом втоРого блока чает скорость быстрого подвода шлиРазности, пеРвый вход котоРого сое- фовального круга. Одновременно включается в работу канал адаптивного инеи с вых о сх .55 .

Ремума и пеРвым выходом первого бЛо- управления точностью формы детали. ка памяти, второй вход которого соединен с вторым входом второго бло На вход схемы 13 выделения ка разности, а выход второго блока экстремума непрерывно подается памяти через первый согласующий уси- 0 !сигнал с измерителя 3 активной литель соединен с эадатчиком точнос- полезной мощности. Максимальное знати формы и через второй согласующий чение этого сигнала в течение проусилитель подключен к.третьему дольного хода выделяется в схеме 13 входу регулятора врезной дискретной выделения экстремума и с ее выхода подачи. 65 подается на первый вход первого

1075232 блока 14 разности, на второй вход блока 14 йепрерывно подается сигнал с измерителя 3 активной полезной мощности, Сигнал на выходе схемы 13 выделения экстремума нарастает по мере продвижения шлифовального круга к наиболее выступающей точке на образующей поверхности обрабатываемой детали. Сигнал на выходе первого блока 14 разности при этом равен нулю. По мере удаления шлифовального круга от наиболее выступающей точки на поверхности детали сигнал на выходе измерителя 3 активной полезной мощности уменьшается, однако сигнал на выходе схемы 1.3 выделе- 15 ния экстремума остается на прежнем уровне. Таким образом, на выходе первого блока 14 разности появляется сигнал, пропорциональный разности между максимальным значением ак- 20 тивной полезной мощности шлифования и ее текущим значением. Когда величина этого сигнала, подаваемого на первый вход реверсирующего нуль-органа 15, достигнет значения, равного 25 значению задающего напряженйя, подаваемого на второй вход реверсирую щего нуль-органа 15 с задатчика 16 точности формы, на выходе реверисрующего нуль-органа 15 появляется командный сигнал реверса. Этот сигнал че, 30 рез регулятор 11 продольной подачи, и осциллятор 9 продольной .подачи осуществляет реверс стола шлифовального станка, Одновременно сигнал с выхода реверсирующего нуль-органа .15 запускает схему 21 синхронизации.Сиг,нал с третьего выхода схемы 21 синхро,низации записывает во второй блок 17 памяти значение сигнала на выходе второго блока 20 разности. IIo окон- 40 чании записи во второй блок 17 памяти на первом выходе схемы 21 синхронизации появляется импульс записи, которым переписывается значение сигнала на выходе схемы .13 выделения 45 экстремума в первый блок 1 памяти.

Таким образом, в первый блок памяти записывается сигнал, соответствующий максимальной активной мощности двигателя 2 вращения,шлифовального круга 50 за предыдущий продольный ход шлифовальной бабки. По окончании записи в первый блок 1 памяти на втором выходе схемы 21 синхронизации появляется сигнал сброса на схему 13 выделе- 55 ния экстремума. Начинается новый цикл измерения.

Сигнал с выхода второго блока 17 памяти, представляющий собой сигнал коррекции, пропорциональный разности максимальных значений активной полезной мощности двигателя 2 врал.=ния шлифовального круга за предыдущий и ,последующий продольные ярды шлифовальной бабки, через первый согласующий усилитель 18 подается на вход задатчика 16 точности формы, а через второй согласующий усилитель 19 - на четвертый вход регулятора 5 врезной дискретной подачи, изменяя таким образом длину продольных ходов шлифовальной бабки и амплитуду врезной дискретной подачи в зависимости от точности формы детали в продольном сечении и величины натягов в системе СПИД, Контроль размера обрабатываемой детали ведется измерителем 7 припуска, сигнал с выхода которого подается на вход командно-программного блока 8. При достижении размером детали заданной величины команднопрограммный блок 8 выдает сигналы в. осциллятор 9 продольной подачи на прекращение осцилляции шлифовальной бабки и в регулятор дискретной врезной подачи 5 на отвод шлифовальной бабки из зоны обработки. Процесс . шлифования заканчивается.

В результате испытаний предлагае-: мой системы установлено следующее.

Применение системы при изготовлении гильзы дизельного двигателя тепло.

Воза обеспечивает дисперсию размера в пределах 0,018 мм (по существующей „ технологии - до 0,050-0,060 мм), погрешность формы по образующей состав ляет 0,009 мм (по существующей техно логии погрешность формы достигает величины 0,025-0,04 мм) .

Для обеспеченйя высоких показателей обработанных поверхностей по существующей технологии предусмотрено исправление этих погрешностей путем примения дополнительной операции — хонингования.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить высокие качественные показатели обработанной поверхности при одновременном снижении машинного времени на операции шлифования (на 25-ЗОВ за счет адаптивного управления исправлением исходной погрешности формы гильзы в процессе сошлифования припуска и исключает необходимость применения дополнительной операции.хонингования. Все это в совокупности повышает производительность обработки ло

7ОВ и создает прямой экономический эффект только по системе МПС

406,2 тыс. руб.

1075232

Составитель П.Кудрявцев

Техред С.Легеза Корректор Ю.Макаренко

Редактор P.Öèöèêà

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Эаказ 496/41 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5