Устройство для адаптивного управления процессом абразивной обработки

Устройство для адаптивного управления процессом абразивной обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ, содержащее датчик крутящего момента, последовательно соединенные преобразователь вибраций, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и полосовой фильтр, блок управления приводом, отличающееся тем, что, с целью повьшения эффективности управления процессом абразивной обработки хрупких материалов путем измерения интегрального значения крутящего момента и дисперсии распределения припуска по режущим зернам, в него введены последовательно соединенные узкополосный перестраиваемый фильтр, детектор и блок деления, второй вход которого соединен с датчиком крутящего момента , а выход - с блоком управления приводом, выход которого соединен с первым входом введенного в устройство блока автоматической подстройки частоты, второй вход которого соединен с выходом узкополосного i фильтра, а выход - с управляющими (Л входами полосового и узкополосного фильтров, блок автоматической регулировки усиления, подключенный входом к выходу полосового фильтра, а выходом - к входу усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) 089 А

3(5D В 24 В 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3586516/25-08 (22) 04.05.83 (46) 07.06;84. Бюл. 1(- 21 (72) В.Л.Заковоротный, А.Н.Ткаченко, Г.Г.Палагнюк, Ю.И.Удалов, О.С.Перлин и В.К.Владимирский (71) Ростовский-на-Дону ордена Трудового Красного Знамени институт сельскохозяйственного машиностроения (53) .621.91(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 854606, кл. В 23 В 49/00, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ АБРАЗИВНОЙ

ОБРАБОТКИ, содержащее датчик крутящего момента, последовательно соединенные преобразователь вибраций, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и полосовой фильтр, блок управления приводом, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности управления процессом абразивной обработки хрупких материалов путем измерения интегрального значения крутящего момента и дисперсии распределения припуска по режущим зернам, в него введены последовательно соединенные узкополосный перестраиваемый фильтр, детектор и блок деления, второй вход которого соединен с датчиком крутящего момента, а выход — с блоком управления приводом, выход которого соединен с первым входом введенного в устройство блока автоматической подстройки частоты, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, а выход — с управляющими входами полосового и узкополосного фильтров, блок автоматической регулировки усиления, подключенный входом к выходу полосового фильтра, а выходом — к входу усилителя.

109б089

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для управления процессами абразивной обработки, в частности, для адаптивного управления сверлением ситалов и стекол.

Известно устройство для управления процессом сверления, в котором звуковые колебания, возникающие при резании в системе СПИД (т.е. колебания, вызванные переменной составляющей силы резания), воспринимаются датчиком, сигнал, генерируемый сверлом и деталью, выделяют фильтром, корректируют усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, на управляющий вход которого подается сигнал от формирователя, причем выходные значения сигнала изменяются в зависимости от положения датчика относительно зоны резания. При нарушении процесса сверления этот сигнал, достигая заданного значения, поступает на исполнительное устройство, осуществляющее управление 25 процессом сверления (1 1.

Однако применение данного устройства для алмазного сверления хрупких материалов не эффективно, так как в нем не учитывается специфика абразивного инструмента, которым является алмазное сверло. Имеют место неравномерность нагрузки на каждое зерно алмаза, вызванная нерегулярностью рельефа режущей поверхности инструмента, а также неравномерность текущего припуска на каждое зерно. Силы же резания формируются как суммарные значения всех составляющих сил, действующих на каждое

40 зерно. В таких условиях необходимо ограничивать не суммарные силы, а максимальную силу, действующую на каждое режущее зерно. Поэтому обеспечение заданной износостойкости ин45 струмента требует изменения в ходе обработки режимов таким образом, чтобы ограничивались максимальные силы, действующие на каждое единичное зерно, что в известном устройстве не

Ф осуществляется.

Цель изобретения — повышение эффективности управления процессом абразивной обработки хрупких материалов путем измерения интегрального значения крутящего момента и дисперсии распределения припуска по режущим зернам.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для адаптивного управления процессом абразивной обработки, содержащее датчик крутящего момента, последовательно соединенные преобразователь вибраций, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и полосовой фильтр, блок управления приводом, дополнительно введены последовательно соединенные узкополосный перестраиваемый фильтр, детектор и блок деления, второй вход которого соединен с датчиком крутящего момента, а выход — с блоком управления приводом, выход которого соединен с первым входом введенного в устройство блока автоматической подстройки частоты, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, а выход — с управляющими входами полосового и узкополосного фильтров, блок автоматической регулировки усиления, подключенный входом к выходу полосового фильтра, а выходом — к входу усилителя.

В основу принципа работы предлагаемого устройства положены следующие физические особенности процесса резания.

При сверлении алмазными сверлами хрупких материалов величина припуска для каждого режущего зерна неодинакова и в целом для сверл- распределена вокруг среднего значения примерно по нормальному закону. Причем, в процессе обработки это распределение изменяется вследствие выкрашивания зерен абразива. Поэтому при одинаковой величине подачи на оборот для различных сверл или для одно о и того же сверла в различные моменты времени нагрузка на отдельные режущие зерна может существенно меняться.

При этом средние значения кру-тящего момента и осевой составляющей силы резания могут оставаться неизменными.

Очевидно, что максимальная величина подачи и крутящего момента допустима для сверла, у которого припуск распределен одинаково между всеми режущими зернами. И чем больше дисперсия этого распределения, тем меньше допустимая подача и крутящий момент с тем, чтобы не вызвать разрушения связки и повышенного лавинообразного износа инструмента.

Для контроля дисперсии распределения припуска по режун;.и зернам устройстве о .: 1 t!. "в.:!! !! ана IH3 фильтра 4; преобразователь 8 крутящего момента, блок 9 деления и блок 10 управления приводом, выход последнего соединен с вторым выходом блока 7 автоматической подстройки частоты. Входы блока 9 деления соединены с выходом преобразователя 8 и с выходом детектора 5, а выход — с входом блока 10 управления приводом.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с преобразователя 1, установленного на обрабатываемой детали, подается на предварительный усилитель 2 с регулируемым коэффициентом передачи. Для передачи сигнала виброакустической эмиссии баз искажений преобразователь 1 и усилитель 2 должны быть широкополосными.

Далее усиленный сигнал подается на полосовой фильтр 3, который автоматически настраивается с помощью блока 7 автоматической настройки на полосу частот, середина которой соответствует максимуму композиции силы, определяемой ламелизацией.

Связь блока 7 автоматической подстройки частоты с блоком 10 управления приводом позволяет первому автоматически перестраивать частоту настройки фильтров 3 и 4 пропорционально изменению скорости резания, т.е. числу оборотов.

Уширение спектральной линии частоты ламелизации в спектре виброакустической эмиссии, т.е. фактически величина дисперсии распределения припуска по режущим зернам, определяется путем стабилизации среднеинтегрального значения спектральной плотности в полосе пропускания полосового фильтра 3 с помощью блока 6 автоматической регулировки усиления и определения максимальной величины спектральной плотности в этом же диапазоне частот с помощью узкополосного фильтра 4.На фиг. 2 показана часть спектра сигнала виброакустической эмиссии для случая алмазного сверления ситала сверлами одного типа, но различного состояния, где спектр с соответствует обработке изношенным сверлом с выкрошенными зернами абразива: спектр d ñoîòâåòñòâóåò новому сверлу; Ь „ — полоса пропускания полосового фильтра 3; 5f — полоса пропускания узкополосного фильтра 4.

3 1096089 4 спектрального состава акустического излучения из зоны резания, Разрушение обрабатываемого материала под действием режущего зерна абразива происходит последовательно в виде микросколов, каждый из которых сопровождается импульсом акустического излучения. Частота повторения этих импульсов, в основном, определяется скоростью, глубиной резания и характеристиками обрабатываемого материала. А так как скорость резания практически одинакова для всех режущих зерен абразива, то частота повторения микросколов (частота ламелизации) будет определяться глубиной ре15 зания, т,е. величиной припуска, снимаемого этим зерном.

Следовательно, распределение частот ламелизации в спектре акустического сигнала из зоны резания (сигнал виброакустической эмиссии характеризует распределение величины припуска по режущим зернам. Чем меньше дисперсия этого распределения, тем

25 меньше уширение спектральной линии частоты ламелизации в спектре виброакустической эмиссии.

Таким образом, измеряя интегральное значение крутящего момента и дисперсию распределения припуска по режущим зернам, можно создать адаптивную систему управления, обеспечивающую минимальный износ сверла, повышенное качество изделия, и следовательно, максимальную производитель- Ç5 ность °

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — часть спектра сигнала виброакустической эмиссии для случая алмазного сверления сита- 4б ла.

Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь 1 вибраций, предварительный усилитель 2 с регулируемым коэффициентом переда- 45 чи, полосовой перестраиваемый фильтр 3, узкополосный перестраиваемый фильтр 4, детектор 5 с фильтром низких частот; блок 6 автоматической регулировки усиления, вход которого соединен с выходом полосового перестраиваемого фильтра 3, а выход - с управляющим входом предварительного усилителя 2; блок 7 автоматической подстройки частоты, выходами соеди- 55 ненный с управляющими входами фильтров 3 и 4, а первым входом — с выходом узкополосного перестраиваемого

S 1096089

Блок 6 автоматической регулировки усиления изменяет коэффициент передачи предварительного усилителя 2 так, чтобы интегральное значение напряжения на выходе полосового фильтра 3 оставалось постоянным. Тогда напряжение на выходе узкополосного фильтра 4 продетектированное детектором 5, будет пропорционально величине добротности пика частоты ламелизации, т.е, уширению спектральной линии частоты ламелизации. Блок 7 автоматической подстройки частоты синхронно настраивает фильтры 3 и 4 на частоту ламелиэации, которая может изменяться при изменении скорости резания и величины подачи.

Сигнал, пропорциональный добротности частоты ламелиэации, т.е. обратно пропорциональный дисперсии распределения припуска по режущим зернам, подается на блок 9 деления, где делится на величину крутящего момента, измеряемую преобразователем 8 крутящего момента, Полученный на выходе блока 9 сигнал подается для управления приводом в блок 10.

При увеличении сигнала с выхода блока 9 деления увеличивается и величина подачи.

Технико-экономическое преимущество от использования предлагаемого устройства заключается в уменьшении

1О расхода. дорогостоящего алмазного и поликристаллического инструмента путем уменьшения удельного износа инструмента в .результате более равномерного распределения нагрузки на

15 режущие зерна инструмента; увеличении производительности обработки путем использования максимально допустимых режимов резания, что обеспечивается высокой надежностью и точ20 ностью контроля за состоянием инструмента и протеканием процесса; повышении точности обработки (уменьшения увода оси отверстия) за счет более равномерного распределения припуска

2 по режущим зернам абразива.

Заказ 3712/9 Тираж 737 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Составитель В.Влодавский

Редактор И.Касарда Техред О.неце . Корректор Г.OraP