Система адаптивного управления шлифовальным станком

Система адаптивного управления шлифовальным станком

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШЛИФОВАЛЬНЫМ СТАНКОМ, содержащая электродвигатель привода шлифовального круга, подключенный к первому преобразователю и датчику мощгшсти ре.чания. выход которого подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен выход, задатчика величины мощности резания, а к выходу - вход интегратора, блок пуска , второй выход которого подключен к входу задатчика величины мощности резания, блок управления, выход которого подключен -к второму преобразователю j выход которого подключен к электродвигателю привода подачи, о тличающаяся тем, что,с целью повьшения производительности шлифования , в нее введены нуль-орган, компаратор , одновибратор, два логических эленента И-НЕ, четьфе ключа, датчик скорости подачи, интегратор, блок памяти, умножитель, вычислитель квадратного корня, задатчик длины обрабатываемой поверхности и задатчик величины ускорения привода подачи, причем вход нульоргана подключен к выходу датчика мощности резания,и к первому входу сумматора, а выход к входу одновибратора и первому входу первого логического элемента И-НЕ, к второму входу которого подключен выход одновибратора и управляющий вход первого, .ключа, а к выходу управляющий вход второго ключа, вход которого подключен к выходу датчика скорости подачи и к входу интегратора, выход которого подключен к выходу второго ключа и к входу (Л первого ключа, выход которого подключен к выходу задатчика длины обрабатываемой поверхности и к входу блока памяти, выход которого подключен к первому входу умножителя, к втброму входу которого подключен второй выход задатчика величины ускорения привода подачи,а к выходу - вход вычислителя квадра.тного корня, к ходу которого подключен вход третьего ключа и первый вход компаратора, к О5 второму входу которого подключен выход интегратора и вход четвертого ;ключа, а к выходу - управляющий вход четвертого ключа и вход второго логического элемента И-НЕ, выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, выход которого подключен к выходу четвертого ключа и к второму входу блока управления, к первому входу которого подключен первый выход задатчика величины ускорения привода подачи, вход датчика скорости подачи подключен к электро-

Соса СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН..) SU (Ill

4(51) С 05 В 13 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГТИЙ (21) 3587834/24-24 (??) 29.04.83 (46) 15.05.85. Бюл. Р 18 (72) 10.Н. Петренко и Г :1. Гуньков (7i) Белорусский ордена Трудового

Красного. Знамени политехнический институт (53) 62-50(088.8) (56) Карабчиевский Л.П. и др. Автоматизация шлифовальных станков. N., "Машиностроение", 1982, с. 63.

Михелькевич В.Н. Автоматическое управление шлифованием. М., "Машиностроение", 1975, с. 171 †i.

Донской H.В. и др. Комплексные системы управления злектроприводами тяжелых металлорежущих станков. М., "Энергия", 1980, с. 269. (54)(57) СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШЛИФОВАЛЬНЬ1М СТАНКОМ, содержащая электродвигатель привода шлифовального круга, подключенный к первому преобразователю и датчику мощности резания, выход которого подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен выход задатчика величины мощности резания, а к выходу — вход интегратора, блок пуска, второй выход которого подключен к входу задатчика величины мощности резания, блок управления, выход которого подключен к второму преобразователю, выход которого подключен к электродвигателю привода подачи о ть

А л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения производительности шлифования, в нее введены нуль-орган, компаратор, одновибратор, два логических элемента И-НЕ, четыре ключа, датчик скорости подачи, интегратор, блок памяти, умножитель, вычислитель квадратного корня, задатчик длины обрабатываемой поверхности и задатчик величины ускорения привода подачи, причем вход нуль- органа подключен к выходу датчика мощности резания.и к первому входу сумматора, а выход— к входу одновибратора и первому входу первого логического элемента

И-НЕ, к второму входу которого подключен выход одновибратора и управляющий вход первого. ключа, а к выходу — управляющий вход второго ключа, вход которого подключен к выходу датчика скорости подачи и к входу интегратора, выход которого подключен к выходу второго ключа и к входу первого ключа, выход которого подключен к выходу задатчика длины обрабатываемой поверхности и к входу блока памяти, выход которого подключен к первому входу умножителя, к втброму входу которого подключен второй выход задатчика величины ускорения привода подачи, a к выходу — вход вычислителя квадратного корня, к выходу которого подключен вход третьего ключа и первый вход компаратора, к второму входу которого подключен выход интегратора и вход четвертого ,ключа, а к выходу — управляющий вход четвертого ключа и вход второго логического элемента -HE, выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, выход которого подключен к выходу четвертого ключа и к второму входу блока управления, к первому входу которого подключен первый выход задатчика величины уско рения привода подачи, вход датчика скорости подачи подключен к электро-, ! 156000 двигателю привода подачи, вход sa- ности подключен к первому выходу блодатчика длины обрабатываемой поверх-,ка пуска.

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для использования на шлифовальных станках, пре- имущественно для плоского и круглого шлифования периферией круга.

Цель изобретения — повышение производительности шлифования.

Повышение производительности шлифования требует оптимизации режимов и резания, т.е. шлифования с подачей, обеспечивающей экстремальное значение

L критерия оптимизации. Одним из таких критериев является максимум производительности. Для шлифования на плоско шлифовальном станке с прямоугольным I5 столом производительность можно определить

I

П- ) () напр+ ем In

tð t, + т

Ф в 20

1 гдето . — — время резания,мин„

"ь - время реверсирования стоз а ла с деталью, мин 25

4 — количество необходимых для обработки проходов; — длина шлифования; — время правки шлифовальноllP

ro круга, мин; 30

1см — время смены шлифовального круга при полном износе, мин;

И вЂ” число правок круга за время эксплуатации до 35

1 полного износа, — период стойкости круга, мине — вспомогательное время, Ь мин; 40 скорость движения детали, м/мин; ц — ускорение стола с деталью . на участке торможения и †.разгона, м/мин2 - 45

Период стойкости круга на плоском шлифовании периферией круга связан с режимами резания эмпирической зависимостью, (21

0,51 Н где Н вЂ” высота круга, мм;

К," — коэффициенты, зависящие.от обрабатываемого материала и диаметра круга соответст. венно.

После подстановки выражений для всех составляющих в формулу (1) она принимает вид

> (h)

L1 Ч6 Ф (+ о) Li Чф nPl

+ — з-Ф 1

Ч и ОМН КК, roe tNI„= вр+1см /n

Основным возмущающим воздействием для технологических процессов металлообработки является изменение припуска, что характеризуется при шлифовании изменением подачи 5g . При шлифовании сплошных поверхностей изменение подачи 5О практически исключено. Рассматривая 6 и 5g как параметры, из выражения (3) можно определить что максимум производительности П достигается при оптимальной скорости, (4)

qonrn

Если пренебречь в выражении (3) временем 11 реверсирования стола с деталью, его можно записать

I (s s 1 („v<

Ч îъзн к,к, Без учета времени 11 максимум производительности соответствует ско- рости

1 (z7

I. . Ч,„,s.,=а6Н4К К, з 1156000 4

Анализ выражения (4) показывает, где K,Кq kq — коэффициснThl эаппсячто при уменьшении длины шлифуемой щие 0Т твердости и поверхности 4 и вертикальной подачи высоты круга, обрабана глубину шлифования 6 первое сла- тываемого материала, гаемое знаменателя стремится к нулю. коэффициента эаполнеСледовательно, максимальное значение ния стола соответстЧкр„,„ ограничено длиной шлифуемой венно, поверхноети и ускорением а при Как следует из выражения (9), реверсировании стола с деталью: при постоянстве выражения 1,„,„, 5„5

1ф мощность резания будет постоянной, так как коэффициенты, входящие в (9), -Q 7La

1 onm, макс в данных условиях шлифования постоянны. Таким образом, если поддерживать

Из выражения (6), определяющего мощность резания на постоянном уровоптимальную скорос-."ь движения детали 15 не за счет изменениЯ скоРости 1, то без учета времени ревереирования сто- автоматически буДет поДДеРживатьсЯ ла 1, видно что уменьшение при максимУм проиэводительиости шлифова» » . 1 прочих равных условиях ведет к неог- ниЯ без Учета вРемени- 1 . ОДнако, раниченному росту значения " р«»п» как показано вышее, оптимальное управКак видно из графиков (см. фиг.1), Щ ление, Рассчитанное беЭ Учета вРеме° »

1 значения оптимальных скоростей, расни » реверсирования стола с деталью, считанных без учета и с учетом вре- ЯвлЯетсЯ неточным. Следовательно, мени реверсирования стола с деталью адаптивное управление со стабилиза» отличаются друг от друга, причем цией мощности резания не позволяет су . расчет проведен для Д получить Расчетный максимУм проиэво

)oem gonm e операции шлифования чугуна кругом дительности шлифования. диаметром 600 мм, при поперечной поДля оптимизации процесса шлифовадаче р. УО щ !zrrrr; длине де али ниЯ с Учетом вРемени РеверсиРованиЯ м, ускорении а = I м/с арвиду стдла с деталью предлагается ocy i исходной непрямолинейности деталей, 30 ществлять адаптивное управление про-. которая соизмерима с припуском на Цессом шлифованиЯ слеДУющим обРазом: обработку, вертикальная подача 5 может варьировать от значений, близких

Ч =7 qo»»m макс,, LQ = сооз1 пРн t Ðer Ч >

=О Z,1 к нулю, до максимально рекомендуемых. 1 -Р при Ч (о)

Ре» g г gontn Макс g

При ТоМ 3H< pop m и 1 ор»» значи тельно отличаются друг от друга. Сле- гд р где ㄠ— величина уставки мощности довательно, для определения оптимальрезания. ного управления процессом шлифования Такое управление получено на оснеобходимо использовать выражение (4} ,новании следующих соображений Ана4},учитывающее время реверсирования. щ л лиз выражений (4) и (6) и графиков стола с деталью. на фиг.1 показывает, что при увелиПерепишем выражение (6) следующим чении э М образом: чении, управление /on»o стремится

"к V>« т.е. кривая, выражающая управлейие 1 р„,»», является асимптоЯ) 45 тической для кривой Ч р» „, . С другой стороны, при уменьшении ) значение

Р Данных условиях шлифования пра-ст вая часть выражения (8) постоянна. Так образом, мак производитель- oro Уста овлено УпРавление (10). .ности ф ван без учета врем 50 Ри таком Управлении производительП и

Л, реверсирования стола с деталью .достигается при постоянстве произ- четному максимуму производительности, чем пр упра лении со стабилизацией при плоском шлифовании определяется

Р„,-1,П(Ч . „1"К,к,К,, На фиг.1 приведены зависимости

1(о„„, =1(6Д» Ч р„1(5g), рассчитанные по выражениям (4) и (6) соответ5 1156000

-В ственно; Hà AHI, 2 — функциональная схема адаптивного управления.

Система адаптивного управления шлифовальным станком содержит электродвигатель привода шлифовального круга 1, подключенный к тиристорному преобразователю 2 и датчику мощности резания 3, выход которого подключен к входу нуль-органа 4 и первому входу сумматора 5, к второму входу ко- 10 торого подключен задатчик величины мощности резания 6, к входу которого подключен второй вход блока пуска 7, первый вход которого подключен к задатчику длины обрабатываемой поверх- 15 ности 8, выход которого подключен к входу блока памяти 9 и выходу ключа 10, управляющий вход которого подключен к выходу одновибратора

11 и к второму входу логического 20 элемента И-НЕ 12, к первому входу которого подключен выход нуль-органа

4 и вход одновибратора 11, а к выходу — управляющий вход ключа 13, выход которого подключен к входу ключа 25, 10 и выходу интегратора 14, вход которого подключен к входу ключа 13 и к выходу датчика скорости подачи 15, вход которого подключен к электродвигателю привода подачи 16 подключенному к тиристорному преобразователю 17, вход которого подключен к выходу блока управления 18, первый вход которого подключен к первому выходу задатчика величины ускорения привода подачи 19, второй выход которого подключен к второму входу умножителя 20, к первому входу которого подключен выход блока памяти 9, а к выходу — вход вычислителя квадратно- ©

ro.êîðHÿ 21, к выходу которого под- . ключен вход ключа 22 и первый вход компаратора 23, второй вход которого подключен к выходу интегратора 24 и к входу ключа 25, а выход — к управляющему входу ключа 25 и к входу логического элемента -HE 26, выход которого подключен к управляющему входу ключа 22,,выход которого подключен к выходу ключа 25 и к второ- © му входу блока управления 18, вход интегратора 24 подключен к выходу сумматора 5;,кнопку 27. Система адаптивного управления шлифовальным станком работает следующим образом.

При нажатии на кнопку 28 в блоке пуска 7 замыкается механически связанный с кнопкой 28 замыкающий контакт 30 и задатчик длины обрабатываемой поверхности подключается к блоку памяти 9, в который записывается информация о длине обрабатываемой поверхности. При этом также получает питание катушка реле 29 и замыкаются замыкающие контакты в цепи задатчика мощности резания 6 и параллельно кнопке 28. Реле 29 становится на самопитание, а задатчик величины мощности резания б подключается к сумматору 5. Так как сигнал на выходе датчика мощности 3 равен нулю, на выход сумматора 5 проходит сигнал задатчика величины мощности резания 6. На выходе нуль-органа — органа 4, одновибратора 11 присутствуют сигналы "1", на выходе логического элемента И-HE 12— сигнал "0". Ключ 10 разомкнут, ключ

13 замкнут. На выходе блока памяти 9 имеется сигнал, пропорциональный длине обрабатываемой поверхности,, который. поступает на первый вход умножителя

20, где умножается на величину, пропорциональную ускорению а привода подачи, поступающую на второй вход умножителя 20 с второго выхода задатчика величины ускорения привода подачи 19.

Выходное напряжение умножителя 20 поступает на вход вычислителя квадратного корня 21.

Выходное напряжение вычислйтеля 21: где k — общий коэффициент передачи блока памяти 9, умножителя 20, вычислителя 21, поступает на первый вход компаратора

23. Так как интегратор 24 только начинает интегрирование входного сигнала, To elo выходной cH1HRJI lay ступающий на второй вход компаратора

23, меньше сигнала 1 1 . Вследствие этого на выходе компаратора 23 присутствует сигнал "0", на выходе логического элемента И-НЕ 26 — сигнал

"i", ключ 22 разомкнут, ключ 25 замкнут. Сигнал с выхода интегратора 24 поступает через ключ 25 на второй вход блока управления 18 и является, заданием величины подачи. Электродвигатель привода подачи 16 приходит во вращение и начинается движение подачи (для плоскошлифовального станка возвратно-поступательное движение стола с деталью). В таком состоянии система находится до тех пор, пока деталь не коснется шлифовального

1156000 круга. Б момент касания на выходе датчика мощности резания появляется сигнал, Это приводит к срабатыванию нульоргана 4 и появлению на его выходе сигнала "0, а на выходе логического элемента И-НЕ 12 сигнала "1". Состояние одновибратора 11 не меняется.

Появление сигнала "1" на выходе элемента И-НЕ 12, а следовательно, на 10 управляющем входе ключа t3 приводит к его размыканию. Вследствие этого интегратор 14 начинает интегрировать выходной сигнал датчика скорости подачи 15. Если появившийся на выходе датчика мощности резания 3 сигнал превысит (будет меньше) сигнал (сиг- нала) задатчика величины мощности резания 6, на выходе сумматора 6 будет присутствовать отрицательный фр (положительный) сигнал. Этот сигнал поступает на вход интегратора 24.

Выходной сигнал интегратора 24 начинает уменьшаться (увеличиваться).

Вследствие этого скорость движения 25 детали уменьшается (увеличивается).

При этом сигнал с выхода датчика мощности резания 3 уменьшается (увеличивается) и становится равным сигналу с выхода задатчика величины мощ-ЗО ности резания 6. На выходе сумматора

5 сигнал станет равным нулю, а интег ратор 25 запоминает накопленный уровень. Шлифование детали продолжается при новом значении скорости движения детали. Если в процессе шлифова35 ния сигнал с выхода интегратора 24 превысит сигнал с выхода вычислителя квадратного корня 21, компаратор

23 сработает, на его выходе появляется сигнал "1", на выходе логического элемента И-НЕ 26 — сигнал

"0"; ключ 25 размыкается, ключ 22 замыкается и сигнал, задающий величину подачи, проходит на второй

45 вход блока управления 18 через ключ

22 с выхода вычислителя квадратного корня 21, С этого момента стабилизация мощности резания прекращается и шлифование проходит при постоянной скорости, определяемой выражением (7). При выходе детали из контакта со шлифовальным кругом сигнал на выходе датчика мощности резания

3 становится равным нулю. На выходе нуль-органа 4 появляется сигнал "1", а на выходе одновибратора 11 пеявляется кратковременно сигнал "0" который поступает на управляющий вход ключа 10 и переводит его к замкнутое состояние. За время, в течение которого ключ 10 находится в замкнутом состоянии, информация, накопленная в интеграторе 14, переводится в блок памяти 9. Сигнал на выходе блока памяти 9 соответствует действительной длине обрабатываемой поверхности, так как напряжение на выходе интегратора равно

t к(к

0,- — „, М и = — L, о где K — коэффициент передачи датчика скорости подачи 15;

"5 — скорость подачи (скорость движения стола при плоском шлифовании), 8, — сопротивление и емкость цепей интегратора.

Подобрав параметры цепей интегра.тора так, чтобы K- RC(11) можно за писать

0„-L .

Таким образом, напряжение на выходе интегратора 14 соответствует длине обрабатываемой поверхности.

На следующем проходе шлифованиясистема адаптивного управления шлифовальным станком работает аналогично.

1 1 56000

И;1мун

0 002 Ю

Фи .2

Составитель А. 31ащеэ

Редактор И. Дылын Техред Л.Микеш Корректор О. Билак

Заказ 3787 Тираж 8áÇ Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета СССР пв делам изобретений и .открытий

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

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