Устройство для программного управления шлифовальным станком

Устройство для программного управления шлифовальным станком

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности для управления подачей шлифовального станка. Цель изобретения - повышение точности обработки за счет адаптивного управления величиной припуска на выхаживание. Поставленная цель достигается тем, что величина припуска определяется на этапе шлифования, для этого устройство содержит регистр сдвига, шесть элементов И, четыре управляемых ключа, четыре блока хранения информации, восемь сумматоров, два делителя, три умножителя, три задатчика напряжения, три блока сравнения, датчик перемещения, исполнительный блок, датчик оборота шпинделя. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECflYSllHH

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССОР l . (21) 4390343/31-08 (22) 10.03.88 (46) 15. 11.89. Бюл. Н 42 (7t) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Е.П. Пиманов и Л.И. Брятова (53) 621.9.06-529(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р t306700, кл. В 24 В 51/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАИМНОГО

УПРАВЛЕНИЯ ЙЛИФОВАЛЬНЫ1 СТАНКОИ (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности для управления подачей шпифоИзобретение относится к станкостроению и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности для управления подачей шпифовального станка.

Цель изобретения — повышение точности обработки за счет адаптивного управления величиной припуска на выхаживание.

Па фиг. 1 представлена блок-схема устройства для программного управления шлифовальным станком; на фиг. 2— . временные диаграф| напряжений на входах и выходах регистра сдвига; на фиг. 3 - принципиальная схема регистра сдвига; на фиг. 4 — динамика съема припуска во времени.

Устройство содержит регистр 1 сдвига с первым-пятым выходамн А,Б, С,Д,Е,.первый 2, второй 3, третий 4, седьмой 5 ° четвертый 6 пятый 7, шестой 8 логические элементы И, первый

„.Я0„„1521570 А1 (51)4 В 24 В 51/00

2 вального станка. Цель изобретения— повышение точности обработки за счет адаптивного управления величиной припуска на выхаживание. Поставленная цель достигается тем, что величина припуска определяется на этапе шлифования, для этого устройство содержит регистр сдвига, шесть элементов И, четыре управляемых ключа, четыре блока хранения информации, восемь сумматоров, два делителя, три умножителя, три задатчика напряжения, три блока сравнения, датчик перемещения, исполнительный блок, датчик оборота шпинделя. 4 ил.

9, второй l0, третий 11 и четвертый

12 управляемые ключи, первый 13 ° второй 14, третий 15 и четвертый 16 блоки хранения информации, третий Эш

17, седьмой 18, восьмой !9, четвер- ф3 тый 20, пятый 21, шестой 22, вто- фф рой 23 и первый 24 сумматоры, первый

: 25 и второй 26 делители, второй 27, д третий 28 и перзьй 29 умножители, логарифмический усилитель 30, первый

31, второй 32, и третий 33 задатчики опорного напряжения, первый 34, второй 35 и третий 36 блоки сравнения, датчик 37 перемещений, исполнительный блок 38, датчик 39 оборота шпинделя, выход которого соединен с первыми,входами первого 2, второго 3, третьего 4, седьмого 5 элементов И и со счетным входом регистра 1 сдвига, выход Е которого подключен к первым входам четвертого 6 и пятого 7 элементов И, а выходы А,В,C Э вЂ” к вто1521570 рым входам соответственно первого 2, второго 3, третьего 4 и седьмого 5 элементов И, выходы которых соединены с управляюцими входами соответственно первого 9, второго 10, 5 третьего 11 и четвертого 12 управляемых ключей, первые входы которых подключены к первым входам первого 34, второго 35, третьего 36 блоков сравнения и к выходу датчика 37 перемещений, а выходы — к рабочим входам соответственно первого 13, второго

l4, третьего 15 и четвертого 16 бло" ков хранения информации, входы 15

"Сброс - которых соединены с выходом шестого элемента И 8 и входом "Сброс" регистра 1 сдвига, а выходы †.соответственно с плюсовым входом третьего 17, с минусовым входом третьего

17 и плюсовым входом седьмого 18, с минусовым входом седьмого 18 и плюсовым входом восьмого 19, с минусовым входом восьмого 19 сумматоров, выходы которых подключены соответственно к первому входу третьего умножителя 28 и минусовому входу четвертого сумматора 20, к первому входу второго умножителя 27, плюсовому входу четвертого сумматора 20 и минусовому входу пятого сумматора 21, g плюсавому входу пятого сумматора

21, выход которого соединен с первым входом второго делителя 26, минусовым входом шестого сумматора 22 и вторым входом третьего умножителя 35

28, выход которого подключен к минусовому входу второго суматора 23, плюсовой вход которого соединен с выходом второго умножителя 27, а выход - с первым входом первого дели- 40 теля 25, второй вход которого подключен к выходу первого 29 умножителя, а выход — к плюсовому входу первого сумматора 24, минусовой вход которого соединен с выходом nepaoro 45 задатчика 31 опорного напряжения, а выход - c вторым входом первого блока 34 сравнения, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И 6, выход которого и 50 выход пятого элемента И 7 соединены с исполнительным блоком 38; первый вход первого умножителя 29 подключен к выходу шестого сумматора 23, а втоРой — к выходу логаРифмического уси- 55 лителя 30, вход которого соединен с выходом второго делителя 26, второй вход которого подключен к плюсовому входу шестого сумматора 22, второму где V — устанавливающаяся через опу ределенное время постоянная скорость съема припуска,"

t - текущее время ютифованияр

Т вЂ” постоянная времени системы

СИИД.

Снимаемая в процессе щпифования в моменту времени величина припуска равна

Е

- /Т

Я()- (V(t) dt - J V(t-e ) dto о

-Ф/r

=Фу t t"-T(1-å )) (2) Очевидно, что на момент времени t величина оставшегося ирипуска составляет

- /r

s,„(t) -s „-s(t)-s„-v, (t-т(1-e )j. (3)

С учетом (3) для четырех дискретных моментов времени С,, t<, ti (фиг. 4), следующих друг за другом через равйые интервалы времени Qt справедливы соотношения: -(2)- - н-1/у (g-т(1- )1.(4) s,„(t,) =s -ь„-vy (t +dt-т(1-(<+ д )/Т

-е )) (5}

Spp (tp)=аз=8<-Vy(+2 Cl (1 + 2д1) /Т

-Т(1-е )3 (6) 8оп (э) 8ф 8 н 1 у (tt+3 t

«(„+,. >/Т"

-Т(1-е )31 (7) входу второго умножителя 27 и выходу четвертого сумматора 20; .выход второго задатчика 32 опорного напряжения соединен с вторым входом второго блока 35 сравнения, выход которого подключен к второму входу пятого элемента И 7, выход третьего задатчика 33 опорного напряжения соединен с вторым входом третьего блока 36 сравнения, выход которого подключен к первому входу шестого элемента И 8, второй вход которого соединен с исполнительным блоком 38.

В процессе шлифования при постоянной скорости подачи шпифовального круга скорость съема принуска составляет Т

V(C) V (1-е ) (1) 6 е() Чу

1521570 (14) Вычитая из (4) соотношение (5), из (5) соотношение (6), из (6) соотношение (7}, получим: а снимаемый пуск равен

1 к моменту времени t npuS,-$ =Ч„д t+V„T е (е -1)

-,/T -а f/< (8) е,(c)= f о (9) (10}

Вычитая из (9) соотношение (8), а иэ (10) соотношение (9), получим:

- 2(т ($2-89}-(S>-$<)V> Ò.е

-де/т к(е -1} (11) ($ -8<) (S -8>)vy T - e

/т

gf /т -Д6/т 2

«е ° (е -1) . (! 7) Разделив (11) и (12) и разрешив полученное отношение относительно постоянной времени Т, получим

{$2-89>-{8 -$2}

Т 4 t/Е» — - — — - - (13) (s9 s ) (s2 89) (18) Таким образом, имея информацию об оставшемся припуске в четырех дискретных моментах времени, можно по (13) вычислить постоянную времени системы СЕИщ.

На этапе выхаживания (в конце шлифования) скорость съема припуска равна (S2 Я Э) (81 $7) (8 1 ЯД) ($

° йм1 «а

QSP Sg) (82 Я э) 3 (S2 ЯЭА (81 S 2) (Я, $,) (Я, $,) (Я, S4) (8, 8,) g (Sw-8 9+(S1-Я 2f (s 9 s4,) (s;s э) (s2-s 9) ($2-s )-($« -sg-(s -s 2) Г($9-8 ) -(s 2-89)3 ({S2.-S9)-(S, -S2)-(S9-$4) (; ЗИ ln (,, ) (...,) $ -М-У -"-л)

Иэ (20) следует, что при наличии информации об оставшемся припуске в

/2/т а с/т

S .-$ =Ч. Ьг.+Ч Т е е д2/T х(е — 1) «

f,/Г 7д /т

8 -$ =Ч, dt+U>. Т.е е д|/т х (е — 1),.

-д Ф/т

„.,1-11-) °

d t(1-е- т) Э

-f (r

V,(t) dc - V„T (1-е )." (15) 10 При t - a соотношение (15) принимает вид

Як. макс Ч „Т (16) т.е. величина припуска, которая может быть снята в процессе выхаживания, равна V> Т. Эту величину, т.е. .$ „ „„„ Ч,.Т, можно определить, имея информацию об оставшемся припуске в четырех дискретных моментах

20 времени в начальном этапе шлифова ния. Из (8) следует, что е = t($-$)-Ч, 2/

/т

4 /т

2S /(Ч„Т(е -1)3, Подставив (17) в (9) ° получим

30 $2-ЯЭ Чуда+Bs> $2)-Чу 4 t3 к

-af /т

2е

Из (18) следует, что

gf/т ($2 89) 81 82) е

v (19) дс(1-е ) Умножив левую и правую части (19) на Т и заменив в правой части Т вы.„ ражением (13), получим: ($7. 89$ (Я! 82) 1 я 7$9 84)-(S -Яэ) „{$;$9)-(,8,-8. ($9 S4)

d с (1-е ) 4 дискретных моментах времени, следующих друг эа другом через равные про-.

)52)570 межутки времени, можно определить величину припуска S, которая мо8. мсю кс жет быть снята в процессе выхаживания.

Для реализации соотношения (20) в устройство введены большинство из блоков.

Датчик 39 оборота шпинделя, регистр

1 сдвига, первый 2, второй 3, третий

4 и седьмой 5 элементы И формируют импульсы для кратковременного последовательного открытия через равные промежутки времени первого 9, второго t0 третьего 11, четвертого 12 управляемых ключей, обеспечивающих ввод информации от датчика 37 перемещений об оставшемся припуске в

M0MeHTb1 времени t2» t4 tб t g (фиг. 4) в первый 13, второй 14, третий 15, четвертый 16 блоки хранения информации, на выходах которых формируются и длительно хранятся напряжения U,, U<, U, U+, пропорциональные оставшимся припускам $, 8

$ з, $< соответственно в моменту вре 1 4 ф 25

Разность S1-$, входящая в (20), реализуется третьим сумматором 17 разность S -S з - седьмым сумматором

18, разность $ -S восьмым сумматором 19, разность ($ -Ь )-(S -S ) четвертым сумматором 20, разность ($ -S „)-($ -$ ) пятым сумматором 21, произведение (S 1 $<) (($ з $<) (S и $э)) третьим умножителем 28, произведе"ие ($г $э) ($ 8з) (S $ )) рым умноиителем 27, разность (8 z-s )-(s $,))-I.(s -s )-(s -s )j шестым сумматором 22, частное

I. (s;8 )-($1-$,))/ f(s „-s )-(s -s )3вторым делителем 26, разность f(Sq—

8э) Г($ -S )-(S,-S )) ) — t(S,-S, Е(8э 40

-Sy) (Б -S>) j ) — BTopbw сумматором

23, натуральный логарифм частного

t(S -S )-(S,-S,) /g(S -S,)-(S -S )3логарифмическим усилителем 30, произведение (8 -83)-(8Ф-82)) — ((81- 45

-$ ф8 -8 )j) I n (8 — - - --S-- )2 ? (8 S ) (Sz $з)

3 Ф, первым умножителем 29. 50

Отношение числителя (20) к знаменателю реализуется в конечном итоге первым делителем 25, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное припуску, который 5 может быть снят в процессе выхаживания, первый задатчик 31 опорного напряжения, первый делитель 25 и первый суматор 24 в конечном. итоге формируют величину напряжения, ко".лрому соответствует припуск, с которого следует начать выхаживание. Первый блок 34 сравнения через четвертый элемент И 6 формирует команду на начало выхаживания. Второй блок 35 сравнения через пятый элемент И 7 формирует команду на окончание выхаживания. Третий блок 36 сравнения через шестой элемент И 8 формирует команду на начало формирования напряжений на выходах А,В,С,D,Е регистра сдвига (фиг. 2) ° устройство работает следующим образом.

Оператором вводится команда на начало шлифования в исполнительный блок 38, который на вход шестого элемента И 8 подает сформированную

"?". Напряжение третьего задатчика

33 опорного напряжения устанавливается чуть меньшим, чем напряжение, соответствующее начальному припуску.

Поэтому в первые моменты шлифования на выходе третьего блока 36 сравнения имеет место "0" и, как следствие, на выходе шестого элемента И 8 — "О", который обеспечивает сброс информации в нервом )3 втором 14, третьем

15, четвертом 16 блоках хранения информации и "0" на всех выходах регистра 1 сдвига, несмотря на наличие импульсов напряжений, поступающих на его счетный вход от датчика

39 оборота шпинделя.

При t = t, (фиг. 2 и 4) величина оставшегося припуска соответствует напряжению, установленному в третьем, эадатчике 33 опорного напряжения.

Поэтому на выходе третьего блока

36 сравнения и шестого элемента И 8 формируется "1", которая разрешает работу блокам хранения информации и регистру 1 сдвига, на выходах А, В,С,В которого благодаря наличию на его счетном входе импульсов напряжения, поступающих от датчика 39 каждого оборота шпинделя изделия,, формируются через равное число оборотов шпинделя иэделия в моменты времени t t t » t с длительностью, равной времени одного оборота шпинделя изделия, "1", которые поступают на входы первого 2, второго 3„ третьего 4, седьмого 5 элемен.тов И, на другие входы которых поступают короткие импульсы напряжения от датчика каждого оборота шпинделя иэделия. В результате на выхо15 дах названных логических элементов

И последовательно формируются короткие импульсы напряжения, поступающие соответственно на управляющие входы первого 9, второго 10, третьего 11, четвертого 12 управляемых ключей, которые подключают выход датчика 37 перемещений последовательно в моменты времени, t 4, t<, t < к первому

13, второму 14 третьему 15, четвертому 16 блокам хранения информации, которые запоминают величины напрякения на выходе датчика 37 перемещений, соответствующие оставшемуся припуску в моменты времени

t и необходимые согласно coot ношенйю (20) для формирования величины напряжения, соответствующего максимальному припуску, который может быть снят в процессе выхаживания при 1 о . Формирование этого напряжения, т.е. реализацию соотношения (20), осуществляют третий 17, седьмой 17, восьмой 19, четвертый 20, пятый 21, шестой 22, второй 23 сумматоры, второй делитель 26, второй

27, третий 28, первый 29 умножители, логарифмический усилитель 30 и первый делитель 25, с выхода которого напряжение поступает на первый сумматор 24, на второй вход которого от первого задатчика 31 опорного напряжения подается напряжение, устанавливаемое оператором, соответствующее припуску с малым натягом системы СПИД, гарантирующим требуемое качество обработки. На выходе нерво-, го сумматора 24 формируется напряже ние, соответствующее припуску, при котором начинается выполнение выхаживания и которое равно разности напряжения, соответствующего максимальному припуску, который может быть снят в процессе выхаживания при t - c (выход первого делителя

25), и напряжения, соответствующего припуску с малым натягом системы

СПИД, гарантирующим требуемое качество обработки °

Первый блок 34 сравнения на выходе формирует "I" если напряжение на выходе датчика 37 перемещений равно или меньше напряжения на выходе первого сумматора 24,, появление н и

1 соответствует необходимости начать выхазнвание, что реализуется ,через четвертый элемент И 6 и исполнительный блок 38. При этом на вы-.

21570

10

10 ходе Е регистра 1 сдвига к этому времени имеет место "1" (фиг. 2) °

Второй блок 35 сравнения на выходе формирует "1", когда напряжение на выходе датчика 37 перемещений равно или меньше напряжения на выходе второго задатчика 32 опорного напряжения (обычно около нуля), появление

"1" соответствует необходимости закончить выхаживание, что реализуется через пятый элемент И 7 и исполнительный блок 38.

Формула изобретения

Устройство для программного управления шлифовальным станком, содержащее три задатчика опорного напряжения, три блока сравнения, три управляемьх ключа, три блока хранения информации, сумматор, регистр сдвига, пять логических элементов И, исполнительный орган, датчик перемещений, датчик оборота шпинделя, выход которого соединен с первыми входами первых трех логических элементов И и со счетным входом регистра сдвига, первый, второй и третий выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого, второго и третьего элементов И, четвертый выход регистра сдвига подключен к первым входам-четвертого и пятого элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов И соединены с управляющими входами соответственно первого, второго и третьего управляемых ключей, выходы которых подключены к рабочим входам соответственно первого, второго и третьего блоков хранения информации, выход датчика перемещений подключен к вторым входам управляемых ключей и соединен с первыми входах блоков сравнения, выход первого из которых соединен с вторым входом четвертого, а выход второГо — с вторым входом пятого элементов И, выходы которых подключены к исполнительному органу, вторые входы второго и третьего блоков сравнения соединены с выходами соответственно второго и третье" го задатчиков опорного напряжения, а второй вход первого — с выходом первого сумматора, минусовой вход которого подключен к выходу первого задатчика опорного напряжения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с

; целью повышения точности обработки, i521570

12 в него введены шестой и седьмой элементы II четвертый управляемый ключ. четвертый блок хранения информации, семь сумматоров трн умножиФ 5 теля, логарифмический усилитель и два делителя, выход первого из которых соединен с плюсовым входом первого сумматора, а его первый вход— с выходом первого умножителя, а второй вход — с выходом второго сумматора, плюсовой вход которого соединен с выходом второго умножителя, а минусовой вход — с выходом третье-го умножителя, первый вход которого соединен с выходом третьего и минусовым входом четвертого сумматоров, а второй вход соединен с выходом пятого, минусовым входом шестого сумматора и первым входом второго 20 делителя, второй вход которого соединен с объединенными первым входом второго умножителя,,выходом четвертого сумматора и плюсовым входом шестого сумматора, выход которого 2S соединен с первым входом первого умножителя, второй вход которого соединен с выходом логарифмического усилителя, вход которого подключен к выходу второго делителя, второй g0 вход второго умпожителя соединен с объединенными плюсовым входом четвертого, минусовым входом пятого и выходом седьмого сумматоров, выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков хранения информации подключены соответственно к плюсовому входу третьего, к минусовому третьего и плюсовому седьмого, к минусовому седьмого и плюсовому восьмого, к минусовому восьмого сумматоров, входы "Сброс" блоков хранения информации подключены к входу

"Сброс" регистра сдвига и выходу шестого элемента И, первый вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, а второй — с исполнительным блоком, первый вход седьмого элемента И соединен с выходом датчика оборота шпинделя, второй вход седьмого элемента И соединен с пятым выходом регистра сдвига, выход седьмого элемента И подключен к первому входу четвертого управляемого ключа, второй вход которого подключен к выходу датчика перемещения, выход управляемого ключа подключен к первому входу четвертого блока хранения информации, выход восьмого сумматора подключен к amocoвому .входу пятого сумматора.

1521570

8ХО8

1521570 б f Ь ю

Фи.»

Составитель А. Гриимн

Техред М.Ходанич .

РедактоР И.Рыбченко

Корректор Л.Бескид

Заказ 6789/14

Тирам 662

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Укгород, ул. Гагарина, 101