Система автоматического управления токарным станком

Система автоматического управления токарным станком

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистицески» твеспубпик 650782 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22. 12.75 (21) 2302684/25-08 (51) М. Кл.

В 23 Я 15/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный квинтет

СССР по данам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано05.03.79.Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 09.03.79 (53) УДК 62-503. .53 (088,8) (72) Авторы изобретения

В. В. Яковенко, В. В. Глушко, В. Д. Сквирский, В. А. Копанев и A. Д. Коновалов

Ворошиловградский машиностроительный институт и Ново-Краматорский машиностроительный завод им. Ленина (71) Заявители (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТОКАРНЫМ СТАНКОМ

Изобретение относится к металлорежущим станкам, а именно к автоматическому регулированию режимов работы станков. Наиболее целесообразно применение системы на тяжелых токарных, расточных,фрезерных станках, однако возможно ее применение и на других станках.

Процессу черновой. обработки крупногабаритных поковок как объекту регулирования свойственно то, что на полезный сигнал (регулируемый параметр) накладывается сигнал помехи, обусловленный некруглостью заготовки в поперечном сечении, неточностью установки ее, разбросом физико-механических свойств обрабатываемого материала, вызывающим значительные колебания силовых параметров процесса резания в течение оборота изделия и приводящим в ряде случаев к «резанию» воздуха. Применение систем стабилизации, использующих в качестве выходного параметра среднее за оборот (фильтрованное) значение измеряемой величины, недонустимо в указанных условиях, так как среднее значение не позволяет оценить условия работы системы СПИД.

Наиболее эффективными при наличии помехи большой амплитуды являются системы автоматического регулирования, стабилизирующие на выбранном уровне максимальные за оборот шпинделя (период действия помехи) значения измеряемой величины.

Известная система адаптивного periлирования токарного станка. регулирующая по экстремальному значению измеряемой величины, содержит установочное звено, подключенное непосредственно и через последовательно соединенные передаточное и накопительное звенья с промежуточным звеном, имеющим релейную характеристику. На входе передаточного звена включен датчик импульсов, частота которого синхронизирована с частотой помехи. К передаточному и наКопительному звеньям подведены входы гашения, запрещающие их работу в случае появления на выходе релейного элемента сигнала, свидетельствующего о превышении управляемой величиной верхнего заданного предела. Схема выполнена так, что при выд ходе максимального за оборот значения выходной величины из зоны нечувствительного релейного элемента, на установочное звено поступают корректирующие импульсы, возвращающие объект в заданное состояние.

650782

В еа !естве полезного сиг!!ала BblopBH максимум измеряемого параметра за оборот шпинделя станка.

Такая система предохраняет от перегрузок путем регулирования величины периоди- 5 чески появляющихся максимумов измеряемого параметра. Однако последние исследования в области физики показали, что долговечность режущего инструмента и станка определяется не только величиной приложен10 ного усилия, но и временем его действия.

Так как характер распределения нагрузки в течение оборота изделия самый различный, то стабилизация максимального за оборот изделия значения силового параметра на определенном уровне при обработке с из- 1s вестной системой регулирования не позволяет получить одинаковую эффективность протекания процесса по длине обрабатываемой детали, а при выборе уровня стабилизации оценить интенсивность нагрузки, действующеи на систему СПИД. При одинаковых

20 максимальных значениях измеряемой величины наиболее тяжелым будет режим непрерывного точения абсолютно круглой заготовки, при отсутствии помехи. Влияние помехи в сторону уменьшения силы резания облегчает условия работы инструмента и силовых узлов станка. Долгое время работая при кратковременных больших значениях максимумов, станок и инструмент могут значительно перегружаться при длительных в течение оборота воздействиях такой же амплитуды. Так как характер распределения нагрузки за оборот заранее неизвестен, величина уставки выбирается из условия максимально возможной нагрузки. Однако настройка на наиболее тяжелый режим работы з приводит к снижению эффективности (производительности) процесса при появлении помехи, вызываюшей уменьшение нагрузки в течение оборота изделия.

Кроме того, известная система не учитывает изменение температуры «слабого звена», 40 чаще всего режущего инструмента, которая интенсивно влияет на долговечность системы СПИД и зависит не только от характера нагрузки, но и от длительности работы станка и инструмента с момента их включения. 45

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности использования системы СПИД при черновой обработке из-! делий на тяжелых токарных станках.

Указанная цель достигается тем, что в известной системе автоматического регулирования токарным станком, включающей объект управления, установочное звено, звено сравнения, датчик оборотов, датчик усилия резания, датчик температуры, выходы датчиков усилия резания и температуры соединены с функциональным преобразователем, выход которого через последовательно включенный интегратор с управляемым от датчика оборотов периодом интегрирования соединен со звеном сравнения.

Введение функционального преобразователя, реализуюшего зависимость долговечности инструмента от нагрузки и температуры, и интегратора, вычисляющего интенсивность влияния этих факторов в течение одного оборота изделия, позволяет выбрать в качестве стабилизируемого параметра критерий, характеризующий действительные условия работы и эффективность протекания процесса на постоянном уровне, заданном заранее от условий максимального использования системы СПИД.

Изменение в широких пределах скорости вращения шпинделя при обработке на универсальных станках не позволяет применить в системе управления интегратор с постоянным периодом интегрирования. Период интегрирования задается равным периоду вращения шпинделя датчиком оборотов.

На чертеже представлена функциональная схема системы регулирования.

Система автоматического регулирован !я токарным станком содержит звено сравне ния 1, установочное звено 2, объект управления 3, датчики усилия 4 и температуры 5, функциональный преобразователь 6, интегратор 7. Период интегрирования интегратора задается датчиком оборотов, состоящим из ключа 8 и кулачка 9, связанного со шпинделем станка.

Система работает следующим образом.

В процессе резания непрерывно измеряют нагрузку и температуру выбранного в качестве «слабого» звена системы СПИД (чаше всего режущего инструмента) . Сигналы с датчиков усилия 4 и температуры 5 непрерывно поступают на вход функционального преобразователя 6, реализующего влияние интенсивности действия на слабое звено условий обработки.

Полученный сигнал, характеризующий интенсивность действия усилия и температуры на «слабое» звено, поступает на интегратор 7. Период времени интегрирования задается равным времени одного оборота шпинделя датчиком оборотов, состоящим из ключа 8 и кулачка 9, связанного со шпинделем станка. Один импульс, появляющийся при замыкании ключа, запускает интегратор, последующий ограничивает период интегрирования и подает команду на считывание результата.

С выхода интегратора сигнал, характеризующий интенсивность работы системы

СПИД, поступает на звено сравнения 1, где сравнивается с сигналом уставки. Сигнал ошибки с выхода звена сравнения поступает на установочное звено 2, воздействующее на объект управления 3. Предложенная система работает в два такта. В течение одного оборота происходит измерение и вычисление выходного параметра, в следующий

650782 оборот происходит считывание и отработка о сигнала рассогласования. Однако может э бы1ь выполнена система, работающая в течение каждого оборота шпинделя. Для это- ц го должен быть добавлен еще один интегра- 5 т тор, работающий в режиме, сдвинутом во б времени на период вращения шпинделя по д отношению к первому интегратору. п

Указанное выше расположение элемен- к тов системы позволяет максимально исполь- т

10 зовать возможности системы СПИД при ра- р боте в условиях сильнодействующей помехи, переменной как по частоте, так и по харак- ч теру ее распределения. т

Формула изобретения

Составитель Т. Юдахина

Редактор И. Карпас Техред О. Луговая Корректор Л. Василина

Заказ 696/14 Тираж 1221 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изОбретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

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

I. Система автоматического управления токарным станком, содержащая датчик усилия резания, датчик температуры, датчик оборотов и звено сравнения, связанное через установочное звено с объектом управления, тличающаяся тем, что, с целью повышения ффективности использования системы

СПИД, она снабжена интегратором и функиональным преобразователем интенсивноси действия на слаоое звено условий обраотки, входы которого подключены к выхоам датчиков усилия резания и датчика темературы, а выход через интегратор подлючен к звену сравнения, причем интеграор связан также с выходами датчика обоотов.

2. Система по и. 1, отличающаяся тем, то, с целью обеспечения работы системы в ечение каждого оборота шпинделя, система снабжена дополнительным интегратором, 15 сдвинутым во времени на период вращения шпинделя по отношению к первому интегратору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР № 82586, кл. 21 С 62/80, 1971.