Способ управления точностьюобработки ha металлорежущихстанках

Способ управления точностьюобработки ha металлорежущихстанках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

806366

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (6f ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 19 ° 06 ° 79 (21) 2781945/25-08

{51)М. Кл. с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Б 2З а 15/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 23.0231. Бюллетень N9

{53) УДК 621. . 9.08 (088.8) Дата опубликования описания 25. 02. 81 еликой Октябрьской социалистической революции аявнтель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ

НА ИЕТАЛЛОРЕЖУЦИХ СТАНКАХ

Изобретение относится к металлообработке на токарных станках и предназначено для определения состояния системы СПИД, а также для управления точностью и контроля процессом обраб этки.

Известно устройство для адаптивного управления токарным станком, в котором реэцодержатель содержит датчик вибрации, выход которого подключен к усилителю, и исполнительный блок, а также параллельно подключенные между усилителем и исполнительным блоком цепи, каждая иэ которых выполнена в виде последовательного соединения полосового фильтра и порогового ограничителя (1).

Такое устройство реализует способ, наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату. Однако управление режимом работы станка осуществляется только тогда, когда на одном из ограничителей имеется выходной сигнал, что значительно снижает точность управления.

Цель изобретения - повышение точности при механической обработке на металлорежущих станках.

Цель достигается тем, что предлагаемым способом дополнительно измеряют сигнал виброакустической эмиссии, возникающей при обработке, выделяют такую частотную составляющую, на которой наблюдается минимальное отношение акустического сопротивления между задней гранью инструмента

10 и местом установки измерительного преобразователя виброакустической эмиссии к акустическим сопротивлениям между другими гранями и этой же точкой, нормируют эту составляющую по среднему уровню за период наблюдения, выделяют ее огибающую, раскладывают в спектр, определяют частоту максимального уровня и управляют по девиации этой частоты законом изменения скорости подачи, как функции отжимающей составляющей силы резания.

Сущность изобретения базируется на особенностях динамической характеристики упругой системы станка по отношению к процессу резания,. Изменение жесткости при прочих неизменных условиях прйводит к вариации собственных частот тех контуров упрут"ой системы станка по отношению к процессу резания, которыв определяются деталью.

Например, при работе на автоматизи806366 румент, с сигналом ко.|ебательных скоростей, измеренных, например, на свободном торце резцодержавки и находят такие частотные диапазоны, где имеется минимальное отношение акустического сопротивления между задней гранью инструмента и точкой установки измерительного преобразователя виброакустической эмиссии к акустическим сопротивлениям между другими гранями и этой же точкой..В упругой характеристике системы СПИД металлорежущего станка имеется мно30 жество частот, обладающих такой нзбирательностью в направлении действия силы.

На фиг. 1 изображен режущий инструмент; на фиг. 2 — зависимости сигнала виброакустической эмиссии иа торце режущего инструмента от направ40 ления возбуждения его режущей части ( — уровень сигнала, Р— частотные составляющие колебания упругой системы СПИД, М вЂ” напраВ. Ение возбуждения сигнала на режущей части инст. умента); на фиг. 3 — блок-схема устройства, реализующего лредлагаемый способ управления точ<остью обра. ботки на металлорежущих станках

Анализируя частотный состав амплитудной модуляции, опрделянщийся кон- 5р тактированием задней грани инструмента с деталью, определяют текущее значение жесткости детали, т.к. движение инструмента относительно детали осуществляется в основном на собственных частотах упругой системы станка по отношению к процессу резания, а девиацчя собственных частот определяет текущее значение жесткости.

Вьщелив из спектра акустической эмис60 сии, возникающей в процессе обработки, одну частоту, нормируют ее, детектируют, раскладывают в спектр ее амплитудную модуляцию и на основе слежения за девиацией частоты максимального уровня этого спектра уп65 рованном оборудовании при обработке деталей типа валов текущее значение жесткости изменяется при переходе от одной детали к другой в связи с нестабильностью работы зажимного устройства и других факторов.

В процессе обработки из сложной пространственной системы станка необходимо выделить лишь составляющие в направлении основного формирования погрешности, т.е. необходимо определить изменение частоты колебательных контуров упругой системы станка по отношению к силам, действующим в отжимающем направлении. Такими силами являются переменные составляющие сил, действующих на заднюю грань инстру- {5 мента ° Для выделения композиционных составляющих движений, связанных с процессом обработки на задней грани инструмента, рассматривается связь между силами, действующими на инст- 2{) равляют законом изменения скорости подач от силы резания.

Сигнал, снимаемый с резцодержавки с помощью датчика 1 (в качестве которого можно испольэовать вибропреобразователь ), установленного на торце резца, поступает в согласующими блок

2, оттуда на полосовой фильтр 3, настроенный на ту же гармонику, прохождение которой от задней грани резца до места установки преобразователя наилучшее.

Выделенная, гармоника нормируется по своему интегральному уровню с помощью усилителя 4 с регулируемым коэффициентом усиления и интегратора 5 и поступает в детектор 6, где выделяется ее огибающая и подается на перестраиваемый полосовой фильтр 7, который перестраивается от генератора 8, в качестве которого можно использовать генератор пилообразного напряжения.

Выделение частоты наибольшего уровня и слежения за ее девиацией осуществляется следующим образом: с блока 9 управления поступает сигнал на открытие аналогового ключа 10, на включение аналогового запоминающего устройства 11 и на запуск генератора 8. Полосовой фильтр 7 начинает перестраиваться, и сигнал с него через аналоговый ключ 10, блок 12 поиска экстремума поступает на аналоговое запоминающее устройство 11.

Таким обраэом, после перестройки полосового фильтра 7 во всей полосе обзора на аналоговом запоминающем устройстве 11 будет зафиксирована амплитуда частоты максимального уровня. Затем блок 9 управления вновь подает -сигнал на запуск генератора 8 и на логический элемент 13, в качестве которого используется элемент И, управляющий аналоговым ключом 14. При перестройке полосового фильтра 7 в случае появления íà ceo выходе сигнала, равного по амплитуде сигналу, находящемуся в запоминающем устройстве 11, блок 15 сравнения подает сигнал на логический элемент 13 и вкл:очает аналоговый ключ 14, который по дает сигнал с генератора 8 в аналоговое запоминающее устройство 16. Так как напряжение на выходе генератора

8 однозначно связано с частотой перестргиваемого фильтра 7,. значение напряжения, находящегося в аналоговой памяти 16, соответствует значению частоты, имекцей максимальный уровень.

После этого блок 9 управления вновь подает сигнал на запуск генератора 8, ключ 10 и аналоговую память 11, в которой вновь запоминается амплитуда частоты максимального уровня. В следующий такт блоком 9 управления подается сигнал на логический элемент 17, в качестве которого используют элемент И,и на за806366 пуск генератора 8,и при совпадении амплитуды сигнала, поступающего с полосового фильтра 7, с амплитудой сигнала частоты максимального уровня, находящегося в аналоговой памяти 11, блок 15 сравнения подает сигнал на логический элемент 17, который выдает сигнал на открытие аналогового ключа 18 и величина напряжения генератора 8 запоминается в аналоговом запоминающем устройстве 19. Послед-. ние два такта постоянно повторяются, и, таким -образом, в аналоговой памяти

19.постоянно находится величина напряжения генератора 8, соответствующая текущему значению частоты максимального уровня. 35

На вход дифференциального усилителя 20 поступает напряжение с блоков 16 и 19 памяти, пропорциональные образцовому и текущему значениям частоты максимального уровня, на его вы- 2О ходе получаем сигнал, пропорциональный девиации -этой частоты, т.е. пропорциональный изменению текущего значения жесткости системы СПИД., Этот сигнал поступает, в блок 21 управления, где учитывается его знак, и туда же подается сигнал с датчика 22 силы резания, представллющий собой измерительный преобразователь усилий.

Сравнивая эти два сигнала, блок 21 управления приводом 23 подач осуществляет изменение подачи таким образом, чтобы отклонение силы к текуцему значению жесткости оставалось постоянным.

Ввиду того, что в настоящее время в станочном парке находят все большее применение станки с числовым программным управлением, а также широкоР использование новых многооперацнонных станков типа "Обрабатываю- 40 щий центр", на основе которых создаются автоматические линии, возникает потребность в устройствах, которые могли бы управлять точностью обработки в процессе резания. Использование предлагаемого способа обеспечивает значительное повышение точности, быстродействия, стабильности н надежности работы оборудования за счет текущего контроля состояния системы СПИД в процессе обработки путем выделения иэ суммарного сигнала частотных составляющих, наиболее полно характеризующих процесс резания и получения информации о фактической жесткости системы СПИД, погрешности заготовки и конечном размере обрабатываемой детали. В результате точность управления гроцессом обработки в целом повышается ка 35-40%, а производительность оборудования и точность обработки - в 1,2-1,4 раза, что в конечном счете приводит к значительному снижению себестоимости обрабатываемых деталей.

Формула . изобретения

Способ управления точностью обработки на металлорежущих станках, заключающийся и изменении скорости подачи в функции отжимающей составляющей силы резания, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности обработки, дополнительно измеряют сигнал виброакустической эмиссии, возникающей при обработке, выделяют частотную составляющую, нс ксторой наблюдается минимальное отношение акустического сопротивления между задней гранью инструмента и местом установки измерительного преобразователя виброакустической эмиссии к акустическим сопротивлениям между упругими гранями и этой же точкой, нормируют зту составляющую по среднему уровню за период наблюдения, выделлют ее огибающую, раскладывают в спектр, определяют частоту максимального уровня и управляют по девиации этой частоты законом изменения скорости подачи, как функции отжимающей составляющей силы резания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Aaторское свидетельство СССР

9 429893, кл. В 23 В 25/06, 1970.

806366

Составитель В.Семенов

ТемредИ.Табакович Корректор С. Шекмар

Редактор И. Марголис

Закаэ

Филиал ПП Патент, г. УжгорОд, ул. Проектная, 3 ираж Подписное

ВНИИПИ Рссуфарстэенного комитета СССР по делам Изобретений и открцтий

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