Устройство для регулирования силовых параметров процесса резания

Устройство для регулирования силовых параметров процесса резания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСТВ©ИУ Сви ИВЛЬСТВУ

Соеэ Советских

Соцналистическик

Реслублик.* 1 !

Д

/ =

% (6! ) Дополнительное к авт, саид-ву— (22) Заявлено 29. 02. 80 (21) 2890730/18-24 (51)М. Кла

05 В 11/01 с присоединением заявки H9—

Государственный квинтет

СССР но делам изобретеннй н открытнй (23) ПриоритетОпубликовано 23.1081. бюллетень « 39

Дате опубликования описания 23.10,81 (53) УДК 62-50 (088. 8) 172) Авторы изобретения

В. И. Беляков, В. Ф. Горнев и А.Ф. Софрыш в

)

1 !

Московское ордена Ленина и ордена Трудовогв.-.Красного Знамени высшее техническое училище им. H.Ý.Áàóìàíà (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛОВЫХ

ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ

Изобретение относится к металлообработке и предназначено для регу-, лирования силовых параметров процесса резания.

Известны устройства для регулирования силовых параметров процесса резания (составляющих Р,P„, Р„ силы резания, момента, М и мощности И резания), в которых, с целью повышения точности регулирования и расширения области применения, осуществляется стабилизация статического коэффициента усиления разомкнутого контура регулирования, зависящего от технологических параметров процесса реза- 15 ния (Ц, (2) и (ЗД .

Недостатками этих устройств являются низкая точность регулирования силовых параметров процесса резания и ограниченная область применения 20 вследствие того, что в них обеспечивается частичная независимость статического коэффициента усиления разомкнутого контура регулирования (коэффициента усиления контура) от 2э технологических параметров процесса резания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее задатчик и ЗО последовательно соединенные блок сравнения, блок умножения, корректи- рующий блок, привод подачи, связанный с объектом регулирования, механически связанный с датчиком подачи и датчиком силового параметра, выход которого через блок обратной связи подключен к первому входу блока сравнения, блок деления, выход которого подключен к второму входу блока умножения (41.

Недостатками известного устройст" ва являются низкая точность регулирования силовых параметров процесса резания и ограниченная область применения.

Датчик силового параметра, выходной сигнал которого используется для стабилизации коэффициента усиления контура, является инерционным звеном, что вызывает динамическую погреш" ность стабилизации коэффициента усиления контура при изменении заданно-. го значения регулируемого силового параметра процесса резания.

Известное устройство обеспечивает точную стабилизацию коэффициента усиления контура на временных интервалах стационарности минутной подачи и регулируемого силового парамет

875335 ра процесса резания (на интервалах стационарности). На интервалах стационарности статичеокий коэффициент передачи объекта регулирования дейстЪительно равен отношению

= t R

oS 6 „„, где д R — приращение регулируемого силового параметра; приращение минутной подачи..

На временных интервалах нестационарности минутной подачи или регулируемого силового параметра процесса резания (на интервалах нестационарности), обусловленных действием возмущающих технологических воздействий (изменениями глубнны резания, физикомеханических свойств материала заготовки, свойств и геометрии режущего инструмента, собственной нестационарностью.процесса стружкообразования и др.) отношение (1) не является статическим коэффициентом передачи объекта регулирования, а характеризует динамические свойства объекта регулирования

R(t) обДин ) б1У,„ ) (2) На практикедля большинства обрабатываемых деталей, доля интервалов нестационарности в общем времени работы устройства .весьма значительна,что вызвано большим числом постоянно действующих возмущающих технологических воздействий.

Изменение коэффициента усиления контура. на основе измерения динамического коэффициента передачи (2), осуществляемое с помощью блока умножения и блока деления, приводит к низкой точности стабилизации коэффициента усиления контура, что может вызвать неустойчивость контура регулирования (если истинное значение коэффициента усиления контура станет больше заданного значения) или низкую точность регулирования силового параметра (если истинное значение коэффициента усиления контура станет меньше заданного значения).

Цель изобретения — повышение точности регулирования силовых параметров процесса резания и расширение области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены масштабирующий блок, усилитель и сглаживающий блок, причем входы масштабирующего блока и усилителя соединены с выходом задатчика, а выходы — соответственно со вторым входом блока сравнения и первым входом блока деления, второй вход которого соединен через сглаживающий блок с выходом датчика подачи.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. у=тройство содержит объект 1 регулирования (процесс резания), датчик

2 силового параметра, блок 3 обратной связи, блок 4 сравнения, задатчик 5, масштабирующий блок б, блок 7 умножения, блок 8 деления, сглаживающий блок 9, датчик 10 подачи, привод

11 подачи, усилитель 12, корректирующий блок 13. устройство работает следующим образом.

Истинное значение Rulc регулируемого силового параметра объекта регулирования (процесса резания) измеряется датчиком 2 силового параметра,выходной сигнал которого через блок 3 обратной связи поступает на второй вход сравнивающего блока 4, на первый вход которого поступает сигнал, 20 прямо пропорциональный заданному значению R регулируемого силового параметра, от задатчика 5 силового параметра через масштабирующий блок

6. Результат сравнения с выхода сравнивающего блока 4 поступает на пер25 вый вход блока 7 умножения, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 8 деления, равный частному от деления сигнала, прямо пропорционального среднему значению У„„„ минутной подачи, на сигнал, прямо йропорциональный заданному значению силового параметра. Сигнал прямо пропорциональный Ч „ д, поступает на первый вход блока 8 деления через сглаживающий блок 9 с выхода датчика 10 подачи, связанного с выходом привода 11 подачи. Сигнал, прямо пропорциональный Q > поступает на второй вход бло-. ка 8 деления через усилитель 12 с

40 выхода задатчика 5 силового параметра. выходной сигнал блока 7 умножения через корректирующий блок 13 поступает на вход привода 11 подачи.

Привод 11 подачи в соответствии с д5 величиной и знаком входного сигнала осуществляет изменение минутной подачи, являющейся входным воздействием объекта -1 регулирования, стремясь тем самым приблизить истинное значение силового параметра к заданному значению.

Коэффициент усиления контура равен произведению

К = King К 1„KK Keg К Кз р (3) где К вЂ” коэффициент передачи сравнивающего блока относительно второго входа;

K,, — коэффициент передачи блока умножения относительно бО первого входа;

К„ — коэффициент усиления замкнутого внутреннего контура, образованного последовательно соединенными бло45 ками умножения, корректи-, 875335 4ФииФ 9Kto / Т(Я R (7) К 1 + К

КЬ= К (10) 3" то (5) рующим блоком, приводом подачи, датчиком минутной подачи, сглаживающим блоком и блоком деления;

К, — коэффициент передачи объекта регулирования; 5

К вЂ” коэффициент передачи блока обратной связи.

Коэффициенты К„, К, К постоянны и на зависят от технологических параметров, так как определяются только конструкциями и параметрами соответствующих блоков.

Коэффициент усиления замкнутого внутреннего контура равен

«s К1 (4) 35 б 1 9 ЮКВ(1 K /й где K„ — коэффициент передачи корректирующего блока;

K — коэффициент передачи привода подачи; 20

К вЂ” коэффициент передачи сгла9 живающего блока;

К„д — коэффициент передачи датчи ка подачи;

К „ — коэффициент передачи блока деления относительно первого входа;

К, 1 — коэффициент передачи блока умножения относительно второго входа. 30

Произведение коэффициентов Ке „,Ктз равно отношению сигнала 0 „, поступающего на первый вход блока умножения, к сигналу U>i1, поступающему на второй вход блока деления.

7(1 Ъпд 5 6 4М уст КИ3 4И

8(1 1) Ugtg R Ч К К

К6 K4i< К9. К5 K4f2 уст

«и "3 М "ьад где K, — коэффициент пропорциональности задатчика силового параметра;

К6 — коэффициент передачи мас- . штабирующего блока, 45

К4М вЂ” коэффициент передачи сравнивающего блока относительно первого входа;

К1 — коэффициент усиления усилителя. 0

После подстановки (5) в (4) получаем

К, К„„К K„> кк= (". 5" 1-" 3К К8К О(К К6КН K%K>K4Ц ) Ы5 и д

Все коэффициенты в правой части (6), кроме отношения R /R постоянны и не зависят от технологических параметров, а влияние отноше- 60 ния R„, /R 6 p, на К„ может быть сведено к минимуму за счет соответствующих значений отдельных коэффициентов передачи, в частности за счет большого значения коэффициента усиления

K„ усилителя. Таким образом, коэффициент Ki также можно считать постоянным и не зависящим от технологических параметроз.

Коэффициент передачи К блока . умножения относительно первого входа равен сигналу Ll >>, поступающему на второй вход блока умножения

Коэффициент передачи К объекта регулирования прямо пропорционален среднему значению R регулируемого силового параметра процесса резания и обратно пропорционален среднему значению Ч„„„минутной подачи (8) где Ко — безразмерный коэффициент, учитывающий влияние на К физико-механических свойствах материала заготовки, условий обработки, жесткости системы станок — приспособление - инструмент — деталь и др.

После подстановки (7), (8) и (3) получаем мин o

К= К@1 д, К Кнко " " (9).

"Ъад 5 9.

Если коэффициент передачи масштабирующего блока

Ro R а д °

Подставив (10) в (9, получаем

K441 K S «о К к Ко К .

Кр КС

Таким образом, коэффициент усиления контура не зависит от значений

Vìèí î B йо минутной подачи и регулируемого силового параметра процесса рез ания, что повышает точность рег.iлирования силового параметра процесса резания и обеспечивает заданные запасы устойчивости контура регулирования.

Проводились испытания макетов известного устройства и предлагаемого устройства, созданных на базе,токарного станка 16 К 20 для регулирования тангенциальной составляющей й1 силы резания и момента М резания.

При испытаниях обрабатывались детали типа корпусов и поковок.

Известное устройство в ряде случаев (в зависимости от типа обрабатываемой детали или конкретного экземпляра заготовки) теряло устойчивость, что делало обработку невозможной, а в ряде случаев не обеспечивало необходимой точности регулирования P) и М, что снижало производительность обработки.

875335

Формула изобретения

Составитель В.Грибова

Редактор Г.Волкова Техред Ж.Кастелевич . Корректор С.Шекмар

Заказ 9331/72 Тираж 943 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

При испытании предлагаемого устройства укаэанные недостатки отсутствовали.

Устройство для регулирования силовых параметров процесса резания, содержащее задатчик и последовательно соединенные блок сравнения, блок умножения, корректирующий блок, привод подачи, связанный с объектом регули-. рования, механически связанным с датчиком подачи и датчиком силового параметра„ выход которого через блок обратной связи подключен к первому входу блока сравнения, блок деления,. выход которого подключен ко второму входу блока умножения, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства и расшире- 2{) ния области его применения, в него введены масштабирующий блок, усилитель и сглаживающий блок, причем входы масштабирующего блока и усилителя соединены с выходом задатчика, а выходы — соответственно со вторым входом блока сравнения и первым входом блока деления, второй вход которого соединен через сглаживающий блок с выходом датчика подачи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Станки и инструмент", 1974, 9 8, с.5,8.

2. "Механизация и автоматизация производства", 1978, М 9, с.18.

3. "Станки и инструмент", 1973, М 4, с.12-14.

4. Авторское свидетельство СССР

9 591819, кл.G 05 В 13/02, 1977 (прототип).