Устройство управления точностью на металлорежущем станке

Устройство управления точностью на металлорежущем станке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(71) Заявитель имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ

НА ИЕТАЛЛОРЕЖУЩЕН СТАНКЕ

Изобретение относится к области" автоматического управления металлорежущими станками и предназначено для определения состояния системы

СПИД, для управления точностью и конт;роля процессом обработки.

Известно устройство для управ- . ления процессом обработки, содержащее датчик вибраций, подключенный: через усилитель и полосовые фильтры к приводу подач, блок управления и датчик силового параметра, подклад ченный к блоку управления приводом подач flj, Недосгатком этого устройства,яв!

5 ляется то, что управление режимом работы станка осуществляется только в момент формирования выходного сйгнала, что значительно снижает точность управления процессом обработ" ки.

Целью изобретения является повышение точности при механической обработке на металлорежущих станках.

Цель достигается тем, что уст" ройство снабжено согласующим блоком подключенным входом к выходу датчика вибраций, а выходом к полосовому фильтру, последовательно включенными усилителем, детектором, регулируемым полосовым фильтром с двумя входами, аналоговым ключом, блоком поиска экстремума, аналоговым запоминающим устройством, блоком сравнения, причем один из выходов регулируемого полосового фильтра подклю-, чен напрямую к блоку сравнения, а входы аналогового ключа и запоминающего устройства - к блоку управления интегратором, соединяющим выход усилителя с его входом, двумя логическими элементами И, входы которых подключены к выходу блока сравнения, генератором пилообразного напряжения, подключенным своим входом к блоку управления, а выходом к регулируемому полосовому фильтру, двумя цепями управления, содержа3 91 щими последовательно соединенные аналоговые ключи и запоминающие устройства с одним дифференциальным усилителем, выход которого подключен к блоку управления приводом подач, причем выход генератора пилообразного напряжения подключен к входам аналоговых ключей, к которым подключены соответственно выходы логических элементов И.

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Изобретение базируется на особенностях динамической характеристики упругой системы по отношению к процессу резания: изменение жесткости, при прочих неизменных условиях, приводит к вариации собственных частот тех контуров упругой системы станка по отношению к процессу резания, которые определяются деталью.

Например, при работе на автоматизированном оборудовании при обработке деталей типа валов текущие значения жесткости изменяются 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 необ ходимо 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 отжимака ем направлении. Такими силами являются переменные составляю щих сил, действующим на заднюю грань инструмента. Для выделения композиционных составляющих движений, связанных с процессом обработки на задней грани инструмента, рассматривает ся связь между силами, действующими на инструмент с сигналом колебатель", i ных скоростей, измеренных, например, на свободном торце резцедержавки, и находят такие частотные диапазоны,,. где имеется минимальное отношение акустического сопротивления между задней гранью инструмента и точкой установки измерительного преобразователяовиброакустической эмиссии, к акустическим сопротивлениям между другими гранями и этой же точкой.

Аанализируя частотный состав амплитудной модуляции, определяющейся контактированием задней грани инст50 И

Логический элемент И 14 связан с входом аналогового ключа 17, выход которого через аналоговое запоминающее устройство 19 соединяется с входом дифференциального усилителя 20.

Логический элемент И 13 связан с входом аналогового ключа 18, выход котоpbro через аналоговую память 21 сов" диняется с входом дифференциального

8022 4 румента с деталью, определяют теку» щее значение жесткости детали, так как движение инструмента относительно детали осуществляется в основном на собственных частотах упругой системы, станка по отношению к процессу резания, а девитация собственных частот определяет текущее значение жесткости.

Устройство содержит .режущий инструмент 1 виброакустическим датчиком

2, установленным на торце резца.

Выход датчика 2,связан посредством согласующего блока 3 и полосового

1 фильтра 4 с усилителем 5 с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого связан с интегратором 6, соединенным с вторым входом усилителя 5 и с детектром 7, выход которого под" в ключен к регулируемому полосовому фильтру 8. Один выход регулируемого полосового фильтра 8 подключен к вхо.-, ду аналогового ключа 9 „выход которого . через блок поиска экстремума 10 и аналоговое запоминающее устройство

-11 соединяется с одним входом блока

12 сравнения, второй вход блока 12 сравнения соединен с выходом регули" руемого полосового фильтра 8, а выход соединяется с входом логического элемента И 13 и с входом логического элемента И 14.

Блок 15 управления имеет несколько выходов, первый из которых соеди". няется с входом усилителя 5, второй выход - с входом аналогового ключа

9 и входом аналогового эапоминающего устройства 11, третий и четвертый выходы - с входами логических элементов И 13 и 14, а пятый выход - с входом генератора 16 пилообразного напряжения. Первый выход генератора

16 пилообразного напряжения соединяется с регулируемым полосовым фильтром 8, второй выход генератора 16 соединяется с входом аналогового ключа 17, а третий выход генератора

16 подключен к входу аналогового ключа 18.

5 9 усилителя 20, выход которого под- ключается к входу блока 22 управления приводом подач, выход блока 22 управления соединяется с входом привода подач станка 23. Второй вход блока 22 управления приводом подач соединяется через согласующий усилитель 24 с выходом датчика 25 силы резания, которнй устанавливается на режущий инструмент.

При включении, привода подач станк а 23 осуществляется обработка детали режущим инструментом 1, вследствие чего возникают вибрации, которые регистрируются датчиком 2. Сигнал с него последовательно поступает В согласующий блок 3, полосовой фильтр

4, где происходит выделение гармо-. ник акустической эмиссии, в усили." тель 5 с регулируемым коэффициентом усиления, коэффициент усиления кото" рого изменяется в зависимости от параметров режимов резания.и задает ся блоком 15 управления. Выделенная гармоника нормируется по своему интегральному уровню с помощью усилителя 5 с регулируемым коэффициентом усиления и интегратором 6 и поступает в детектор 7, где выделяется ее, огибающая, и сигнал с детектора 7 поступает в регулируемый полосовой фильтр 8, который перестраивается от сигнала поступающего с выхода генератора 16 пилообразного напряжения.

Выделение частоты наибольвего уров ня и слежение за ее девитацией осу. ществляется следующим образом.

С блока 15 управления поступает

1 сигнал на открытие аналогового ключа

9, на включение аналогового запоми" нающего устройства 11 и запуск генератора 16. Полосовой фильтр 8 начинает саморегулироваться, и сигнал с не го через аналоговой ключ 9 и блок поиска экстремума 10 поступает в аналоговое запоминающее устройство 11.

После настройки полосового фильтра 8 во всей полосе обзора на аналоговом запоминающем устройстве 11 будет зафиксирована амплитуда частоты максимального уровня. Затеи блок 15 ущ авления вновь подает сигнал на. запуск, генератора 16, на логический элемент

И 13 и на управляющий аналоговый ключ

18. При регулировании полосового фильтра 8, в случае появления на его выходе сигнала, равного по амплитуде величине сигнала, находящегося в

18022 6 запоминающем устройстве 11, блок сравнения 12 подает сигнал на логический элемент И 13 и включает аналоговый ключ 18, который подает сигнал с re" нератора 16 в аналоговую память 21.

Так как напряжение на выходе генератора 16 однозначно связано с час". тотой фильтра 8, то значение напряжения, находящегося аналоговой

i0 памяти 21, соответствует значению частоты, имеющей максимальный уровень.

После этого блок 15 управления вновь подает сигнал на запуск гене-. м ратора 16, ключ 9 и аналоговое запоминающее устройство 11, в котором вновь запоминается амплитуда частоты мак. симального уровня. В следующий такт блоком 15 управления подается сигнал зв на логический элемент И 14 и на запуск генератора 16, и при совпадении амплитуды сигнала, поступающего с полосового фильтра 8 с амплитудой сигнала частоты максимально уровня, на2з ходящегося в устройстве 11, блок сравнения 12 подает сигнал на логический элемент И 14, который выда" ет сигнал на открытие аналогового ключа 17, и величина напряжения ге нератора l6 запоминается в аналоговом запоминающем устройстве 19.

Последение два такта постоянно повторяются и таким образом в устройстве 19 постоянно находится величина напряжения генератора 16, соответствующая текущему значению частоты максимального уровня.

На вход дифференциального усилителя 20 поступает напряжение с запоминающего устройства l9 и аналоговой памяти 21 пропорционально об" раэцовому и текущему значениям частоты максимального уровня, на его выходе получаем сигнал пропорциональный девитации этой частоты, т.е. пропорциональный изменению текущего значения жесткости системы СПИД. Этот сигнал поступает в блок 22 управле-. ния, где учитывается его знак, и туда x(e подается сигнал с датчика 25 силы резания через согласующий усилитель 24, представляющий собой из- мерительный преобразователь усилий.

Сравнивая эти два сигнала, блок

22 управления приводом подач осуществляет изменение подачи таким образом, чтобы отклонение силы к текущему значению жесткости оставалось постоянным.

7 91

В связи с тем, что в настоящее время в станочном парке находят все . больаее применение станки с программным управлением, а также щирокое использование новых многооперационных станков типа "Обрабатывающий центр", на основе которых создаются автоматические линии, возникает потребность в устройствах, которые могли бы управлять точностью обработки в процессе резания. Использование предлагаемого устройства обеспечит значительное повыаемие точности, быстродействия, стабильности и 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, погреаности заготовки и конечном размере обрабатываемой детали.

Формула изобретения

Устройство управления .точностью на металлорежущем станке, содержащее датчик вибраций, подключенный через усилитель и полосовые фильтры к приводу подач, блок управления и датчик силового параметра, подключенный к блоку управления приводом подач, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьвения точности обработки, 8022 8 оно снабжено согласующим блоком, подключенным входом к выходу датчика вибраций, а выходом к полосовому фильтру, последовательно включенными усилителем, детектором, регулируемым полосовым фильтром с двумя входами, аналоговым ключом, блоком по.иска экстремума, аналоговым запоминающим устройством, блоком сравнения,.

3В причем один из выходов регулируемого полосового фильтра подключен к блоку сраневния, а входы аналогового ключа и запоминающего устройства к бло- . ку управления интегратором, соединяюМ щим выход усилителя с его входом, двумя логическими элементами И, входы которых подключены к выходу блока сравнения, генератором пилообразного напряжения, подключенным своим вхозф дом к блоку управления, а выходом к регулируемому полосовому фильтру, двумя цепями управления, содержащими последовательно .соединенные аналоговые ключи и запоминающие устройства.

И с одним дифференциальным усилителем, выход которого подключен к блоку управления приводом подач, причем выход генератора пилообразного напря" жения подключен к входам аналоговых зф ключей, к которым подключены соответственно выходы логических элементов И.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР И 715228, кл. В 23 В 25/06, 1976.

918022 Составитель ВЛиганов

Редактор H. Багирова Техред Л. Бабинец Корректор И.йарови., ««»«»»»«««»»«»«»»»»»е«»»»»»»«»ве»»»»»»««»»«»»»»««»»»»«««»»«»4«» Заказ 1980/16 Тираж 748 Подписное

6НИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Носква, N-35, Рауаскал наб., д.4/5

»»»»»»»»»«е»»»««»»«»«»»»»»»««»»««««е»«»»»«»» «»

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