Самонастраивающаяся система управления процессом механической обработки

Самонастраивающаяся система управления процессом механической обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()921782

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистиче ских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.05.80 (21) 2929072/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл з

В 23 (,) 15/007/

G 05 В 19/39

Гесударствекнмй кемлтет

Опубликовано 23.04.82. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 28.04.82 (53) УДК 621.9. .08 (088.8 ) Il0 делам кэобретений и еткрытий аз адд. »

В. Л. Заковоротный, Г. Г. Палагнюк, А. Н. Ткаченф, В. Г. Бегун, В. В. Анипченко и Э. П. Носко

kg фЪ с (72) Авторы изобретения

Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйственног машиностроения (71) Заявитель (54) САМОНАСТРАИВАЮ1ЦАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВ г(ЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для управлений технологическими процессами обработки на металлорежущих станках.

Известна самонастраивающаяся система управления процессом механической обработки, содержащая задающий генератор, установленный на заднем торце резца, преобразователь вибраций, выход которого подключен к цепи, включающей в себя узкополосный фильтр с фиксированной настройкой частоты, узкополосный перенастраиваемый фильтр. генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом узкополосного перенастраиваемого фильтра, усилитель мощности, соединенный своим выходом с электромеханическим преобразователем, связанным с резцом (1).

Однако известное устройство имеет недостаточную стойкость инструмента за счет влияния циклических составляющих сил резания на задней грани инструмента.

Цель изобретения,— повышение стойкости режущего инструмента за счет снижения циклических составляющих сил резания.

Эта цель достигается тем, что система снабжена двумя детекторами со встроенными блоками усреднения, тремя аналоговыми ключами, блоком запоминания минимума блоком сравнения, имеющим заданную зону нечувствительности, дифференциальным усилителем, элементом совпадения, генератором прямоугольных импульсов, триггером и блоком управления мощностью, причем вход первого детектора со встроенным блоком усреднения подключен к выходу узкополосного фильтра с фиксированной настройкой частоты, а выход — к входу узкополосного перенастраиваемого фильтра, вход второго детектора со встроенным блоком усреднения соединен с выходом узкополосного nets ренастраиваемого фильтра, а выход подключен к входам дву.х аналоговых ключей, при этом вход блока запоминания минимума подключен к выходу первого аналогового ключа, а выход — к опорным входам блока сравнения и дифференциального усилителя, причем входы сравнения блока сравнения и дифференциального усилителя подключены к выходу второго аналогового ключа, а выход блока сравнения связан через элемент совпадения с входом генератора пилообразного

921782 напряжения, выход которого через вклк)ченные последовательно задающий генератор и усилитель мощности подключен к входу электромеханического преобразователя, кроме того, входы третьего аналогового клк>ча связаны соответственно с выходами элемента совпадения и диффсренциальног1 усилителя, а выход через блок управления мощностью связан с входом усилителя мощности, прп этом вход генераторы прямоугольных импульсов связан с выходом генератора !0 пилообразного няпря>кения, а выход его через триггер связан соответственно с входами первого и второго аналоговых ключей, а также с входом элемента совпадения.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из задающего генератора 1, выходом подключенного к усилителю

2 мощности, который соединен с электромеханическим преобразователем 3, генератора

4 пилообразного напряжения, упрывляюще- 20 го задающим генератором 1. Устройство также состоит из последовательно соединенных преобразователя 5 вибрагн>й, узкополосного фильтря с фиксированной настройкой частоты 6 первого детектора со встроенным

) блоком 7 усреднения, узкополосного перенастраиваемого фильтра 8 и второго детектоpi1 с интегратором 9. При этом генератор 4 пилообрыз>(ого напряжения выходом подключеll к узкополосному перенастраиваечому фильгру 8 и к входу генератора 10 прямоугольных импульсов.

Устройство также содержит три>.гер 11, три «налоговых ключа 12 — 14, элемент 15 совпадения, блок 16 сравнения дифференJ циальный усилитель 17. Опорные в>и)ды днуi последних подключены через блок 18 запомиНiIНИ Я МИ IIIIММMcl К ВЫХО;1 i (Iна. !ОI OВОГО КЛIO— ча 12, а их сравнив«(ощие входы к выходу аналогового клк>чы 3. 11ри этом входы ключей 12 и !3 соединяются с выходом детектора с интеl ðàòîðîì 9, первый выход триггера 11 подключен к управляющему входу

àIIaëог0вог0 ключа 12, а второй — к управляющему входу «па "lol ового ключа 13 и к первому входу элемента совпадения, второй вход которого соединяется с выходом блока 16, сравнеtll(st, а выход — c0 входоч 45 генератора 4 пилообразного напряжения и управляющим входом аналогового кл)оча 14.

Выход дифференциального усилителя 17 через янялоп)вый ключ 14 соединен со входом блок« 19 упрывлсния чо>цностьк>, имеющего рч lllt lc зыдятчики минимальног0 и мак- симального значения м(пцH()cTII возбуждения выход его сое 1IIII(. II с усилителем 2 мощности.

Система ряоотает следующим образом.

От задающего генератора 1 через усилитель 2 )IOIltIIOcx>I и электромеханический преобразователь 3 ня режущий инстручент накладывын>тся ультразвуковые колебания, частота которых регулируется с помощью генераторы 4 пилообразного напряжения.

Возникаю(цие в зоне резания волны виброакустической эмиссии регистрируются вибропреобразовятелем 5, установленным на торце p(зпы или ня суппорте, далее сигнал под)(.Test ня узкополосный фильтр с фиксированной настроикой частоты 6 со встроенным усилителем. Частота настройки фильтра

6 выбирается таким образом, что акустические сопротивления на этой частоте от задней грани режущего инструмента до места установки вибропреобразователя 5 минимальны. Амплитудная модуляция этой частоты несет информацию о силовых процессах на задней грани инструмента.Для выделения огибаю>ций сигнал с выхода узкополосного фильтра 6 подается на вход детектора 00 встроенныч блоком 7 усреднения.

Так как основные циклические силы в радиальном направлении возникают на частоте возбуждения, то выделенная огибающая подается на узкополосной перенастраиваемый фильтр 8, частота настройки которого синхронизирована с частотой возбуждения генератора 1. Продетектировав сигнал с фильтра 8 с помощью детектора 9 со встроенным интегратором получаем напряжение, пропорциональное величине циклических сил ны задней грани.

Поиск оптимальной частоты возбуждения осуществляется по минимуму напряжения на выходе детектора 9 со встроенным интегратором, при перестройке чdOтоты возбуждения — в пределах полосы пропускания электромеханического преобразователя 3.

Синхронно с началом перестройки генератора 4 пилообразного напряжения генератором 10 прямоугольных импульсов вырабатывается импульс, опрокидывающий тригl.åð l 1 в первое состояние, в котороч он открывает аналоговый ключ 12, пропускающий сигнал с выхода детектора 9 со встроенным интегратором на блок !8 запоминания минимума.

С началом повторной перестройки генера>ора 4 пилообразного напряжения триггер 1 вновь опрокидывается и открывает второй аналоговый ключ 13. Напряжение с детектора со встроенным интегратором 9 через аналоговый ключ 13 поступает ня вход блока 16 сравнения, где сравнивается с

BbIx{) tHI>IM напряжениеч блока 18 запоминания чиничуча. При совпадении сравниваемых напряжений блок 16 сравнения посредством элемента 15 останавливает перестройку I.åíåðàòîðà 4 пилообразного напряжения, так как систеча настроилась на чястотх возбуждения соответствующую минимальной величине циклических сил на задней грани инструмента.

Сле ty(I отметить, что поскольку в процессе обработки меняются упругие свойства системы СПИД, то это приводит к изменению циклических сил на задней грани. для поддерживания их на заданном уровне в

921782

Ф<>р.)1 у.1а «зобре тени l

55 системе имеется контур регулировки MQLIl,ности, работа которого заключается в следующем. На дифференциальный усилитель

17 с блока !8 запоминания минимума подается минимальное значение циклических сил и через аналоговый ключ 13 — их текущее значение. Разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 17 поступает через аналоговый ключ 14 на блок 19 управления мощностью, в состав которого входят ручные задатчики максимального и минимального значений мощности, в пределах которых производится управление мощностью усилителя 2. 33 счет обратной связи по мощности текущее значение циклических сил а следовательно и сигнала на выходе детектора 9 с интегратором поддерживается постоянным, равным величине сигнала, находящегося в блоке 18 запоминания минимума.

При большом изменении циклических сил, действующих на заднюю грань инструмента, для их поддержания на заданном уровне, потребуется мощность, выходящая за пределы, заданные в блоке 19 управления мощностью. В этом случае необходимо перейти на другую частоту возбуждения, которая при новых условиях будет оптимальной. Этот процесс происходит автоматически.

Так как напряжение на выходе детектора 9 с интегратором при новых условиях уже не поддерживается равным напряжению в блоке 18 запоминания минимума, то сигнал на выходе блока !5 сравнения отсутствует. В результате этого снимается напряжение с управляющего входа генератора 4 пилообразного напряжения, который вновь перестраивается и процесс поиска оптимальной частоты повторяется. В процессе настройки на оптимальную частоту мощность возбуждения поддерживается средней между минимальным и максимальным уровнями, заданными в блоке 19 управления мощностью.

Применение предлагаемого устройства эффективно при обработке деталей на металлорежущих станках при чистовых, так и при черновых операциях. При этом для чистовых операций наиболее важным является повышение качественных показателей, а именно уменьшение величины шероховатостей и глубины деформированного слоя. Для черновых операций важно повышение стойкости инструмента обеспечиваемое этим устройством, так как черновые операции производятся при больших допустимых величинах износа по задней грани, а именно при большой площади контакта, когда радиальные движения инструмента вызывают значительные циклические силы, приводящие к усталостным разрушениям инструмента.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства определяется повышением времени стойкости режущего инструмента и повышением качества обрабатываемых деталей.

Самонастраивающаяся система управления процессом механической обработки, содержащая задак)1ций генератор, установленный на заднем торце резца, преобразователь вибраций, выход которого подключен к цепи, включающий в себя узкополосный фильтр с фиксированной настройкой част()ты, узкополосный перенастраиваемый фильтр генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляющим Входом узкополосного перенастраиваемого фильтра, усилитель мо(цности, соединенный своим выходом с электромеханическим преобразователем, связанным с резцом. от.шчающаяся тем, что, с целью повышения стойкости режу)цего инструмента за счет снижения циклических составляющих сил резания, оНВ снабжена двумя детекторами со встроенными блоками мсреднения, тремя аналоговыми ключами, блоком запоминания минимума, блоком сравнения, имеющим заданную зону нечувствительности, дифференциальным усилителем, элементом совпадения, генератором прямоугольных импульсов, триггером и блоком управления мощностью, причем вход первого детектора со встроенным блоком усреднения подключен к выходу узкополосного фильтра с фиксированной настройкой частоты, а выход — к входу узкополосного перенастраиваемого фильтра, вход второго детектора со встроенным блоком усреднения соединен с выходом узкополосного перенастраиваемого фильтра, а выход подключен к Bxo Lам двуx аналоговых ключей, при этом вход блока запоминания минимума подкл)очен к выходу первого 3н3 логового ключа, а выход — к опорным Входам блока сравнения и дифференциального усилителя, причем выходы сравнения блока сравнения If дифференциального усилителя подключены к выходу второго аналогового ключа, а выход блока сравнения связан через элемент совпадения с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого через включенные последовательно 3;Iдающий генератор и усилитель мощности подключен к входу электромеханического преобразователя, кроме того, входы третьего аналогового ключа связаны соответственно с выходам). э exf(1113 совпадения н дифференциального усилителя, а выход через блок управления мощностью связан с Bx()дом усилителя мо(цности, при этом вход генератора прямоугольных импульсов связан с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход его через триггер связан соответственно с входами первого и второго 3113логовых клк) )ей, 3 также с входом элемеHTII

C() B I t

1 1 с Tî ÷ If t I I(t I и и (j) о р и 3111t è, принятые во BIIII513IIII< при экспертизе

1 ..Л вт()13с (()((. I3ll.f T(X IB(. TBO (.<.(.Р

Л > 687782, к, I. С) О5 Б 18 ОО, 1978.

921782

Составигель Т. Юдакина

Редактор В. Лазаренко Техред А, Боикас Корректор В. Синицкая

Заказ 2453/16 Тираж. 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4