Система числового программного управления с постоянной скоростью резания для токарно-винторезных станков

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 978102(М Кп 3 6 05 В 19/18 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий. 55 (088,8) Дата опубликования описания 30.1 1.82(71) Заявитель Ульяновский политехнический институт(54) СИСТЕНА ЧИСЛОВОГО ПРОГРЫ 4 ННОГО УПРАВЛЕНИЯС ПОСТОЯННОИ СКОРОСТЬЮ РЕЗАНИЯ ДЛЯ ТОКАРНОВИНТОРЕЗНЬ 1 Х СТАНКОВ Изобретение относится к автоматическому управлению и вычислительной технике и может быть использовано для программного управления работой токарно-винторезных станков с стабилизацией скорости резания. Известна система автоматического поддержания постоянства скорости резания, содержащая потенциометрический датчик положения суппорта, подключенный к тахогенератору, вал которого механически связан с якорем двигателя, приводящим во вращение шпиндель станка, потенциометрический датчик положения суппорта подключен к входу усилителя, с которым соединен также задатчик начальной скорости двигателя шпинделя, а выход усилителя подключен к обмотке возбуждения шпинделя 11).Однако система недостаточно надежна, так как в качестве датчика положения суппорта используется потенциометр, который является, как правило, многооборотньм, а такие потенциометры имеют низкую надежнссть. Кроме того, этот потенциометр располагается в непосредственной близости к зоне обработки дета 1 еи, что еще более снижает его надежность,Кроме того, систему нельзя использовать совместно с системами числового программного управления (ЧПУ)станками, так как существующие системы ЧПУ, как правило, не имеют датчиков положения суппорта, а установка потенциометрического датчикаусложняет кинематику станка и требует применения дополнительных преобразований аналогового сигнала датчика в цифровой код, так как системыЧПУ работают с двоичным кодом.Связь системы ЧПУ с системой автоматического подцержання постоянства скорости резания затруднена вследствие того, что при работе этойсистемы требуется ручная операцияустановки начальной скорости вращения шпинделя в зависимости от диа"метра обрабатываемого иэделия с помощью потенциометрического эадатчи-ка, а автоматизация этой операции 25 представляет значительные техническиетрудности. Кроме того , большинствосуществующих систем ЧПУ работает вкомплексе со станками, оснащеннымине регулируемьяи двигателями пос тоянного тока, а асинхронными двига 978102978102 ставнтель И. живецхред А.Ач едактор Ю Серед Корре Н БУ Заказ 9214/62 ал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектн ВНИИПИ по 3035, МоТираж 914осударственного Лам изобретений ва, Ж, Раушс Подписноеомитета СССРоткрытийя каб д 4/356 полятор 3, первый ВЯ-триггер 4,блок5 синхронизации, делитель б импульсов, Фотосчитывающее устройство 7,регистр 8 ввода, первый дешифратор9, дешифратор 10 адреса, усилитель 40 11 шагового привода, генератор 12тактовых импульсов, реверсивныйсчетчик 13, устройство 14 сравнениякодов, элемент И 15, второй ВБ-триггер 1 б, счетчик 17 управления, вто рой дешифратор 18, второй регистр19, мультиплексор 20, формирователь21 опорного кода, элемент 22 задержки, первый элемент ИЛИ 23, сумматор 24, блок 25 определения моментаизменения кода, второй элементИЛИ 2 б, устройство 27 управления АКС,Функциональная схема блока 5синхронизации состоит из первогоэлемента И 28, одновибратора 29,триггера 30, второго элемента И 31,третьего элемента И 32, функциональная схема. блока 8 состоит из регистра числа РГи регистра РГадреса, в то же время Функциональнаясхема блока 7 состоит из лентопро тяжкого механизма 35 и узла 3 б считывания, Функциональная схема блока20 (мультиплексора) состоит из дешифратора 37, элемента И 38, элемента ИЛИ 39, а функциональная схема 65 блока 25 (определения момента изтелями переменного тока с автоматической коробкой скоростей (АКС), приводящими но вращение шпиндель станка, при этом изменение скорости вращения шпинделя производится переключением степеней АКС, управляемой 5дноичньм кодом, а выходным сигналомизвестной системы, с помощью которого управляют скоростью вращения шпинделя станка, является напряжение, использование которого для упранления 10АКС невозможно.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство числового программного управления Н 22-1 М (.23. 15Наиболее существенным недостатком этого устройства является невозможность поддерживать скорость резания при совместной ее работе состанками токарно-винторезной группыпостоянной.Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей системыза счет стабилизации скорости резания при его совместной работе состанками токарно-винторезной группы,Поставленная цель достигаетсятем, что в систему числового программного управления с постоянной скоростью резания для токарно-винторезных станков, содержащую пультОператора и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов,делитель импульсов, блок синхронизации, фотосчитынающее устройство,первый дешифратор, интерполятор,блок объединения и первый ВБ-триггер, выходом подключенный к второмувходу блока синхронизации, второйвыход которого через регистр вводасоединен с нторым входом интерполятора, третьим входом подключенногок второму входу делителя, четвертымвходом - к первому выходу дешифратора адреса, пятым входом - к первому выходу пульта оператора, выходдешифратора кода ввода соединен сВ-входом. первого ВБ-триггера, введены реверсинный счетчик, блок определения момента изменения кода,счетчик управления, элемент задержки, и последовательно соединенныеформирователь опорного кода, мультиплексор, блок сравнения кодов элемент И, регистр, сумматор, первыйэлемент ИЛИ и устройство упранленияавтоматической коробкой скоростейи последовательно соединенные второй дешифратор, второй элемент ИЛИи второй ЙЯ-триггер, выход которогоподключен к втброму входу элемента И,второй вход через элемент задержкик выходу элемента И, третьим входомсоединенного с выходом делителяимпульсов и входом счетчика управ-.)ления, выход которого подключенк входу дешифратора и второму входу мультиплексора, первый вход ренерсивного счетчика соединен с первымвыходом пульта оператора, с входомблока объединения и вторым входомвторого элемента ИЛИ, вторые входыс вторыми выходами интерполятораи с первыми входами усилителя, выход - с вторым входом блока сравнения кодов, третий вход - с вторымвыходом пульта оператора и с шестьювходом интерполятора, третьи выходы которого подключены к вторым входам усилителя, третий выход пульта оператора соединен с вторым входомсумматора, .второй и третий входывторого элемента ИЛИ соединены соответственно с вторым выходом дешифратора адреса и с четвертым выходоминтерполятора, а выход регистра 1через блок определения момента изменения кода - с седьмым входом интерполятора.На фиг.1 показана Функциональная схема предлагаемой системы; на фиг.2 - график зависимости числа оборотов шпинделя от радиуса обрабатываемого изделия; на фиг,3 - схема блока синхронизации; на Фиг.4 схема регистра ввода; на фиг.5 фотосчитывающее устройство; на фиг,б - мультиплексор, вариант выполнения; на фиг.7 - функциональная схема блока определения момента из- менения кода.Система состоит из пульта 1 оператора, блока 2 объединения, интерменения кода) состоит из одновибраторов 40, элементов ИЛИ 41, одновибратогэа 42. Система работает следующим образом.При включении напряжения питания системы все элементы памяти, входящие в ее состав, устанавливают в исходное состояние, при этом триггер 4 устанавливают в нулевое состояние, а триггер 16 - в единичное, Затем выводят суппорт станка в ручном режиме, задаваемом на пульте 1, в нулевую точку, т,е. точку, относительно которой программируются все перемещения суппорта станка, координаты этой точки набраны на декадных переключателях, расположенных на пульте 1 и по сигналу, формируемому в пульте, подготавливают систему к работе по программе. Отработку программы начинают путем формирования в пульте 1 сигнала Пуск,который с его выхода подают на вход интерполятора 3 и синхровход реверсивного счетчика 13, При этом координаты нулевой точки, т,е. координаты Х и Я, переписывают с второго выхода пульта 1 в интерполятор 3 и реверсивный счетчик 13, причем в интерполятор 3 переписывают обе координаты нулевой точки, т.е. продольную координату Е и поперечную Х, в реверсивный счетчик 13 - только одну поперечную координату Х, нулевой точки) сигналом Пуск, который подводят на Я-вход триггера 4 с выхода пульта 1 через блок 2.и перебрасывают триггер 4 в единичное состояние, разрешающее работу блока 5, В блоке 5 вырабатывают сигнал включения перемещения перфоносителя в фотосчитывающее устройство 7, который подают с выхода блока 5 на вход устройства 7, При движении перфоносителя -на выходе устройства 7 формируют построчно геометрическую, технологическую и адресную информацию и передают ее в параллельном двоичном коде на установочный вход регистра 8 ввода и вход первого дешифратора 9, а на выходе устройства 7 вырабатывают синхросигналы строк, которые подают на вход блока 5, По синхросигналам строк в блоке 5 формируют из ряда импульсных последовательностей, которые вырабатываются в делителе б извыходной частоты генератора 12 синхросигналы записи, Эти синхросигналы записи подают с выхода блока 5 на синхровход регистра 8, в который построчно и записывают геометрическую, технологическую и адресную информацию первого кадра обработки, Каждый кадр обработки на перфоносителе заканчивают маркером конца кадра, появление на5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 выходе устройства 7 кода этого маркера дешифруется дешифратором 3, навыходе которого при этом вырабаты"вают сигнал Конец ввода. Сигналс выхода дешифратора 9 подают най-вход триггера 4 и устанавливаютего этим сигналом в нулевое состояние, которым блокируют работу блока5. При этом на выходе блока 5 форми.руют запрещающий сигнал, прекращающий перемещение перфоносителя вустройстве 7, а на выходе блока 5блокируют выработку синхросигналовзаписи для регистра 8; Таким образом, сигналом Конец ввода фиксируют момеьт окончания процессаперезаписи информации кадра обработки с перфоносителя в регистре 8,на втором выходе которого к этомумоменту времени находится вся числовая (геометрическая и технологическая) информация считываемогокадра, а на выходе - адресная информация кадра, Сигнал Конецввода с выхода дешифратора 9 подают также на вход интерполятора 3,в буферную память кОторого по этому,сигналу переписывают всю числовую,информацию с регистра 8, поступающую с его третьего выхода на второйвход интерполятора 3, по адресам,подаваемым на вход Четыре интерполятора 3 с выхода один дешифратора 10 адреса, с помощью которого дешифруют адресную информациюкадра, поступающего на вход дешифратора 10 с выхода регистра 8, Поокончании процесса записи в буферную память интерполятора 3 информации первого кадра обработки в немФормируют сигнал Конец отработкикадра (КОК), за время которогопереписывают информацию первого кадра обработки в рабочую память интерполятора 3, Сразу же после окончания записи информации в рабочуюпамять интерполятора 3 начинаютотработку введенного кадра программы, т,е. обработку детали. Одновременно с обработкой первого кадрапрограммы в регистр 8, а затем и восвободившуюся буферную память интерполятора 3 вводят информацию второго кадра программы, так как сигналом КОК, который с выхода интерполятора 3 подают через блок 2на Я-вход триггера, устанавливаюттриггер 4 в единичное состояние,обеспечивая этим считывание с перфоносителя второго кадра обработки.По окончании процесса отработкипервого кадра программы вновь Форми-руют сигнал КОК, после окончания которого производят отработкувторого кадра программы, записанногов. рабочую память интерполятора 3,а в это время в его буферную памятьвводят следующий кадр обработки. Та.кой процесс записи информации с перфоносителя в интерполятор 3 обес"печивает непрерывную обработку детали на протяжении всей программы безостановок по кадрам, Ввод, переписьи обработку информации производятпо синхросигналам, которые вырабатываются в делителе б из выходной частоты генератора 12 и передаются свыхода два делителя б на вход триинтерплятора 3. При отработке введенного кадра программы в интерполяторе 3 формируют соответствующиетехнологические команды, которыеподают на станок и производят вычисление траектории движения режущего инструмента, подаваемую в видечисло-импульсного кода, по двумканалам Х (выходы +Х и -Х) и Е ( выходы +Е -Е) интерполятора 3 наусилители 11, запитывающего шаговыеприводы, приводящие в перемещениесуппорт токарного станка, в резцедержке которого укреплен инструментПеремещение суппорта осуществляютв двух направлениях по оси Е, т,е,вдоль обрабатываемой детали и пооси Х - поперек обрабатываемой детали, на расстоянии, пропорциональномчислу импульсов на соответствующихвыходах интерполятора 3. Причемперемещению суппорта к центру шпинделя соответствуют импульсы на вы,ходах -Х и -Е, а от центра шпинделя+Х и +Е, Поскольку каждому единичному перемещению суппорта станкасоответствует один импульс на Е-выходе Глли Х интерполятора 3, то навыходе реверсивного счетчика 13, суммирующий счетный вход которого соединен с выходом +Х интерполятора 3, авычитающий с выходом -Х интерполятора 3, присутствует все время кодтекущего радиуса обработки детали,так как при движении станка в ту илидругую сторону от нулевой точки пооси Х на определенное количество шагов такое же количество импульсовсоответственно считывается или суммируется с кодом нулевой точки, откоторой программируются и.осуществляются все перемещения суппортастанка и координата Х, которая первоначально записана в счетчик 13,Рассмотрим более подробно работу отдельных блоков системы,При включении системы в делителе б Формируется разрешающий потенциал на овса время работы системы, который с его первого выхода подают на вход элемента И 28, При поступлении на Б-вход триггера 4 запускающего импульса он устанавливается в единичное состояние, которое является для элемента И 28 разрешающим, При этом на выходе И 28 Формируют сигнал включения лентопротяжно:-.о устройства 7, по переднему фронту этого сигнала срабатывает одновибратор 29, на выходе которого формиГгуют короткий импульс, устанавливающий триггер 30 в нулевое состояние. Одновременно с установкой триггера 30 в нулевое состояние начинается перемещение перфоленты в устройстве 7. На перфоленте строками, расположенными перпендикулярно ее движению, в виде отверстий закодированы адресная и числовая информация, необходимая для обработки детали в данном кадре, Каждая строка на перфоленте означает код либо 15 адреса, либо числа, причем сначалаидет адресная строка, а затем числовая, относящаяся к первой, адресной строке, Напротив каждой строкина перфоленте пробивается отверстие,Эти отверстия образуют синхродорожку, и при движении перфоленты одновременно со считыванием кода строкис перфоленты, который формируют навыходе устройства 7, формируют синхроимпульс считывания путем считывания сигнала с синхродорожки, Синхросигналы формируют на выходе устройства 7 и подают в блок 5 на еговторой вход. Так как на перфолентесначала идет адресная, а затем числовая строка, то после начала движения перфоленты первым, третьим ит,д т,е. нечетным, синхроимпульсами являются синхроимпульсы, отмечающие адресные строки, вторьи,четвертым и т.д., т.е, четным, сикхроимпульсами отмечают числовыестроки, Разделение синхросигналовна адресные (нечетные) и числовые(четные) осуществляют с помощью триг 4 О гера 30, элементов И 31 и 32, Какуказывалось выше, к началу движенияперфоленты триггер 30 устанавливается в нулевое состояние и приэтом его выходными сигналами элеглент И 31 закрыт, а элемент И 32открыттаким образом, первый синхросигнал проходит г.рез элемент И 32,а так как он поступает и на счетныйвход триггера 30, то своим заднимФронтом он переводит триггер 30 вединичное состояние. При этом второйсинхроимпульс проходит через элемент И 31 и также задним Фронтомперебрасывает триггер.30, Таким образом, на выходе элемента И 32 формируют синхросигналы адреса, а элемента И 31 - синхросигналы числа, С выходов элементов И 31 и 32 синхросигкалы, объединенные в шину, подаютна синхровход регистра 8 ввода, гдеиспользуются для записи адреснойи числовой информации, поступающейна установочный вход регистра 8 свыхода устройства 7По окончаниизаписи в регистр 8 информации кад(ра, триггер 4 переводят в нулевое1состояние, которым запрещают работуэлемента И 28, При этом на выходеэлемента И 28 Формируют запрещающийсигнал, что приводит к остановкеперемещения перфоносителя в устройстве 7, т.е, остановке лентопротяжного механизма, и на этом вводкадра заканчивается,Регистр 8 ввода работает следующим образом.Вся числовая и адресная информация поступает на установочные входырегистра 33 и регистра 34 построчно, т,е, в виде параллельных двоичных кодов, разделенных промежуткамивремени. Одновременно с этой информацией на сихровходы регистра 33 ирегистра 34 поступают сигналы ссинхродорожки, которые синхронизированы во времени с поступлением наустановочные входы регистров информации, причем на регистр адресаНСпоступают синхроимпульсы, соответствующие дорожкам перфолентыс адресной информацией, а на регистрчисла ВСсинхроимпульсы силовыхдорожек перфоленты, При этом в регистр числа НСзаписывается всячисловая информация вводимого кадра,а в регистр адреса йС 34 - адресная. После окончания процесса записи информации в регистре ввода РВ 8,который фиксируется сигналом Конец ввода, формируемым дешифратором 9, на выходе регистра В(;-33 находится вся числовая, а на выходерегистра КС 34 - вся адресная информация вводимого кадра. Числоваяинформация с регистра НС 33 посигналу Конец ввода, подаваемомус дешифратора 9 на вход ЧетыреИ(синхровход), переписываетсяв буферную память Ипо адресам,установленным на выходе дешифратора10 адреса в соответствии с адреснойинформацией, поступающей на него срегистра адреса ВС, и подаваемымна адресный вход, вход Шесть И фотосчитывающее устройство 7 работает следующим образом.Сигнал включения лентопротяжного механизма, подаваемый с блока 5, с выхода включает лентопротяжный механизм, который начинает перемещать перфоленту с пробитыми на ней отверстиями относительно узла 36 считывания. В узле считывания перфолента движется между источником света и фотоприемником, Конец кадра на перфоленте маркируется кодом Конец ввода, этот код дешифрируется с помощью дешифратора 9, который при появлении маркера конца ввода выдает на своем выходе импульс, перебрасывающий триггер 4 в нулевое состояние, которое прекращает выдачу с блока 5 синхрониза 10ции на лентопротяжный механизм сиг-нала Включение, Это приводит костановке лентопротяжного механизмаи прекращению считывания с перфоленты информации, Считывание слеэ дующего кадра обработки производится аналогичным образом при поступле. нии на Я-вход триггера 4 запускающего импульса, приводящего к формированию на выходе разрешающего сиг нала на включение лентопротяжногомеханизма.На дешифратор 37 подают со счетчика 17 управляющие коды, в зависи"мости от которых на одном из выходовдешифратор формируют разрешающий сигнал, на других его выходахв это время присутствует запрещающийсигнал. Разрешающим сигналом с дешифратора 37 открывают один из эле,ментов И 38, на который подают опор,ные коды с Формирователя 21 (на каж,дый элемент И 38 - один опорныйкод), при этом код, подаваемый наоткрытый элемент И 38, проходитчерез него и через элемент ИЛИ 39на вход устройства 14 сравнения.Таким образом, через мультиплекоор20 на вход устройства 14 проходитопорный код Формирователя 21, опре,деляемый кодом счетчика 17, а так,как код счетчика 17 все время изменяется, то на устройстве 14 с формирователя 21 вызываются последовательно все опорные коды, набранныев нем.35Блок 25 определения момента изменения кода работает следующимобразом,На входы одновибраторов 40 по 4 О дают выходной код регистра 19, изменение которого можно рассматривать как появление хотя бы в одномиз разрядов этого кода нуля или еди"ницы, что приводит к появлению на45 входе хотя бы одного иэ одновибраторов 40 перепада напряжений. Одновибраторы 40 срабатывают от этого;перепада напряжений и на их выходах.при этом формируют короткий импульс,который пройдя через элемент ИЛИ 41запускает одновибратор 42, вырабатывающий на своем выходе импульс, длительностью, равной времени переклю.чения скорости в автоматическойкоробке скоростей станка. Этот импульс подается с выхода блока 25 навход интерполятора 3 (вход блокировки подач) и останавливает на времясвоего действия перемещение суппортастанка.6 О Известно, что скоростью резания,при обработке на токарных станкахявляется скорость, с которой точкасоприкосновения обрабатываемого изделия с резцом перемещается по отно 65 шению к нему, т.е, скорость резанияопределяется как произведение числаг оборотов шпинделя на текущий радиус обрабатываемой детали, Скорость резания зависит от качества обрабатываемого материала, материала резца и его геометрической формы, а также от способа и условий охлаждения резца и обрабатываемого изделия. Таким образом, оптимальная скорость резания при обработке одним резцом для определенного материала являетбя величиной постоянной. Однако при обработке торцовых поверхностей скорость резания изменяется, уменьшаясь по мере уменьшения в процессе обработки радиуса обрабатываемого изделия. Это изменение скорости ре" зания тем больше, чем больше разность начального и конечного радиуса обрабатываемой детали, и может достигать относительного изменения скорости резания до 100 раз, Уменьшение скорости резания к центру детали приводит к увеличению шероховатости поверхности в центре обрабатываемого изделия. Для того, чтобы этого не происходило, необходимо поддерживать постоянной скорость резания и при изменении радиуса обрабатываемой детали, увеличивая число оборотов шпинделя по гиперболическому закону в зависимости от радиуса обработки, На фиг.2 приведен график этой зависимости (кривая 1) по горизонтальной оси показан радиус Н обрабатываемого иэделия, а по вертикальной - число оборотов шпинделя ЮВ настоящее время большинство стайков, оснащенных системами ЧПУ, имеют нерегулируемый асинхронный двигатель Переменного тока, передающий вращение на шпиндель станка через АКС, Изменение скорости вращения шпинделя производится путем переключения электромагнитных муфт в АКС, которые запитывают от устройства управления АКС, управляемого двоичным кодом, Таким образом, изменение скорости вращения шпинделя происходит не плавно, а ступенями, и поддержание постоянной скорости резания происходит также ступенями в соответствии со ступенями скорос ти вращения шпинделя определяемых АКС, т,е. по кривой Т 1, аппроксимирующей кривую 1 (фиг.2), Для поддержания постоянной скорости резания в этом случае всю возможную шкалу радиусов обрабатываемых изделий Г 5 аэбивают на ряд диапазонов О -С(, О-б, б -8 и т.д,( каждому иэ которых соответствует ойределенный двоичный код, включающий определенную ступень АКС.Работа предлагаемой системы основана на ступенчатом регулировании скорости вращения шпинДеля для поддержания постоянной скорости резанияДля этого в формирователе 14формйруют коды величин радиусов,соответствующих границам диапазо"нов, на которые разделен максималь" 5ный радиус обработки, т,е, кодыточек С(,К , 8 Й. Эти коды черезмультиплексор 20 передают на второйвход устройства 14 сравнения, Рабо, той мультиплексора 20 управляют О при помощи счетчика 17 таким образом, чтобы при определенном кодесчетчика 17 на устройстве 14 черезмультиплексор 20 поданался бы определенный код формирователя 21. Код 5 счетчика 17 меняется каждый раз,когда на счетный вход приходит импульс с выхода делителя 6. Коды наустройство 14 подают последовательно, начиная с кода, соответствующегонерхней границе меньшего диапазонарадиуса, т,е, начиная с кода точкизатем подают код верхней границыследующего по величине диапазона,т.е, точки д, и т,д. На первый вход 25 устройства 14 проводят код текущегорадиуса обрабатываемого иэделия отреверсивного счетчика 13, С помощьюустройства 14 производят сравнениеопорного кода и кода текущего зна- ЗО чения радиуса по величине, в случае, если опорный код меньше текущего, то на его выходе формируютсигнал, запрещающий работу элемента И 15, в случае если опорный кодбольше текущего, формируют сигнал,разрешающий работу элемента И 15,На второй нход элемента И 15 подаютуправляющий сигнал от ВЯ-триггера16, перед началом отработки программы, который устанавливают в состояние, разрешающее работу элементаИ 15 сигналом с выхода пульта 1.Этот сигнал проходит на Я-нход ВЯтриггера 16 через элемент ИЛИ 23,Таким образом, после начала работы 45 системы на выход элемента И 15 пройдет тотимпульс с выхода делителя6, устанавливающий счетчик 17 всостояние, при котором с формирона"теля 21 впервые был подан опорный Я код, больший, чем текущий, Так,например, если код текущего значениярадиуса равен 30 мм, т,е. находитсяв диапазонеГ - 4 (фиг.2), то импульсна выходе элемента И 15 появляется у в момент установления на входеДнам устройства 14 кода точки бС выхода элемента И 15 импульс.подают на синхронизирующий входрегистра 19, в который по этому сиго налу переписывается код счетчика 17при котором впервые происходит превышение опорным кодом текущего. Затем задержанным на элементе 22 задержки выходным импульсом элемента 65 И 14 НЯ-триггер 16 устанавливают всостояние, запрещающее работу элемента И 15. Время задержки элемента22 выбирают таким образом, чтобыоно превышало длительность импульсана выходе делителя 6, это необходимодля того, чтобы происходила уверенная перезапись кода счетчика 17 врегистр 19 по этому импульсу, прошедшему через элемент И 15, Последующие импульсы с выхода делителя 6,устанавливающие счетчик 17 в состояние, при котором а формирователя21 на устройство 14 подают опорныекоды,.большие кода текущего, т,е,коды точек б - и (фиг.2) и вызывающиена выходе устройства 14 разрещающийпотенциал, не проходят через элементИ 15, так как на выходе НБ-триггера16 присутствует запрещающий сигнал.После того, как с формирователя 21будут вызваны коды всех верхнихграниц диапазона, на которые разбит макс.лальный радиус обработки,т.е. после вызова с формирователя21 кода точки (фиг,2) счетчик 17переводят очередным импульсом в следующее состояние, при котором мультиплексор 20 закрыт и которое дешифруется дешифратором 18, выдающим вэтот момент времени импульс, Импульсом с выхода дешифратора 18,который проходит через элемент ИЛИ 23,устанавливают НБ-триггер 16 в.разрешающее состояние. На этом заканчивается цикл анализа значения кодатекущего радиуса, Следующим импульсом с выхода делителя 6 вновь устанавливают счетчик 17 в состояние,при котором с формирователя 21 наустройство 17 вызывается код верхнейграницы младшего диапазона радиуса,т.е, точки б и цикл анализа кодатекущего радиуса повторяется, В результате цикла анализа значения кодатекущего радиуса на входе регистра19 устанавливают код диапазона, вкотором в настоящее время находитсякод текущего радиуса и который одновременно является кодом ступенискорости АКС. Код ступени скоростис выхода регистра 19 подают на первый вход сумматора 24, с помощьюкоторого в случае необходимости осуществляют его коррекцию, т.е, изменяют код скорости АКС, суммируя свыходным кодом регистра 19 или вычитая из него корректирующий код,подаваемый на сумматор 24 с выходапульта 1 и набираемый на переключателе коррекции скорости вращенияшпинделя, Такая коррекция необходимадля установки оптимальной скоростирезания для различных металлов ипри различных технологических факто,рах, влияющих на скорость Резания.Откорректированный код скорости вращения шпинделя подают на устройство27 через управляемый элемент ИЛИ 26на второй вход которого подключаюткод скорости вращен.я шпинделя, записанный в программе и переписанныйс нее в память интерполятора 3. Этоткод подают с третьего выхода интер полятора 3 на вход Два элементаИЛИ 26. Управляют элементом ИЛИ 26сигналом, который подают на его третий, управляющий вход с второго выхода дешифратора 10, осуществляя 10 включение или отключение режима стабилизации скорости резания, т.е.подавая через ИЛИ 26 на вход устройства 27 соответственно код с выходасумматора 24 или выхода интерполя тора 3 по сигналам, считанным с перфоносителя или заданным вручную напульт 1. Выходной код ИЛИ 26 подаютнепосредственно на вход устройства27, включающее ту ступень скоростивращения АКС, которая определяетсявходным кодом устройства 27.Выходной код регистра 19 подаютна блок 25, с помощью которой определяют момент изменения кода регистра 19, т,е. момент, когда код теку-щего радиуса переходит в другойдиапазон и когда требуется включениедругой ступени скорости АКС, приэтом на выходе блока 25 Формируютимпульс длительностью, равной времени переключения АКС на другую ступень и совпадающий по времени с 60 Система ЧПУ с постоянной скоростью резания для токарно-винторезных аналогичного назначения обладает следующими преимуществами. Система65,позволяет Расширить Функциональные 35 40 45 50 55 моментом переключения АКС. Выходнымимпульсом блока определения моментаизменения кода 26, поступающим снее на вход Восемь интерполятора 3, блокируют импульсы, поступающие в интерполяторы 3 с выходаделителя 6, при этом прекращаетсявычисление траектории движения инструмента и импульсы на выходах Х иЕ интерполятора 3 прекращаются,это приводит на время переключенияступени скорости в АКС к остановкеперемещения суппорта. Остановкапроцесса резания на время переключения АКС необходима для того, чтобы на это время снять со шпинделястанка усилие резания и дать емусвободно переключиться на другуюступень вращения без ее снижения,В противном случае вследствие того,что крутящий момент от двигателяна шпиндель станка на время переключения АКС не передается, шпиндельтормозится усилием резания и скорость резания резко падает, что приводит на этом участке обрабатываемойдетали к повышению шероховатостиповерхности,станков по сравнению с системамивозможности системы ЧПУ токарно-винторезных станков за счет введенияновой Функции - стабилизации скорости резания, Причем стабилизацияскорости резания осуществляетсяпри Фасонном точении, т,е. при обработке любых поверхностей детали,Кроме того, система выполняется полностью в электронной части системыЧПУ и не усложняет кинематики станка без ввода в нее никаких дополни ртельных деталей, Предлагаемое устройство не требует установки дополнительных датчиков положения суппорта станка, установить которыетрудно, а зачастую и невозмсжно. 15Отсутствие таких датчиков не толькоудешевляет систему, но и повышаетнадежность работы системы, так какэти датчики, находясь в непосредственной близости к зоне резания,часто выходят из строя, Использование системы не увеличивает ниобъема, ни сложности программ, составляемых для обработки деталей,Система ЧПУ не требует введения дополнительных ручных наладочных Операций, что не усложняет обслуживанияоператором ни системы, ни станка. Вто же время система позволяет исполь.зовать ее с большинством станков токарно-винторезной группы, так как 30Она рассчитана на работу с автоматической коробкой скоростей, сочлененной с асинхронным двигателемпеременного тока, которым оснащаютсябольшинство токарных станков, предназначенных для работы совместно ссистемами ЧПУ, Предлагаемая системаобладает высокой помехозащищенностью,так как цикл определения ступенискорости вращения шпинделя, опреде- Оляеьый частотой счетных импульсовсчетчика управления, очень мал и может повторяться до нескольких десятков и даже сотен раз (в зависимости от скорости подачи Х) эа времяперемещения суппорта станка на одиншаг. Это позволяет множество раэ(по количеству циклов между шагамипривода) подтвердить код ступени скорости вращения шпинделя, не допускаяего сбоя, Кроме того, система можетбыть легко выполнена на основе широ"ко распространенных интегральныхцифровых микросхем по хорошо отра"ботанной технологии; что снижаетсебестоимость ее изготовления, 55Предлагаемая система ЧПУ благодаряприсущим ей особенностям может бытьлегко использована при модернизации существующих систем ЧПУ, таккак ее внедрение не требует оста- бОновки оборудования для переделкикинематики станка или установкидополнительных датчиков, Все блокисистемы монтируются на стандартныхплатах существующей системы ЧПУ, б 5 отлаживаются отдельно от работающей системы ЧПУ и лишь затем устанавливаются в. нее, что не требует большого времени для установки оборудования, так как блоки имеют минимальное количество стыковочных точек (не более 30-35 точек), При этом, как отмечалось выше, не усложняется ни программное, ни технологическое обслуживание модернизированной системы ЧПУ,Все приведенные выше преимущества предлагаемой системы были получены на основании лабораторных ипроизводственных испытаний системы,изготовленной на базе серийно выпускаемой промышленностью системы ЧПУ модели Н 22-1 М при совместной ее работе с токарно-винторезным станком модели 16 К 20 ФЗ, За время испытаний предлагаемой системы не наблюдалось ни одного сбоя в работе системыи использовались стандартные программы. В результате внедрения системы качество обработки иэделий улучшилось, Так при обработке деталей, диаметр которых изменяется от 80 мми больше до диаметров 35 мм и менее, т,е. когда наблюдается три и более, переключений АКС (рис,2), шероховатость деталей эа счет уменьшения скорости резания на малых диаметрахдеталей увеличивается на 0,2-0,5 класса (в зависимости от режима обработки), а при включении режима стабилизации скорости шероховатость на малых диаметрах детали уменьшается на 0,7-1,0 класса (при прочих равных условиях), В отдельных случаях применение системы позволяет повысить производительность труда за счет получения достаточной шероховатости поверхности не с двух проходов на разных режимах, а с одного.Необходимо также отметить, что ус"ложнение системы ЧПУ Н 22-1 М при установке блоков системы стабилизациискорости резания увеличивалась неболее чем 0,5 Ъ по относительномуувеличению числа элементов системы.Формула изобретенияСистема числового программногоуправления с постоянной скоростьюрезания для токарно-винторезных станков, содержащая пульт оператора ипоследовательно соединенные генера-тор тактовых импульсов, делительимпульсов, блок синхронизации, Фотосчитывающее устройство, первый дешифратор, интерполятор, блок объедикения и первый Й 5-триггер, выходом подключенный к второму входу блокасинхронизации, второй выход которого через регистр ввода соединен с вторым входом интерполятора, третьимвходом подключенного к второму выходу делителя, четвертым входомк первому выходу дешифратора адреса,пятым входом - к первому выходупульта оператора, выход дешифраторакода ввода соединен с К-входомтриггера, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью расширения функ.циональных возможностей системы засчет стабилизации скорости резанияпри совместной работе со станкамитокарно-винторезной группы, в неевведены реверсивный счетчик, блокопределения момента изменения кода,счетчик управления, элемент задержкии последовательно соединенные формирователь опорного кода, мультиплексор, блок сравнения кодов, элегмент И, регистр, сумматор, первыйэлемент ИЛИ и устройство управленияавтоматической коробкой скоростей ипоследовательно соединенные второйдеШифратор второй элемент ИЛИ ивторой РЬ -триггер, выход которогоподключен к второму входу элементаИ, второй вход через элемент задержки - к выходу элемента И, третьимвходом соединенного с выходом делителя импульсов и входом счетчикауправления, выход которого подключенк входу дешифратора и второму входумультиплексора, первый вход реверсивного счетчика соединен с первым выходом пульта оператора, входомблока объединения и вторым входомвторого элемента ИЛИ, вторые входы - с вторыми выходами интерполятора и с первыми входами усилителя,5 выход - со вторым входом блока сравнения кодов, третий вход - с вторымвыходом пульта оператора и с шестымвходом интерполятора, третьи выходыкоторого подключены к вторым, входам10 усилителя, третий выход пульта,оператора соединен с вторым входомсумматора, второй и третий входывторого элемента ИЛИ соединены собтветственно с вторым выходом дешифра 5 тора адреса и с четвертым выходоминтерполятора, а выход регистра через блок определения момента изменения кода - с седьмьм входом интерполятора,20Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Система автоматического поддержания постоянства скорости реза 25ния,-А,С. Сандлер, Злектроприводи автоматизация металлорежущих станков. М Высшая школа, 1972,с, 132-133, рис, 4.33,2, Устройство числового программного управления Н 22-1 М. Техническоеописание Г 61700,040,ТО ЛЭМЗ, 1975