Система адаптивного управления процессом резания

1071397Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использованодля управления процессом резания на станках,Известна система адаптивного управления процессом резания, содержащая датчик ЭДС резания, устройство сравнения,блок управления режимами резания и исполнительный механизм 1.Недостатком этой системы адаптивногоуправления является низкое качество и точность обработки деталей на металлорежущих станках, вследствие того, что адаптация основана на изменении режимов резания на основании измеренного сигнала ЭДСрезания, контролирующего лишь износ режущего инструмента по задней поверхности,а величина шероховатости обрабатываемойповерхности в процессе резания остаетсявне зоны контроля системы. Система адаптивного управления процессом резания работает следующим образом.В процессе резания сигнал Е с датчика 13 ЭДС подают на вход второго устройства 15 сравнения, на второй вход которого подают с задающего устройства 14 непрерывно сигнал Ео, соответствующий минимальной величине скорости износа режущего инструмента. Величина сигнала Е определяется для каждой пары инструмент-деталь на основании предварительных исследований. В случае наличия сигнала рассогласования ЬЕ = Е - Ео с выхода второго устройства 15 сравнения подают сигнал 6 Е, на первый вход блока 11 управления режимами резания. Блок 11 управления режимами резания в соответствии с величиной ЬЕ выдает команду на исполнительный механизм 12 для изменения режимов резания с целью устранения рассогласования между Е и Ео.Через время 1 после начала резания включается вторая подсистема управления, Время 1 определяется на основании зависимости 30 35 40 45 50 55 Целью изобретения является повышение точности обработки деталей на металлорежущих станках.Поставленная цель достигается тем, что система адаптивного управления, содержащая датчик термо-ЭДС, устройство сравнения, блок управления режимами резания и исполнительный механизм, снабжена блоком измерения шероховатости, содержащим последовательно уста новле иные баревую линзу, модулятор и фотоприемник инфракрасного излучения и последовательно соединенные к фотоприемнику усилитель, преобразователь и устройство сравнения, к одному из входов которого подключено задающее устройство, причем выход блока шероховатостей подключен к входу блока управления.На фиг. 1 схематически изображена блок схема системы адаптивного управления процессом резания; на фиг. 2 - модулятор; на фиг. 3 - график зависимости интенсивности излучения от шероховатости ч = 1 (К) . Система адаптивного управления процессом резания, например, при точении детали 1 (фиг. 1), инструментом 2, состоит из токосъемщика 3, установленного на шпинделе станка, баревой линзы 4, расположенной на фокусном расстоянии от обрабатываемой поверхности детали 1, модулятора 5, выполненного в виде диска с отверстиями (фиг. 2). Модулятор 5 снабжен приводом вращения.За модулятором 5 установлен блок 6 фотоприемников ИК-излучения, подключенный через усилитель 7 к преобразователю 8. Выход первого задающего устройства 9 соединен с первым входом первого устройства 10 сравнения, к второму входу которого подключен преобразователь 8. Устройство 10 сравнения через блок 11 управления режимами резания соединено с исполнительным механизмом 12. Датчик 5 10 15 20 25 13 ЭДС и задающее устройство 14 соединены со вторым устройством 15 сравнения,где . - расстояние между режущими инструментом и баревой линзой, мм;5 - минутная подача, мм/мин,ИК-излучение с только что обработанной поверхности фокусируется баревой линзой 4 в плоскости расположения блока 6 фотоприемников. Установленный перед блоком 6 фотоприемников модулятор 5 осуществляет модуляцию ИК-излучения. В блоке 6 фотоприемников интенсивность ИК-излучения преобразуется в импульсный сигнал, который затем усиливается в усилителе 7 и преобразуется в преобразователе 8 в постоянный электрический сигнал, величина которого пропорциональна интенсивности ИК- излучения.С первого задающего устройства 9 непрерывно подают сигнал .о на первый вход первого устройства 10 сравнения, на второй вход которого подают сигнал . с преобразователя 8. Величина сигнала .о соответствует величине шероховатости поверхности обработанной детали, которую необходимо получить после обработки. При наличии сигнала рассогласования Ь. = .1- .О, с выхода первого устройства 1 О сравнения подают сигнал на второй вход блока 11 управления режимами резания. Блок 1 управления режимами резания на основании сигнала рассогласования Ь 1, а также ЬЕ выдает команду на исполнительный механизм 12 для изменения режимов резания с целью устранения рассогласования между7 Й 77 урОЛ Ог Кап Составителк Техред И. ВТираж 771ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж - 35, Раулиал ППП Патент, г. Ужго гаио едактор А. Химчуаказ 11535/9 Корректор ОПодписноета СССРрытийнаб ком ит и от шская од, у д. 4/5 ктная И и 11, Е и Е . Алгоритм изменения режимов резания можно представить в видеКд 13+ Кгд Е,где КК Кз К 4 - коэффициенты, которые определяются предварительно на основании экспериментов.Сущность изобретения заключается в том10 что в процессе резания помимо измерения сигнала ЭДС резания, позволяющего контролировать износ режущего инструмента по задней поверхности, измеряется инфракрасное излучение с обработанной поверхности, позволяющее контролировать шероховатость поверхности. Известно, что интенсивность ИК-излучения определяется из вы- ражения Ю =ФЪ Т,где Е - излучающая способность поверхности;д - постоянная Стефана-Бальцмана;Г- температура. Установлено, что 8 зависит от шероховатости поверхности, с которой измеряется интенсивность ИК-излучения. Чем больше величина шероховатости поверхности, тем больше Я и соответственно интенсивность ИК-излучения, при условии, если температура постоянна. При установившемся процессе резания средняя температура обработанной поверхности на расстоянии 10 мм от зоны резания для пары инструмент-деталь практически не меняется по сравнению с измененйем величины в, зависящей от величины шероховатости поверхности,На фиг, 3 показан график зависимости плотности ИК-излучения от величины Ка, полученный при обработке стали (Ст 45) инструментом Т 15 Кб ( Н= 120 м/мин, 1 мм, с 1 =0,1 мм/об). Излучение измеряют с обработанной поверхности на расстоянии 3 мм от зоны резания. Интересно отметить, что до Р=.б мкм величина чг не изменяется. Следовательно, система обеспечивает надежную работу, когда К 6, изменяется от б до 0,2.Система позволяет непосредственно в процессе резания контролировать степень износа режущего инструмента и величину шероховатости обрабатываемой поверхности что повышает точность обработки в 1,2- 1,4 раза.