Система адаптивного управления металлорежущим станком

О П И С А Н И Е (и)пююзИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(В 1) Дополнительное к авт. свнд-ву(22)Заявлено ОЙ.01. 80 (21) 2883783/ 8-2 Мс прнсоелнненнем заявки И(51)ф. Ка. С 05 В 19/39 ГевуАарстаеккык квинтет СССР ао аллам кзвбретвккй н фткрыткн(5 Й) СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМСТАНКОМ 1Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для повышения производительности и виброустойцивости метаплорежущих станков.Известно устройство адаптивного уп. равления, ограничивакщее уровень ко" лебаний станка, содержащее датчик колебаний, усилители, полосовые филь. тры, задатцик допустимой амплитуды колебаний, исполнительный орган 11.Устройство снижает подачу при возрастании уровня колебаний выше допустимого и увеличивает ее при спа. дании интенсивности колебаний,Наиболее близким к предлагаемоЮ является устройство, в котором с це- . лью повышения производительности стабилизируется мощность двигателя привода главного движения, а снижение уровня колебаний достигается измене" нием величины уставки мощности и последующим изменением подачи, Контур стабилизации мощности содержит после 2довательно соединенные: задатчик мощ.ности, элемент сравнения (ЭС), регулятор, регулируемый привод подачи,объект управления, привод главногодвижения, датцик мощности, выход ко торого соединен с вторым входом ЭС,Контур ограничения колебаний содержит датчик колебаний, полосовые фильтры, элемент сравнения ЭС, задатчик допустимой амплитуды колебаний (21.Недостаток аналога и прототипапотеря производительности из-за неизменности уставки амплитуды ограничения вибраций при вариациях условийрезания.Процесс развития автоколебаний мо.жет быть разделен на два этапа: вначале амплитуда автоколебаний нарастает сравнительно медленно, затем,после быстрого роста, стабилизируется на конечном уровне.Переход от первого этапа к второму - граница устойчивости, котораяхарактеризуется малыми значениями,этг) состояние характеризуется перВЫМ раВЕнетЗОМ ЭНЕрГИй ВОЗбуждЕИя, ) . си пан и )1 ,Па втором этапе энсргия возбуждения г)г)еяышает энергию рассеиванияПрои сходит быстрый рост амплитуды РОолеба" ий. При какой-то;)мяли гуденасгупает новое равенство энергий,Этой амплитуде соответствуют установ:вшиеся автоксгебанияВ реа.)ьных экспериментах (Ри(сируются и исследуются установившиеся;1 я Р с) Р(опеба ни я . Д Я ус 1 рои с ) вах адаг 1цвног; управления регулирование нацннастся при риближеии к гр)ницеу:тойчияости Ао Как уе говорилось,э га граР ица определяется первым равенством энергии возбуждения и энергии оа .сеияания, Это равенство в завиСИМОСти О в УСГОВИй РЕЗаНИЯ РаетУПаЕтпри разги чных значениях амплитуды колебаний,цель изобретения - повышение производительности обработки на гтанкахснащенных системами адаптивного)п)равл)ля) (оторые г)свышают виброзоустойчиво гь регулированием подачиПостляле.ная цель дос-игается тем,цт( а систему адап-. вг о "о управленияме галлорежущим станком, содержащую задатцик допустимой амплитуды вибра.35 ций и последовательно соединенные дат.чик ампгитуды вибраций, первый элемент сравнения, задатчи к мощности, второй эг)емент сравнения, регулятор годачи и приягд подачи, причем второй входо второго элемента сравнения соединен с. выходом датчика мощног и главного привода станка, введены блок коррекции и блок вь)числения допустимого изменения амплитуды вибраций, первый вход которого подключен к выходу привода45 подачи, второй вход - к выходу датцика амплитуды вибраций, а выход - к первомуу входу блока корре кции, подключенного вторым входом к выходу задатчика допустимой амплитуды вибраций, а выходом - к второму входу первого эле" мента сравнения.Принцип работы устройства заключается в том, что установка амплитуды ограничения корректируется в зависимости от условий резанияцто позволя. ет поддержи вать подачу на максимально-допустимом уровне и тем самым сни 13жать время резания, Корректировка устанки производится по изменению интенсивности нарастания уровня колебаний от г)одачи, Интенсивность определяется в блоке выцисления допустимойамплитуды.На чертеже приведена функциональная схема системы,система состоит из контура стабилизации, который включает последователь.но соединенные задатчи к 1 мощности,второй элемент 2 сравнения, регугятор3,подачи, при вод )Р подачи, объект, 9управления (процесс резания и несущаясистема), датчик 6 мощности главногопривода станка 5 выход которого соединен с вторым входом элемента 2, иконтура ограничения вибраций, состоящего из датчика 7 амплитуды вибрацийвход которого соединен с вторым выходом объекта 5 блока 8 вычисления изменения допустимой амплитудь 1 первыйвход которого соединен с выходом привода 1, а второй вход - с выходом дат.чика 7 амплитуды вибраций блока 9 коррекции, первый вход которого соединен с выходом блока 8, задатчи ка 10допустимой амплитуды вибраций, выходкоторого соединен с вторым входомблока 9 и первого элемента 11 сравнения, первый вход которого соединенвыходом блока 9, второй - с выходомдатци ка 7, а выход с входом задатчикд 1,."истема работает следующим образом.Задатчи ком 1 устанавливается величинаа стабилизируемой мощности, Геатактическое знацение измеряется датчиком 6. Б зависимости от знака раз.)ости после элементе 2 регулятор 3увеличивает или уменьшает подачу, компенсируя отклонение мощности от заданного значения, Вибрации измеряютсядатчиком 7, Из общего спектра выделяются вибрации на частотах автоколеоаний, которые сравниваются в элемен.те 11 с допустимой ампяитудой, поступающей из блока 9. При превышениидопустимого уровня снижается уставкамощности (и соответственно подача)до величины, при которой А-Г) (-0 (гдеА - (Р)актицеский уровень вибраций).После прохождения участка с интенсив.ными колебаниями уставка мощностиповышается до первоначального значения,Исходная уставка допустимой амглитуды вибраций предварительно рассчитывается до наименее виброустойФормула изобретения Система адаптивного управления металлорежущим станком, содержащая задатцик допустимои амплитуды вибраций и последовательно соединенные датчик амплитуды вибраций, первый зле мент сравнения, задатцчк мощности, второй элемент сравнения, регулятор подачи, привод подачи, причем второй вход второго элемента сравнения соединен с выходом датчика мощности глав. ного привода станка, о т л и ч а ющ ая ся .тем, что, сцелью,повышения . виброустой ци вости си стемы, в йее введены блок коррекции и блок вычисления допустимого изменения амплитуды вибраций, первый вход которого подключен к выходу привода подачи, второй вход - к выходу датчика амплитуды вибраций, а выход - к первому входу бло" ка коррекции, подклюценного втойм входом к выходу задатчика допустимой амплитуды вибраций, а выходом - к вто. рому входу первого элемента сравнения. Ь 10010 чивых условий резания. Этим условиям соответствует максимальная интенсивность нарастания вибраций от подачи (ту= - =11 м,). Дпя всех других услм5 ловий резания интенсивность нарастания меньше. Минимальная уставка задается блоком 10. фактическая уставка допустимой амплитуды (А ) изменяется обратно пропорционально интенсив в ности нарастания вибраций от подачи. Интенсивность нарастания тангенс угла наклона зависимости Ая) определяется в блоке 8, на входы которого поступают подача 5 р и фактическая 1 амплитуда колебаний А, Выход блока 8 пропорционален тангенсу угла наклона (йд Ы,) зависимости Ав для конкретных условий резания. Этот сигнал сравнивается в блоке 9 с сигналом, пропорциональным 91 щди их разность суммируется с Ар, Чем меньше интенсивность нарастания (выше виброустойчивость), тем меньше де, и больше разность ср -сде и больше 2 у уставка Ро, И наоборот чем менее виб роустойчив режим резания, тем ниже уставка А.Изменение условий резания (например, числа оборотов, положения узлов и др.) приводит к изменению интенсивности нарастания вибраций от подачи и соответственно изменяется уставка Ао, что дает возможность резать с максимально".допустимой ( по виброустойцивости) подачей в каждый момент времени.Применение изобретения повышает производительность обработки при адаптивном управлении эа счет выбо 40 ра оптимального ограничения по виб 13 йрациям при изменяющихся условиях резания. Время резания участка с интен сивными вибрациями снижается в 2- 3 раза,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Автоматические линии и металло. режущие станки. - Экспресс-информация, 1974,.И 24, с, 10-132. Автоматическое управление и оптимизация технологических процессов Сборник докладов семинара, Л 1975, с. 77 (прототип),Золотухи н ПодР сн д дактор каэ 13 Составитель шаноаа Техред ТФаТираж 872 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретений 113035, Москва, 3(-35,Фкомитета ССи открытийаушская наб,Корректор О,Бипак