Устройство для автоматического управления поперечной подачей шлифовального станка

(Я) В 24 В 51 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙИ ОТНРЬГИЙ(71) Куйбышевский ордена Трудового .: Красного Знамени политехнический(54)(52) УСТРОЙСТВО ДПЯ АВТОИАТИЧ 5 С-"О .УНРАВЛЕНИЯ. ПОПЕРЕЧНОЙ ПОДАЧЕЙШЛИФОНЛЬНОГО СТАНКА по авт. св.У 905026 о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения производительности и точностй обработки при изменении режущей способности шлиФо-, вальных кругов и жесткости упругой .системы СПИД, устройство дополнительно снабжено включенным между блоком задания программы и регулятором скорости регулятором мощности с пропор- . ционально-интегрально, дифФеренциальной зависимостью выходного напряжения от входного, второй вход которого со . единен с датчиком мощности диФеренцирующим звеном и элементом памяти, второй вход которого соединен с бло.ком заданий программ, и соединен-. ными с, элементом памяти двумя нульоргаными, управляющими ключами, включенными между регуляторами мощности Е и регулятором скорости.Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно в прецизионном стан костроении.По основному авт. св. Р 905026 известно устройство для автоматического управления поперечной подачей шлифовального станка, состоящее иэ блока-задания программа, последовательно соединенных регулятора мощности, двигателя поперечного суппор та, механизма поперечной подачи, датчика тока, выход которого соединен со входом регулятора тока, а вход - с двигателем поперечного супе порта, датчика скорости, выход, кото" 15 рого соединен со входом регулятора скорости, а вход - с двигателем поперечного суппорта, двигателя шлифовального круга, датчика припуска, выход которого соединен со входом 20 блока задания программы, датчика моиности, регулятора мощности с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения от входного, один вход котоРого соединен 25 с выходом блока задания программы, другой - с выходом датчика мощности, а его вюод - со входом регулятора скорости 13. Система СПИД является апериодическим звеном первого порядка, а эамыкаъ ние системы управления по мощности шлифования с использованием пропорционально-интегрального регулятора мощности компенсирует постоянную вре .З 5 мени системы СПИД, а также ее изменен ния от вариации режущей способности круга и отклонения жесткости системы СПИД от расчетного значения.40При оснащении универсальных стайков шлифовальными кругами с меняющей ся режущей способностью и жесткостью система СПИД по своей динамической структуре представляет собой как апериодическое звено второго порядка, так и апериодическое звено первого порядка. Такое описание объекта СПИД с меняющейся динамической структурой имеет место и в специализированных шлифовальных станках-автоматах. Режущая способность и жесткость круга (одна из составных частей жесткости системз СПИД) меняются не только для шлифовальных кругов Различных типов, но и для одного и того же образца 55 шлифовального круга в процессе уменьшения его диаметра при обработке изделий. Следствием этого является появление погрешностив отработке эадаваеьых программ при использовании 60 фиксированной коррекции систеж управления, что отрицательно сказывается на производительности станка и точности обработанных деталей Этот факт объясняется следующим образом. 65 При описании система СПИД апериодическим звеном первого порядка и оптимальной по быстродействию коррекциисистемц.управления имеем желаемыепо продолжительности и другим показателям переходные процессы по управляющему и возмущающему воздействиямпри реализации цикла, поперечной подачи суппорта. Изменение параметровсистеьы СПИД (режущая способность ижесткость круга.) в результате сменытипов кругов или от уменьшения диаметра круга может произойти настолько, что ее описание будет соответствовать апериодическому звену второгопорядка. Это приводит при неизменнойкоррекции к затягиванию указанныхпереходных процессов при реализациицикла поперечной подачи. Если же исходить иэ настройки системы на желаеьые по продолжительности и другим по.каэателям указанные переходные процессы при представлении системы СПИДапериодическим звеном второго порядка,то при изменении тех же параметровсистемы СПИД от смены типов круговили от уменьшения диаметра круганастолько, что система СПИД описывается апериоднческим звеном первогопорядка, имеем убыстрение переходныхпроцессов по управляющему и возмущающему воздействиям,Ф Целью изобретения является повышение производительности станка и точ, ности обработки изделий при изменениях режущей способности шлифовальных кругов и жесткости упругой системы СПИД.Указанная цель достигается тем, что известное устройство дополнительно снабжено включенным между бло". ком задания програюы и регулятором скорости регулятором мощности с пропорционально-интегрально дйфференциальной зависимостью выходного напря женйя от входного, второй вход кото. рого соединен с датчиком мощности, соединенными последовательно с дат чиком мощности дифференцирующим звеном и элементом памяти, второй вход которого соединен;с блоком заданий программы, и соединенными с элементом памяти двумя, нуль-органами, уп:равляющими ключами, включенными между регулятораьв мощности и регулятором скорости.На чертеже представлена функцио нальная схема устройства.Блок задания програмж 1 Формирует требуемый закон изменения мощности в пределах цикла обработки изделия. Первый выход блока 1 через резисторы 2 и 3 соответетвенно соединен с первым входом регуляторов мощности 4 и Ь, выполненных, например, на операционных усилителях. Пропорционально-интегральный закон изменения выходного65 напряжения от входного в регуляторемощности 4 осуществляется связью выхода со входом через резистор. 6 вемкость 7Пропорционально-интегрально дифференциальный закон изменениявыходного напряжения от входного врегуляторе мощности 5 осуществляетсясвязью выхода со входом через резисторы 8 и 9 и емкости 10 и 11. Выходырегуляторов мощности 4 и 5 подключеныко входу регулятора скорости черезрезистор 12 посредством нуль-органов13 и 14. Настройка регулятора скорости 15 осуществляется резистором 16и емкостью 17. Выход регулятора скорости 15 соединен резистором 18 со 15входом регулятора тока 19, в обратнойсвязи которого включены резистор 20и емкость 21, Выход регулятора тока19 соединен с управляеьим усилителеммощности 22. приводной электрический 2 Одвигатель поперечного суппорта, представленный звеньями 23 и 24, черезмеханизм поперечной подачи 25 осуществляет перемещение суппорта поперечной подачи 26. Выходным параметром звена 23 является якорный токдвигателя поперечной подачи. Датчиктока 27 преобразует ток в пропорциональное значение напряжения. Выходдатчика тока 27 резистором 28 соединен-.со входом регулятора тока 19.Датчик скорости 29 преобразует частотуврацения двигателя в пропорциональноезначение напряжения. Выход датчикаскорости 29 соединен со входом регулятора скорости 15 посредством резистора 30. Приводной электрическийдвигатель 31 вращает шлифовальныйкруг 32, Действительный размер обрабатываемого изделия 33 контролируется датчиком.припуска 34. Выход датчика припуска 34 подсоединен ко входублока задания программы 1. Датчикмощности 35 преобразует мощность,потребляемую двигателем 31, в пропорциональный сигнал напряжения. Первыйвыход датчика мощности 35 соединенсо вторыми входами регуляторов мощности.4 и 5 через резисторы 36 и 37.Второй выход датчика мощности 35 соединен со входом дифференцирующего 50звена 38,-во входной цепи которогоустановлена емкость 39, а выход связан со входом резистором 40. К выходу дифференцирующего звена 38 подключен второй вход элемента памяти5541, Первый вход элемента памяти 41соединен со вторым выходом блока задания программы 1, К двум выходамэлемента памяти 41 соответственноподключены входы нуль-органов 13 и 6 О14.Работа устройства для автоматического управления поперечной подачейшлифовального станка заключается в .следующем. На входе регулятора тока 19 влгебраически суммируются сигналы с выхода регулятора скорости 15 и с выхода датчика тока 27. Регулятор тока 19 выполнен с пропорциоиальноинтегральной зависимостью выходного напряжения от входного и настраивается на компенсацию электромагнитной постоянной времени электродвигателя поперечного суппорта ыпифовального станка. Выполняя настройку токового контура на оптимум по модулю, перерегулирование тока на выходе звена 23 непревышает 4,3, а длительность переходного процесса определяется малыми постоянными времени управляемого усилителя моцности 22 и датчика тока 27. На входе регулятора скорости,15 алгебраически суммируются сигналы с выхода регулятора мощности 4,или 5 и с выхода датчика скорости 29. Пропорционально-интегральный регулятор скорости 15 настраивается на компенсацию электромеханической постоянной времени. электродвигателя поперечного суппорта шлифовального станка. Скоростной контур настраивается на оптимум по модулю - пере- регулирование частоты вращения М/ на выходе звена 24 не превышает 4,3, а длительность переходного процесса оп ределяется суммарной малой постоянной времени токового контура и датчика скорости 29. Регулятор мощности 4, выполненный по типу пропорционально- интегрального регулятора, настраивает ся на компенсацию одной постоянной времени звена СПИД, когда объект управления описывается апериодическим звеном первого порядка. Регулятор мощности 5, выполненный по типу пропорционально-интегрально дифференциального регулятора, настраивается на компенсацию двух постоянных времени звена СПИД, когда объект управления при изменениях режуцей способности и жесткости шлифовального круга описывается апериодическим звеном второго порядка. Контур регулирования мощности шлифования. настраивается на симметричный оптимум. На входе регуляторов мощности 4 и 5 алгебраически суммируются сигналы с блока задания программы 1 и с датчика мощности 35, Наличие внешней связи по мощ" ности шлифования обеспечивает посто,; янство мощности в процессе обработки изделия, а длительность переходного процесса определяется суммарной малой постоянной времени скоростного контура и датчика моцности 35. В начале цикла обработки с блока 1 на регулятор мощности 4 или 5 подается сигнал, обеспечиваюций подвод суппорта 26 к иэделию 33 с максимальной скоростью. Сигнал с выхода датчика моцности 351017480Составитель Ь. ПечковаРедактор М. Дылин Техред О.Неце Корректор Е.Рошко Заказ 3445/16 Тираж 795 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППД фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в этом режиме имеет минимальное значение, В момент касания шлифовальйе.го круга 32 с изделием 33 возрастаетсигнал с выхода датчика мощности 35, что приводит к уменьшению выходных напряжений регулятора мощности 4 или 5, регулятора скорости 15, регуля.- тора тока 19 и снижению скорости церемещения суппорта 26, Так осуществляется черновая обработка изделия 33 с подцержанием постоянства мощ ности шлифования. По окончании черновой.обработки иэделия 33 датчик припуска 34 обеспечивает уменьшение сигнала с блока задания программа 1 и начинается этап чистового щлифова ния изделия. При этом происходит дальнейшее снижение уровня выходных напряжений регуляторов мощности 4 или 5, скорости 15, тока 19, а следовательно, и снижение скорости пе ремещения суппорта 26, По,окончании процесса обработки иэделия 33 происходит возврат суппорта 26 в исходное положение с максимальной скоростью, имеющей то же значение, чтои .при быстром подводе супиорта, При ,отклонении мощности шлифования в процессе обработки изделия ЗЗ от заданного блоком 1 значения мощности регуляторы 4 или 5, 15 и 19 изменяют свое выходное напряжение и . .:суппорт 26 перемещается с измененной :скоростью, что приводит к.изменению выходного напряжения датчика мощности 35 и восстановлению заданного зне;чения мощности шлифования, Нуль"органы 13 и 14 настроены таким образом, ;что при срабатывании нуль-оргайа 14 . ,отключается нуль-орган 13, который в ;свою очередь отключает регулятор мощ:ности 4 от регулятора скорости 5, 40 Работая поочередно, нуль-органы 13 и 14 подключают или регулятор 4, или регулятор 5 ко входу регулятора скорости 15. Когда объект регулирования :(система СПИД) соответствует аперио дическому звену первого порядка, ,мощность шлифования на выходе датчика мощности 35 изменяется по экспоненте, производная которой на выходе дифференцирующего звена 38 имеет положи- , 50 тельное значение. Элемент памяти 41 остается в том же положении, что и после его "сброса", который осущест-. вляется перед началом каждого цикла .обработки эа счет связи второго выхода блока 1 с первым входоМ элемента памяти 41, При этом нуль-орган 13 срабатывает, подключая регулятор мощности 4 ко входу регулятора скорости 15. В этом режиме нуль-орган 14 .отключен, а регулятор мощности 5 отк- лючен от. регулятора скорости 15. Когда же объект регулирования соответствует апериодическому звену второго порядка, то мощность шлифования на выходе датчика. мощности 35 изменяется по двойной экспоненциальной зависимости, имеющей точку перегиба, причем в начальной части кривой изменения мощности экспонента .вогнута, а после точки перегиба экспонента выпукла. Производная такой кривой имеет в начальной части отрицательное,значение, а после точки перегиба - положительное значение. При появлении. отрицательного сигнала на выходе диф- Ференцирующего звена 38 элемент памяти 41 перебрасывается, что приводит к отключению нуль"органа 13 и включению нуль-органа 14. Регулятор мощности 4 отключается от регулятора скорости 15, а регулятор мощности 5 подключается к регулятору скорости 15, Придание регуляторам мощности 4 и 5 соответственно пропорционально-интегральных и пропорционально-интегрально дифференциальных свойств, поочередное их подключение для коррекции системяуправления в зависимости от представления звена СПИД апериодическим звеном первого или второго порядка, что определяется режущей способностью и жесткостью шлифовально ных кругов, а контролируется по величине мощности, затрачиваемой на шпифование, введение отрицательной обратной связи по.мощности шлифования приводит к существенному снижению результирующей постоянной времени, СПИД, а следовательно и к повышению быстродействия, точности обработки изделий, производительности станка, что объясняется .Форсированным изменением выходного напряжения регулятора мощности и компенсацией запаздывания, вносимого системой СПИД.Предложенное устройство для автоматического управления поперечной подачей щпифовального .станка обеспечивает высокую точность при обработке изделий, повышает производительчость станка.