Адаптивная система управления фрезерным станком

И ОТН БРЕТ сФ / ОПИ Е И Н АВТОРЖ ра,второтьему ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 596911, кл. 6 05 В 13/02, .1976.2. Авторское свидетельство СССР М 637782, кл. 6 05 В 13/02, 1976 (прототип ).(54) (57 ) АДАПТИВНМ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ФРЕЗЕРНЦИ СТАНКОМ, содержащая. задатчик приращения подачи, последовательно .соединенные задатчик пода-,. чи, устройство числового программно го управления, привод подач, объект; управления, датчик вибраций детали и первый усилитель и последовательно соединенные задатчик оборотов шпинделя, первый сумматор й привод шпин-, деля, подключенный выходом к второму входу объекта управления, второй вы-, ход которого подключен через датчиквибраций инструмента к входу второго усилителя, отличающая,ся тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит генератор строба, элемент ИЛИ, ключ, задатчик допустимого соотношения вибраций, индйкатор и последовательно соединенные вычислительный блок, второй сумматор, пороговый элемент, первый триггер, элемент задержки, второй триггер и генератор синусоидальных сигналов, подключенный выходом к второму входу первого сумматора, первый и второй входы вычислительного блока соединены с выходами соответственно первого и второго усилителей, выход задатчика допустимого соотношения вибраций подключен к второму входу второго сумматора, вход индикатора соединен с выходом порогового элемента и вторым входом второго триггера, первый вход ключа соединен с выходом первого триггера, втоРой. вход - с выходом задатчика подачи, а выходс входом задатчика подачи, выход генератора строба подклЮчен к третьему входу первого триггера и четвертому входу второго тригге выход элемента ИЛИ подключен к му входу первого триггера и тре входу вторго триггера,Изобретение относится к самонастраивающимся системам автоматического управления и может быть испсльзовано для программного управленияметаллорежущими станками.Известна адаптивная система управления токарным станком, содержа.щая квадратор и последовательно соединенные тахогенератор, дифференциатор, делитель. и логический блок,выход которого подключен к второму 0входу сумматора, а выход датчикаобратной связи через квадраторсоединен с вторым входом делителя 1 ).Недостатком указанной системыявляется то, что в ней не учитываются вынужденные резонансные колебания, которые оказывают существенноевлияние на точность формообразования детали и, в конечном счете,снижают производительность, 20Наиболее близкой к предложеннойпо техническому решению являетсяадаптивная система управления фрезерным станком, содержащая задатчикприращения подачи, последовательно 5соединенные задатчик подачи, устройство числового программного управления,. привод подач, объект управления,датчик вибраций детали и первыйусилитель и последователь.но соеди- .ненные задатчик оборотов шпинделя,первый сумматор и привод шпинделя,подключенный выходом к второму входу объекта управления, второй выходкоторого подключен через датчик вибраций инструмента к входу второгоусилителя 2 ).Недостаток известного устройствапериодическое изменение силы резания, связанное с прерывистым характером резания, что ведет к возникновению вынужденных колебаний, Увеличение амплитуды колебаний, связанное с изменением режимов резания,затуплением инструментаили изменением характеристик обрабатываемого 45материала, объясняется притоком энергии, вносимой в систему резания,благодаря взаимодействию процесса резания и упругой системы. Увеличениеамплитуды колебаний приводит к появлению вторичного возбуждения упругой системы станок - приспособлениеинструмент - деталь (СПИД) в результате возмущающего воздействия на автоколебательную систему с частотойтех же автоколебаний. Возмущающимвоздействием в простейшем случаеявляется гармонически изменяющийсяприпуск - след вибраций, происходивших в предыдущемпроходе режущегоинструмента, Возникновение вторичного возбуждения зависит от соотношения между жесткостью упругой системы и коэффициентами резания:чембольше коэффициент резания, тембольше проявляется механизм вторич ного возбуждения, особенно при использовании режущих инструментов сбольшой протяженностью режущей кромки и сравнительно нежесткой системой обрабатываемой детали (тонкостенные детали).Вторичное возбуждение в процессеобработки приводит к значительнымпогрешностям в формообразованиидетали.Цель изобретения - повышение точности системы.Поставленная цель достигаетсятем, что адаптивная система управления фрезерным станком содержит генератор строба, элемент ИЛИ, ключ,задатчик допустимого соотношениявибраций, индикатор и последовательно соединенные вычислительный блок,второй сумматор, пороговый элемент,первый триггер, элемент задержки,второй триггер и генератор синусоидальных сигналов, подключенный выходом к второму входу первого сумматора, первый и второй входы вычислительного блока соединены с выходамисоответственно первого и второго усилителей, выход эадатчика допустимогосоотношения. вибраций подключен к второму входу второго сумматора, входиндикатора соединен с выходом порогового элемента и с вторым входомвторого триггера, первый вход ключасоединен с выходом первого триггера,второй вход - с выходом задатчикаподачи, а выход - с входом задатчика скорости подачи, выход генераторастроба подключен к третьему входупервого триггера и к четвертомувходу второго триггера, выход элемента ИЛИ подключен к второму входупервого триггера и к третьему входувторого триггера.На чертеже изображена функциональная схема предложенной адаптивнойсистемы управления фрезерным станком.Схема содержит задатчик 1 скорости резания, устройство 2 числовогопрограммного управления (УЧПУ), привод 3 подач, объект 4 управления,датчик Ъ вибраций детали, датчик 6вибраций инструмента, первый 7 ивторой 8 усилители, вычислительныйблок 9, первый сумматор 10, задатчик 11 допустимого соотношения вибраций, пороговый элемент 12, индикатор 13, первый 14 и второй 15 триггеры, генератор 16 строба, элементИЛИ 17, элемент задержки 18, генератор 19 синусоидальных сигналов,второй сумматор 20, задатчик 21 оборотов шпинделя, привод 22 шпинделя,ключ 23 и задатчик 24 подачи,Система работает следующим образом.С датчиков 5 и б информа.ия обамплитуде вибрации в процессе реза1041990 время .з в элементе задержки 18,поступает на Первый вход второго. триггера 15 и совместно с выходнымсигналом с порогового элемента 12разрешает установку в "1" второготриггера 15Логический сигнал с выхода второго триггера 15 вклюЧает генератор 19, выходной сигнал которогов выключенном состоянии равен нулю,а после прихода включающего сигналасо второго триггера 15 он изменяет-.ся по закону Г=а ь исос где а и ывыбраны заранее. Сигнал Г поступаетс выхода генератора 19 на вход первого сумматора 10, где суммируетсяс сигналом задатчика оборотов шпинделя 21. Результирующий сигнал, равный и + а а 1 и ы й поступает на приводшпинделя 22 для управления оборотами шпинделя станка. В случае равенства нулю сигнала .с генератора 19 дляуправления приводом шпинделя 22 подается сигнал, равный сигналу с задатчика оборотов шпинделя 21.Коррекция скорости вращения шпинделя может быть снята только в концетекущего кадра управляющей программысигналом "Конец кадрас УЧПУ 2 через элемент ИЛИ 17 подачей сигналана третий вход второго триггера 15.Генератор строба 16 вырабатываетстробирующие импульсы, необходимыедля нормальной работы первого 14 ивторого 15 триггеров. Вначале УПоба триггера устанавливаются в нулевое состояние сигналом "Общий сбросс УЧПУ 2 через второй вход элемента 17.Предлагаемое изобретение по сравнению с базовым объектом позволяетобеспечить оптимизацию режимов резания в процессе обработки и повыситьточность формообразования деталей настанках с ЧПУ, особенно при обработке тонкостенных нежестких деталейпри значительной длине лезвия инструмента, когда возникают значительные вынужденные вторичные колебаниякак инстру".лента, так и детали. Кроме того, использование изобретенияпозволит повысить.производительность трудатак как исключает дополнительные проходы при высокойточности формообразования,ния соответственно детали А идетинструмента Ар поступает черезусилители 7 и 8 на вход вычислительного блока 9, где вычисляется пара"А ст ометр А = -- . Далее текущее зна- .5Адетчение А поступает на второй сумматор 20, где формируется разность(А-А р), А р - максимально допустимое значение соотношения - поступает в сумматор 20 с задатчика А 11.Выходной сигнал с первого сумматора10 поступает на вход порогового элемента 12, на выходе которого образуется логический сигнал: состояние"1" соответствует условию А Ъ А 35икр0 - А ( А . Сигнал с пороговогоэлемента 12 поступает в индикатор,13для визуального контроля наличиянедопустимых вибраций, а также переключает в состояние "1" первый триг Огер 14, который в свою очередь,выходным сигналом разрешает пропускуставки приращения подачи с задатчика 24 через ключ 23 в эадатчик 1,а оттуда в устройство 2. Уставка . 2 дприращения подачи в эадатчике 1 вы-,читается иэ текущего (запрограмми-,рованного) значения подачи 5Ь. следовательно, результирующая подача5 р =5 и -ЮВозможны два случая работы.В первом случае, например, допус-тимые вибрации исчезают логическийсигнал на выходе порогового элемента 12 изменяется, однако коррек-..ция подачи будет пФЙсутствовать,таккак предшествующее состояние зайб-минается первым триггером 14, иключ 23 пропускает коррекцию наУЧПУ 2, Данное состояние первоготриггера 14 может быть изменено толь Око в конце текущего кадра управлящцейпрограммы (УП) сигналом "Конец кадра" с УЧПУ 2 через, первый вход элемента ИЛИ 1.Во втором случае коррекция подачи 4не приводит к исчезновению недопустимых вибраций, Если через некотороевремя запаздывания ь 3, достаточноедля ликвидации недопустимых вибраций после включения коррекции пода-.чи, вибрации не снизятся до допустимо-ого уровня, логический сигнал с выхода первого триггера, задержанный на1041990 Составитель В. НефедовРедактор Л, Веселовская ТехредМ.Надь Корректор А. Тяс Т аказ 7127/48ВНИИПИ 113035 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Государствен елам изобрет осква, ЖПодпитета СССРкрытийнаб , д. 4/5 го коми ийио ауыска