Система управления шлифовальным станком

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для управления подачей при врезном шлифовании.Целью изобретейия является повышение точности за счет управления подачей в течение всего цикла обработки и подавления высокочастотных и низкочастотных составляющих сигнала измерительной информации.На фиг. 1 представлена блок-схема системы управления шлифовальным станком; на фиг., 2 " график изменения сигнала измерительной информации. во время снятия припуска на входе первого интегратора; на фиг. 3 то же, на выходе второго интегратора; на фиг. 4 - график изменения скорости поперечной подачи станка в функции снимаемого припуска Х.Система управления шлифовальным станком содержит индуктивную измерительную головку 1, которая контролирует размер детали 2. Измерительная головка 1 соединена последовательно с электронным усилителем 3, выход которого соединен с входами первого интегратора 4 и задатчика скорости 5 снятия припуска, Выход первого интегратора 4 соединен с одним из входов вычитающего устройства 6. Выход вычитающего устройства 6 соединен с входами амплитудных детекторов 7 и 8, выходы которых соединены с входами сумматора 9. Выход сумматора 9 соединен с входом второго интегратора 10Выход второго интегратора 10 соединен с входом дифференцирующей ячейки 11 и со вторым входом вычитающего устройства 6. Выход дифференцирующей ячейки 11 соеди. нен с одним входом элемента сравнения 12, другой вход которого соединен с задатчиком скорости 5. Выход элемента сравнения 12 соединен с исполнительным элементом 13 станка 14.Система работает следующим образом.При обработке детали 2 на шлифовальном станке 14 контролируемый с помощью измерительной головки 1 припуск У на диаметральный размер детали изменяется от некоторого значения 3до нуля (кривая 15 на фиг. 2).Сигнал измерительной информации (фиг. 2) представляет собой постоянную составляющую, на которую наложены сигналы помех, имеющие различнуюфизическую природу и характеризующиеся своей частотой, длительностьюи амплитудой. На фиг. 2 (кривая 15)изображена составляющая, характеризующая форму детали. На эту составляющую наложены сигналы, несущиеинформацию о шероховатости и другихдефектах поверхности детали.1 ОКроме того, очень часто присутствуют и одиночные импульсные помехи(фиг, 2, отрезок 1 - я, ), возникающие из-за попадания зерен абразивного материала под измерительныйщуп датчика. Сигнал измерительнойинформации М , снимаемый измерительной головкой 1, проходит через электронный усилитель 3, который осуществляет усиление, преобразование сигнала 20 и линеаризацию характеристики преобразования. С выхода электронного усилителя 3 сигнал измерительной информации 1 поступает в интегратор 4.Задачей интегратора 4 является подавление импульсных помех, имеющих случайный характер распределения. Постоянная времени интегратора беретсяиз условия103лгде ь - длительность сигнала помехи (порядка 10-15 мсГ,При этом абсолютная погрешность на выходе интегратора 4 определяется из выраженияьюаа цб 40 где 7 - скорость изменения сигснала на выходе интегратораО.,с - максимальное значениесигнала на входе интегра тора (10 В);5 - крутизна сигнала измерительной информации(8 мВ/мкм).Тогда Ь = 1,25 мкм.50 Таким образом, сигнал помехидлительностью 10-15 мс любой амплитуды ограничивается на уровне1-1,5 мкм. Сигнал, свободный от амплитудных помех, поступает на один 55 из входов вычитающего устройства б,на другой вход которого поступает сигнал с выхода второго интегратора 10. Сигнал с выхода интегратора310 является постоянной составляющей (кривая 16 на фиг, 3) сигнала изме" рительной информации и не содержит помех. В результате вычитания в вычитающем устройстве 6 на выходе его.имеется переменная составляющая, т.е. сигнал помех, образующийся в основном за счет отклонения формы детали, шероховатости. Сигнал помех поступает на входы амплитудных детекторов 7 и 8, которые выпрямляют помехи положительной и отрицательной полярности соответственно. С выходов амплитудных детекторов 7 и 8 выпрямленный сигнал помехи лоложительной и отрицательной полярности поступает в сумматор 9, где путем алгебраического суммирования определяется значение средней составляющей сигнала помех. С выхода сумматора 9 средняя составляющая помех поступает на второй интегратор 10.Задачей интегратора 10 является выделение постоянной составляющей сигнала, свободной от помех. Налряжение на выходе интегратора 10 изменяется с той же скоростью, что и на входе,.но не содержит сигнала помех.Обозначим:мак - максимальное значение навходе вычитающего устройства 6;3мин минимальное значение сигнала на входе вычитающегоустройства б;Кар - постоянная составляющаясигнала на входе вычитающего устройства б;Ух - скорость изменения сигналаизмерительной информации;кЧ- запаздывание сигнала, проходящего через интегратор 1 О.бТогда напряжения на выходе амплитудных детекторов 7 и 8 равны соответственно16 Пмакс ср+фх(1)От )мин 7 ср+ фЧхНапряжение О на выходе сумматора 9 равноц -и,+и,.г ч,Это напряжение поступает на вход второго интегратора 10. Скорость201114 изменения этого сигнала на выходеинтегратора 10 можно определить извыражения30 -2,У1(3) где Т - постоянная времени интегратора 10.С другой стороны, напряжение на 1 О выходе интегратора 10 равнофсрф" (4)Или, подставляя (4) в (3) и считая(6) где "маке - максимальное значениеснимаемого припуска;Хк - значение снимаемого припуска, при котором происходит изменение скорости подачи шлифовального круга.Элемент сравнения 12 выделяет сигнал рассогласования 18 50 55 ьУ Ч -Ч, (7)После усилейия сигнал рассогласования д 11 подается на исполнительный элемент 13, который управляет Сравнивая (3) и (5), видим, что 20 скорости изменения сигнала на входеи выходе интегратора 10 одинаковы.С выхода интегратора 10 сигналпоступает в дифференцирующую ячейку11, где после дифференцирования, 25 определяется скорость изменениясигнала Х:с 1 ХТ- фЧ 1 арие = - )Д х г)Сигнал хх поступает на один вход ЗО элемента сравнения 12, на другойвход которого поступает сигнал Чу свыхода задатчика скорости 5. Задатчик скорости 5 на основе, поступающейна его вход информации о контролируЗ 5 юмОм размере Х у вырабатывает алгоритм управления скоростью 1 р снятияприпуски в функции Х (кривая 17фиг. 4). Указанный алгоритм описывается выражением4012011 Составител еменов актор Т, П Корректор Л. Пат нова Техред Т,Фа Заказ 7904/1 Подписи ираж Государственного комитета СССРлам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб д. 4 ВНИИПИ по 13035Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,илиал 3скоростью поперечной подачи станка 14. На участке Х, - Х скорость поперечной подачи, задаваемая алгоритмом (6), максимальна ( " = м)5Реальная скорость подачи (фиг. 4, кривая 19), получающаяся на выходе дифференцирующей ячейки 11, также имеет максимальное значение и колеблется около заданного 10 значения. По достижении значения 14 бприпускаскорость поперечнойподачи линейно уменьшается до значения Ч = У, затем шлифовальныйкруг отводится. Таким образом, выполнение алгоритма (6) требует знания реальной скорости снятия припуска х в течение всего цикла об"работки детали. В свою очередь зтопозволяет организовать управлениеподачей также в течение всего циклаобработки.