Система автоматического управленияпроцессом резания

) 5 О 8385 Союз Советских Социалистических РеспубликИЗОБРЕТЕНИЯ 61) Дополнительно к азт. свил-ву 51.1, Кс.- В 23,т 15,00 4 (21) 20151625-8 Лти леио 05.0 присоеди 1 Спем заявки Л: Государственнын комитет Совета Министров СССР ло делаю изооретений(088.8) и открыт Дата оп блинова 1 и опи 111 я 2 1 0 т 6) Заявите Азовски оптико-меха ЕМА ДЛЯ АВТОМАТИ 11 ЕСКО 1 О УП Р,;ВЛ ЕИ И ПРОЦЕССОМ РЕЗАИ 1 Я(54) СИ состоит отором Изобретение относится к области станкостроения,Известны системы автоматического управления процессом резания, содержащие контур регулирования упругих перемещений сцстемы СПИД и регулируемый привод главного движения, причем обе эти подсистемы объединены логическим блоком, благодаря чему скорость главного движения является зависимой от скорости подачи. Однако износ инструмента в таком устройстве учитывается косвенно, а связь скорости главного движения со скоростью подачи осуществляется на основе априорной информации, что позволяет определить оптимальные режимы лишь для инструмента, имеющего среднестатистическую стойкость и скорость износа.Целью изобретения является увеличение точности обработки путем компенсации влияния на точность не только силовых упруг;х деформаций, ио и износа инструмента, увел;1- чение производительности обработки путем поддержания оптимальной скорости износа инструмента в ходе обработки, расширеии диапазона регулирования скорости резания, в котором точность работы устройства не снижается.Это достигается тем, что функция управления вырабатывается на основе непрерывного измерения в ходе обработки как сил резания,тяк и:эпоса инструмента. Для этого устройство включает в себя контур регулирования упругих перемещений системы станок - прпспособле;ие - :шструмент - деталь (СПИД) и 5 ре; лирусмый привод главного движения,ооъсдинсниых между собой блокамц измереиия износа и ир 1 ращения износа инструмента.Пр:чем олок измерени:эпоса инструмента вклктчдет в себя два параллельных избира тсльпых 1.льтр 11, олин из которых охваченотрицательной оорятцой связью для расширен:я диапазоия регулирования скорости резан:я. Для измерени радиальной составляю 1 цсй с:лы резаи применен индуктивный дат ч:и, для измерсПця износа - пьезоэлектричеЯксслеро.;етр колебаний П 1 стрмента,Благодаря указанным выше осооенностямпреллдгаемое устройство позволяет повысить производительость обработки прп олновре лСи 0 увеленин тоиост:1, Я также значите,ьно расптирить лиапазои регулирования скорОси рез 1 ни Осз снижени 11 качества работ устройства.Н фиг. 1 покдзяня упрощенная схема из мертельного супцорта вместе с блоком сравиеи:я: Предварительного услеиия приводя ПОЛЯЧИ; ИД О 1,Г. О . - ОЛОК-СХЕМЯ ПРЕД ЯГ 11 СЪ 10- го усройствя.11.,мсритсльый суииорт 1 Цс 110 ВО 30 -0. П-,-Р кдтс 1, в закреплен3эежу ций ипструзег 2 Цап)ВЫГ ре цспс:)- к с т с Гп с:-:13 я п с ко р:м с О м 3 с и О (10 ц ь ю ш я .) и. козы), пошишп:ко и ) ппряетсп 3 прм ий ЭЛЕМЕПГ 4 Датс:,КЯ 5 рдд:аЛЬПОй СОСтавляЮ- щей силы резан;я, Нспосредствено па резце- ДСР)1(сТЕЛЕ ЗЯКРЕПЛСН ГЬСЗОЭЛдсКТРИЧССКИй ЯК- :елеромдтр 6.Положение второго упругого элемента 7, которое задается ьинтом 8, является уставкой 10 Ро радиальной состазляющей силы резания.Упругие элементы пакодятся В Спосредствснной близости с ферритом 9, име)щиИ три обботки. Одна Оомотк, на:;ОД 5 щаяся и централш 10 м сеэдес:ике пол)яет 1:тяние От Ге. 15 нсрдтора 10. Две другик обмотки, намотанные Ня боКОВЫЕ СЕЭДЕНКИ, ВКЛК)сСНЫ ВС 1)Есл 0 И св 5 зс,пы с Одмдткой 11 312 ГПИ ГнОГО усигНтел 5 12. Магнитны усилиГель имеет е 1 це -,эи 00- )сОТКП. ОбМОтКа 13 ЧЕРЕЗ ИЗМЕрЕНИя ИЗНОСа 20 ипструмеп связана с датчиком -- ясе:с)дметром 6. Обмотка 14 получает напряжение смещен:я 1(/,) от независимого исгочника для осуществления настройки мдгл:тпого усилителя. Быкод обмотки 15 связан с преобрсзо 1 ателем 16, управг 50 цим приводом подач 17, как показано а фпг 2.Влок измерения износа инструмента вкгпочает з седя датчик износа 6 (дксегероветр), з(1 ВЫКОД (Отдрдго соединен с пред:рп гс,ьпым избрдтельпыэ усилителем 18. Выкод этого Сес е 5 чер ц1, )эддр сдддисг,дили.телем 19 с ршул:руемым;(дэфф.циснтом у илеп 5. Вы(од усилителя 9 соед:пен с двумя з 5 и 2 ) 3 Г.1 С, Ь 11 Ы ):Я 1(Т И В Н Ы М;1 У 3 и 0 П О Г Д " Н Ы М И фи;11 рд)1; 20 1 21, Вы(оды которы Вк)1)с.иы ") ддсп 10 В суд м с 1 тд . с О НОр с)1 еп по Вы.(Од фильтра 21 сдедипсп с Олоком 22 штсгр:1- розалия. Вы) Од ж блока 22 через сумматор, 10 куда подастся устдпдкд (,д, д"динсн с блокд)1 23 дорапои связ;. Вы.Од Олокс 23 и:)дклОчсп к сумэатору, с которым саед;Псп В.,од усилителя 19. Вы.(дд ",мматора, коды кото- РОГО СОСдИПЕПЫ С фГЬтрсяМИ 20, 21, ясИЕТС 5 ыкдддэ 1 0)10 я .Змеэени 5 Износа 1 нсрумеп.тс 1. Оп сдеднен сд В."(ОдОэ ОГОкс 1 13 м 3 эспи 5 ПЭИРЯЩСНП 51 1 ЗНОСД ППСТРУМситс 33 ВРЕЭ 1 Я Т, котос)ыи В:,.1):11 ет В сед 1;):Ок 2 с 1 зд;1 сржки и 1;ыс;таОП(И 1 ОГОк 20. ПРпс Вы.;Од бгокс 50 1331 срсП 51 1.знося пистэ)сптя сосдппси 0,11 двремсппо с блоком 21 и сьчитд 01 шм дло:ОМ 20. ВЬ(О:1 ВьцитдИПЕГО 0.Ос 20, В."Од кото)ОГО сдсд;П 1 с 1 ы с длок;)э 2.1 п 1)1:(дддм блока измереня изидсд инструм птя, через 55 сумматор, куля подастся у тявкд йо, сосди 1 еп с преобг)с 30 яте.см 20, ) пэдв,яицм и;)иводоз 27 Глдвногд движсяПРСЧЯГЯСМДС ,СТ) дйетвд Рдоогс С Г ",Е1). 60щим образом.В ходе Одэдддтки Г)0 Скдд 5 т Вяриации сигрезания и изменяется изид ре)к щего ипстр -мспта. Датчик 5 радиальной составляющейсилы резаня по;ылдст гшформап;ю пд с;м МсЯТОЭ КЧП:Т РД )ЕдгелР)вс)ПП 5ПРМ 11 К Г;ЕРЕ- мегцеиий СПИД, где его игнал сравн:вается с заданием осевого давлен;гя Ра, и Выраоап,вается с;гпдл отклонения, который (силивается маги:тпым усилителем 12 и преооразователсм 16 В упрдгля 0 ций игнал привода подачи 17. Одновременно датчик вибрапий инструмента (акселерометр) 6 посылает информацшо В олок из ерения износа инструмента. При этом износ инструмента определяется В результате аналгза спектра виора;ий РсжУЩсго инстРУ меитс. Гэлок измерения изпо 3 инстрмента раг)отдет следующим образом Сигнал;атчика 6 мсигИваетс Предварительным 5 силителе 18, причем из всего спектра вибраций Выделяется иа:более нформагВный участок, так какобласти пизкик частот сигнал зашммлен ;б)рсциями неураг)г(епеннык масс станка, В;орациями перемещения суппортд и др. (В пашем слуцае Выделяется область 500 гц - 50 кгц), Выделенный участок усиливается усилителем 19 с регулируемым коэффициентом усиле ия и затем разделяется активнымп фпьтрами 20 и 21 иа низкочастопую и высокочастотную части. Далее соотношение этик частей сравнивается в сумматоре, где ЫКОДЫ фИЛЬтрдв 20, 21 ВКЛЮЧЕНЫ ВСтрЕсНО. Вариации режимов резания (особенно скоро 1 рпвдд 5. г к 3.енспи)сс.; срд)не " П Е К Т Р Я, П 0 Э Т О М ) В Д,.1 О К д П 3 М ЕЭ С П И 51 и 3 П О : с 1 пред;мотр сна стаоил и) ация и:тегр альнои сотазляюпи спектра нижник частот, для чего спЯл с выкддд фиспгрг 21 через блок 22 иитсгр;ровяния и сумматор, гу;а подается у такя (,го, ;о тупает па блок 23 ддрдгндйязи, д затем пд сумматор, с которым ;5 зяп в.(ддилител 5 19. Тем ям.м измеИ 5 е Гся кдэффциеп сГО уси)епи 51 и проис:(О;пт стябилпзяц 15 З 12 си)1 с 1 пэпдГО 5 рдви 51 (.иГ- пала наыкодс. Б.ок 22 и;тегрирования служпт ДЛЯ МСТРЯЕПЯ ЛгсаП.( фЛМКТМЯЦИЙ, ВРЕМЯ гг) ИНЕГР РОВЯНИ 51 П Я Не КОГ ЬКО ПО. рядков мсньш Времен износа, Сигнал, по- Ггс 1 СННЫП 1 Я ВЫКОЧЕ СГМ.с 1 ТОРЯ, В КОТОРО. клк)цепыстреч 0 Выко:ы фильтров 20 и 21, пс:ет инфорац 0 дб износе инструмента Е,. :)т,) Сигпд)1 одпдвремсппд поступает па В.(од 0.102 1133 срсип 5 приапсн 151 износа и 3 сум- МЯТОР (0 ТМ)3 Р "1 тсИЭОВ:НИЯПЭГ 1 д( ПЕРЕ- мспсний СГ 1 ИД. В,мматдрс игндл можнд Рс 1" Мс 1 ТРПВЯТЬ КЯК КДРРЕ(ЦИ) ЗЯДЯПИ 51 ОСдвогд дязлИя Рд тякм ооразом, чтд увеличение изпо;3 продит к эсшепиО Рд. Посссг 2( Об гг)ятельствд Вызывает у)еньше;1:с ГПРГ( де)ОРм сп 1:Г эгс)1 еп Ов стЯнкд и перемсцснс зоны резания на величину износа, т. с., ели:спид точности обр:бдт(и. Сигналпд тупНш;и ня вычитающий блок 25, срапиаст я псм с сипалом ( поступившим чс)ез д:дк 24 задержки, где применен эле)снт цисогг) запаздывания на время т. Тем амым Выпогняется операция 2 (Г) -Ч (Г -- Т = ц ГДЕ,2 - ВСЛ 1 ЧИ 12 ИЗНОСЯ ИИСТ.0рументя. Скорость главного лвижсця оудет оптимальной в том с,тлзс, с:ли скорость:знося инструмента также Оудет ОптимяльпОй,г 16Дся определения скорости износа - прцгйменяется прибижециос значение В коиечиыкЛ/гразност 5 к . Выбираем достаточно малоеИзначение Л 1 = Т.Тогда скорость износа определяется какгг (1) - й (г - -.) Лгг Именно такой сигнал формируется на выкодс блока 25, который далее сравнивается с уставкой скорости износа Йо и подается на преобразователь 2 б, управляющий прцводом 27 ГлявпОГО лвижени 5. Тем самым изменяется главный фактор, определяющий соотношение скорость изио з - ."коро ть резания, то есть устанавливается оптимальный ре)к:Моответств 3 юции наибольшей пво;звОЛит: ь:1).т; обработки. 508385Ф о р м ) л з з о, р: Г с и:1 яСистс)я л:151 авто,1 яГцчсскоГО п 13 ГСцип 1)Оцсс О) резанг 51 пг Об)1)б)ть 13 АКОПе.5 стз 5 кс, спгбжс:цзя конту)0) 1)егули 1)03 ЯПП 5 уп)угик псрсмсщсц:й си:т мы СПИДрегулирс)ы) П 1)ПВОдом Ггявн;)ГО дзцжсци 51, 0 т л ц- Ч Я 1 О И 1 З и С 51 ТСМ, 1 О, С ЦЕЬЮ ) ВЕ.1 ИЧСНИЯ точно тц ц цроизволигсь остц процесса оо 10 работки, в систем 5 введено 3 тройство дляОпрелслснц 51 износа пистм:5 ецтя " Олоком цзмс рсн:5 приращен:я зносз, связывающее коц.Р егмлц 1)0 ац.51 мпг Гц. пеРемещепцй системы СПИД и ассу,.Проевй привод глав 15 ц 010 л:3 цжсц 51. ппцчс)1 )ыОЛ мстройст 32 Дг 51Опрелслсци 5 П 35 ос Пц.т 1)ументя сосд;1 нен с залаоц;,м устройством контура регулирования упруги); пспемсцсций и через блок изме)ец.я П 1)и 1)апСНП 5 Пзпсся с 3 ядяю 1 ццм уст 20 1) Ог ст с;) ) рсГулп 1) ус.51)10 п 1) П ВОЛЯ Г)1 ЯВнОГОд.чжсП 51 я О 1)к:3:5 Сре 1 ия при 1)чц 1 ени 51 изцо ,):12/к 1 т з зеяпт зде 1)жки, спГН 11,1 ы с ванда л;ыкол кото:;ого 1:одключецы встреч 1 л к ) с г 0 с Гвт .1 151 Оп 1) слеленц 51 износа ццЗаказ (91 15 1 з Л 235 Тирякк 1178 1 о ли и сн осЦЕИИ 11 И Государственного ко:(итетя Совета Министров СССР