Способ обработки деталей на станках с системами программного и адаптивного управления

Союз Советских Социал истицеских РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М, Кл. В 23 Я Х 5/00 Государственный номнтет ссср оо делам нзобретеннй н открытий(71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени експериментальныйнаучно-исследовательский институт металлорежущих станков(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХС СИСТЕМАМИ ПРОГРАММНОГО И АДАПТИВНОГОУПРАВЛЕНИЯ Известны способы обработки на станках с системами программного и адаптивного управления, обеспечивающие отвод инструмента от заданного программой контура детали в направлении уменьшения глубины резания при превышении заданного предельного значения силового параметра резания, сравнение действительного положения инструмента после отвода с контуром в направлении глубины резания и регулирование подачи по указанному силовому параметру резания 11.Недостатком известных способов является то, что при формировании траекторий возможно образование в проходах глубин резания, меньших минимальной, обработка которых ведется без регулирования подачи и вследствие этого неэффективна.Кроме того, возможно образование дополнительных проходов и увеличение затрат на холостые перемещения, что уменьпает производительность обработки.Целью предлагаемого способа является повышение эффективности обработки за счет минимизации числа проходов с обеспечением регулирования подачи в каждом из них во всех случаях, когда припуск превышает максимальную глубину резания.Это достигается тем, что по первой команде в проходе на отвод инструмента от контура детали предусматривают гарантированный отвод на величину, равную минимальной для регулирования глубине резания, а дальнейший отвод ведут, например, в следящем режиме поиска уровня, отстоящего от контура заготовки на расстоянии максимальной глубины резания, лишь прн превышении ее в точке после указанного гарантированного отвода. При этом максималь.ное значение подачи после отвода ограничивают, исходя из глубины резания, близкой к половине максимальной, и во всех последующих положениях инструмента с разностью между действительным его уровнем и контуром, близкой к половине максимальной глубины резания, предусматривают команду возврата на новый проход, если по. 0 дача при регулировагиш выходит на максимальное значение, а сила резания становится меньше заданного значения.Способ отличается также тем, что в момент прохода инструмента выше начальнойточки промежуточной сгупени предусматривают дополнительный отвол ло разности между действительным уровнем инструмента и контуром, близкой к половине максимальной глубины резания, если ранее разность была меньше этой величины, а в положениях инструмента в зоне над фасонным участком контура включают перемещение по программе этого контура, если разность становится близкой к половине максимальной глубины резания.Способ отличается также тем, что при обработке деталей с занижением контура ступени, например, типа обратных конусов при точении, инструменту после отвода от контура летали задают преимущественное движение по программе контура занижения, причем команду на возврат для нового прохода организуют по крайней мере сразу за координатой этого контура по длине, если подача при регулировании выходит на максимальное значение, а сила резания становится меньше заданного знацения.Сущность способа поясняется схемами обработки, показанными на фиг. 1 и 2, соответственно для описываемого и известного способов.Пусть требуется, например, обточка летали 1 из заготовки 2 инструментом 3,На чертеже окончательный черновой контур детали задан координатами точек 4 в 15. Точками 16 - 30 обозначены траектории движения инструмента. При движении инструмента 3 в первом проходе от точки 4 по программе окончательного чернового контура по команде ( )1 например в точке 16, включается поиск допустимой глубины резания и инструмент отводится на уровень максимально допустимой глубины резания 1 = (,в точку 17 (способы поиска известны и здесь нс рассматриваются). Далее в проходе при цилиндрической форме заготовки движение инструмента может сохраняться на уровне точки 17 (ло точки 18) или меняться, отслеживая форму заготовки (участок 20 - 21 - 22) .При проходе нал фасонным участком контура детали, например в точке 22, может оказаться, цто величина разности Ь Х между действительным положением инструмента и заданным контуром детали становится равной 1, (способы расцета разности Ь Х известны и здесь не рассматриваются). В этот момент включается движение по траектории, соответствующей заданной для уцастка- 8 летали, идущей с постоянным смещением относительно этого фасонного участка, равное Ь Х = (ы Если при этом вновь поступает команда 1 )1 (например, в точке 23), то инструмент отводится на допустимую глубину (1,) и вновь отслеживается контур заготовки и т. л. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Формирование команды ( 1, в известных способах, а также в предлагаемом осуществляется следующим образом.Так как адаптивная система стабилизирует заданное предельное значение силового параметра резания Ро путем регулирования подачи в диапазоне отдо то в соответствии с известными из теории резания формулами для расчета сил резания глубине 1 = (, должна соответствовать подача 5 = Ь,;, а глубине 1 = 1,; - подача 5 = Ятах Если при регулировании подача выходит на ограницение 8 = 8;, а действительная (измеряемая датчиком) сила резания Р Р, то это указывает на то, что 1 ) (, . Наоборот, если подача выходит на ограничение Я = Бтрах и становится Р ( Ро, то это указывает на то, что глубина в проходе ( ( (,ь,. Так как адаптивная система настраивается на оптимальное регулирование в указанном диапазоне подач. то обработка припусков, меньших 1 ь, ве;в.- ся без регулирования и поэтому неэффск тивна. Если глубина 1 ( 1 ,определяешься собственно контуром заготовки и детали, то эта ситуация неустранима. Если же эта глубина образуется вследствие несовершенства алгоритма формирования траекторий черновых проходов при самопрограммировании, то этот недостаток должен быть устранен с помощью предложенного способа.Так, если например, ло точки 18 выполнялось условие стабилизации силы резания, т, е, Р = Оо и Яп,18 (Ятпах, то при Ь Х (1 в точке 18 при проходе над нацалом ступени (в данном случае 6 - 7), во избежание остатка припуска пол последний проход 1 ( 1,;лается дополнительный отвод до величины ЬХ = (,;в точку 19. Если при движении от точки 19 условие стабилизации силы резания сохраняется, то движение может быть продолжено дальше, если же не сохраняется, т. е. становится 1 С ( , (Р ( Ро и 8 = -ь), то инструмент должен быть возвращен на новый проход лля исключения образования уже двух нерегулируемых проходов (в данном примере от точки 19 проход продолжается вплоть до встречи инструмента с контуром детали - в некоторой точке на торцовом участке 9 - 10, от которой инструмент возвращается в точку 16, команда на возврат определяется при расчете по значению Х = 0),Выход на глубину резания 1 ( 1,;может образоваться и при движении с постоянным смещением Ь Х = 1 относительно фасон- ного участка контура детали, как, например, в точке 25, В этом слуцае также дается команда на возврат (конец второго прохода).Обычно диапазон подач выбирается, исходя из возможности изменения глубины резания относительно 1 = 1 по крайней мере в два-три раза. Соответственно в любой из ситуаций, аналогичной тоцке 25, ос 650783тавшийся под последний проход припускне превышает величины 1 И це меньшеГтгп т е хОжет Оыть снят за Один проходс эффективым резанием.Аналогичная ситуация оценивается, какуже указьгвалось, и в точке 19.5Аналогичное условие эффективного регулирования в последнем проходе должно обеспечиваться всегда, когда припуск не можетбыть сразу снят за один проход. Это означает, что по первой команде в проходе 1 )1сначала должен быть дан гарантированныйотвод от контура детали на величину 1,г анеобходимость продолжения отвода (поиска 1 = 1, ) должна определяться уже пореальному припуску в точке после гарантированного отводя. 15Если при всех указанных выше условиях после первого отвода от контура дсг;лцв данном проходе ограничить диапазон ц:дач, исходя из возможного изменения глубины резания в два раза, т. е. На все времяпромежуточного проходя принять 1 == 0,5 1 гпах то числО проходов по Описанномуспособу всегда будет минимально, так какв любой ситуации обработки припуск т (1,будет снят за один проход. НевыпогИРНИСуказанных выше условий, например формцрование команды возврат, всегда прцвстрече с контуром детали (как в известны.:.способах), продолжение движения без дополнительного отвода при Ь Х ( 1,надначалом ступени, поиск глубины резаниябез гарантированного отвода на величину1 и т. д. приводит, как это видно из фиг. 2,к формированию нерегулируемых остатковприпуска 1 ( 1 неэффективных при обработке (на фиг, 2 заштрихованы),При обработке деталей с занижением дцаметра ступени, например, типа обратногоконуса (участок 11 - 12) возможность полной реализации описанного способа обработки для деталей с возрастающими диаметрами ступеней может оказаться неосуществим40мои, так как резец не всегда может отслеживать контур заготовки ца уровнеиз-за сравнительно небольших значений вспомогательного угла в плане р (Не более20 - 30) .В этом случае для уменьшения числа 15неэффективно обрабатываемых остатков припуска и числа проходов инструменту послегарантированного отвода от контура детаЛИ На ВЕЛИЧИНЫ 1,г,гПО ПЕРВОЙ КОМаНДЕ Впроходе 1 )1, (и далее при необходимости - поиска) дается преимущественное дви 50жение в направлении, параллельном контуру занижения (участки 27 - 28, 29 - 30), если позволяет припуск заготовки. Г 1 ри этомкоманда на возврат для нового проходаможет организовываться либо при выходе 55из контура заготовки (по сигналу датчикаР = О), как это принято в ряде известныхспособов, либо сразу за координатой контура занижения по длине если становится 1 с. 1 г,эп (тОЧКа 30). В ПРОтИВЦОМ СЛУЧас припуск за контуром занижения может быть разделен с большим, чем это необходимо числом проодов с неэффективными глубинами резания.Таким образом, описанный способ по сравнению с известными отечественными и зарубежными позволяет распределить более Оптимальньм Образом церцовой припуск между проходами в режиме самопрограммирования траекторий, что может сократить (с учетом затрат на холостые перемещения) затраты на обработку произвольного припуска в среднем на 15 - 25% при обычном цисле проходов от двух до пяти.Способ применим для токарных, фрезерных, шлифовальных и других станков.Формула изобретенггя1. Спооб обработки деталей на станках с систем; ми программного и адаптивного управления, обеспечивающий отвод инструмента о; заданного программой контура детали в направлении уменьшения глубины резания при превышении заданного предельного заченця силового параметра резания, срявцение дейс 1 вительцого положения инстр мс цта после отвода с контуром в направлении глубины резания и регулирование подачи по указанному силовому параметру резания, оглычаюгцийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки за счет минимизации числа проходов с обеспечением регулирования подачи в каждом из них во всех слуцаях, когда припуск превышает максимальную глубину резания, по первой комацде в проходе ца отвод инструмента от контура детали предусматривают гарантированный отвоч ца величину, равную минимальной для регулирования глубице резания, а дальнейший отвод ведут, например, в следящем режиме поиска уровня, отстоящего от контура заготовки на расстоянии максимальной глубины резания, лишь при превышении ее в точке после указанного гарантированного отвода, при этом максимальное значение подачи после отвода ограничивают, исходя из глубины резания, близкой к половине максимальной, и во всех последующих положениях инструмента с разностью между действительным его уровнем и контуром, близкой к половине максимальной глубины резания, предусматривают команду возврата на новый проход, если подача при регулировании выходит на максимальное значение, а сила резания становится меньше заданного значения.2. Способ по п. 1, отличаюигиасл 1 ем, что в момент прохода инструмента выше начальной точки промежуточной ступени предусматривают дополнительный отвод до раз/5ная ности между действительным уровнем инструмента и контуром, близкой к половине максимальной глубины резания, если ранее разность была меньше этой величины, а в положениях инструмента в зоне над фасонным участком контура включают пере мещение по программе этого контура, если разность становится близкой к половине максимальной глубины резания,3. Способ по пп, 1, 2, отличающийся тем, что при обработке деталей с занижени 1 О ем контура ступени, например, типа обратного конуса при точении, инструменту после отвода от контура задают преимущественное движение по программе контура занижения, причем команду на возврат для нового прохода организуют по крайней мере сразу за координатой этого контура по длине, если подача при регулировании выходит на максимальное значение, а сила резания становится меньше заданного значения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3746955, кл. 318/561, 1973.