Устройство для программного управления станком

л еАНи О ПИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскнхСоциалистическихРеспублик м 708309(23) ПриоритетОпубликовано 05,01,80. Бюллетень МДата опубликования описания 08.01.80(5)М. Кл. О 05 В 19/38 Гееуддрстевииый комитет СССР йо делец изобретений и открытийЗаявитель Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени Высшее техническое училище им, Н. Э, Баумана(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМИзобретение относится к области автоматического управления и может бытьиспользовано для управления работой различных технологических систем и, в частности, для управления работой металлоре 5жуших станков с числовым программнымуправлением ( ЧПУ ),Известна самообучающаяся системауправления круглошлифовальным станкомс ЧПУ, содержащая контур ЧПУ, контурадаптивного управления, контур самообучения 1 .Такая система предназначена для автоматической выработки стратегии снижения времени обработки при одновременном 5повышении чистоты поверхности обрабатываемых деталей.Недостатками системы являются еесложность: применение мини-ЭВМ, сложныхоптических да тчиков и преобразующих уст-ройств, ограниченность применения системы (только для шлифовальных станков),невозможность оптимизации и обучениядля цикла черновой обработки. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для программного управления, содержащее систему ЧПУ, выходы которой соединены со входами привода главного движения и привода подачи станка, блок памяти, датчики скорости резания, подачи, температуры фрезы, глубины фрезерования и ширины фрезерования, выходы которых соединены со входами аналогового вычислительного устройства, выход которого в свою очередь, через оптимизатор подключен ко входу блока .переключения 2 .Недостатком вышеуказанного устройства является низкая точность, обусловленная неопределенностью величины и твердостью снимаемого припуска, что приводит к погрешностям от упругих деформаций даже при работе по скорректированной программе, Недостатком является также невозможность ввода и оптимизации какой-либо целевой функции обработки и невозможность оптимизации черновойз 708 обработки. Кроме того, в гаком устройстве в процессе обработки дегади происходит непрерывная настройка в опгимадьный режим работы. Во время поиска экстремума режим работы устройства не оптимизирован, что приводит к появпению погрешностей. Поиск экстремума зависит ог инерционных свойств устройства и может достигать значитедьного времени, При достижении экстремума устройство совер О щает автокодебания окодо гочки экстремума, либо должна совершать пробные шаги в обе стороны ог экстремума, г.е, происходит откдонение от опгимапьного режима работы, в то время как требуется, 15 во-первых, за минимадьное время настроить объект в опгимадьный режим работы; во-вторых, осуществить стабилизацию оптимального режима с заданной точностью в течение всего времени обработки дега пи.Цепью изобретения является повышение точности и быстродействия. Ддя этого в устройство дпя программного управления станком, содержащее блок ввода программы и управдения, выходы которого подкдючены ко входам приводов главного движения и подачи, датчики параметров обработки, вычисдитедьный блок и оптимизатор, выход которого соединен с пер- ЗО вым входом блока переключения, введены корректор программ, бдоки согпасования, памяти и сравнения и аналого-цифровые преобразоватепи, входы которых подкдючены к выходам датчиков параметров об- З 5 работки, а выходы - к первым входам блока памяти, выходы третьего, чегвергого и пятого аналого-цифровых преобразовагепей подкдючены к первым входам блока сравнения, вторые входы которого 4 О соединены с первыми выходами блока памяти, а выход-с первым входом блока согласования, второй и третий входы которого подкпючены ко вторым выходам бпока памяти, а выходы - ко вторым входам бдо 45 ка переключения, первые выходы которого через корректор программ соединены со входами блока ввода программ иуправдения, а второй выход - со вторым входом блока памяти.На чертеже предсгавдена функционадьная схема устройства, содержащая блок 1 ввода программы и управления, приводы 2 гдавного движения и 3 подачи, станок 4,55 датчики 5-9 параметров обработки, (напюимер, скорости резания, подачи, темпе ратуры обрабатывающего лнс трумента, глубины и ширины обработки), вычисдигепь 309ный бдок 10, аналого-циоовые преобразовагепи 11-15, блок 16 памяти, оптимизатор 17, блок 18 переключения, корректор 19 программ, блок 20 согласования и бдок 21 сравнения.Работу устройства можно рассматривать в двух режимах, а именно в режимеобучения ипи в режиме опгимадьного управдения и в режиме использования опыта автоматического обучения. Устройствоначинает работу с режима обучения, который осуществляется спедуюшим образом,Начальное значение величин скоросгирезания и подачи задается в блоке 1,с выхода которого на вход привода 2главного движения и привода 3 подачипоступают сигналы, пропорциональныезаданным величинам скорости резанияи подачи, На станке 4 установлены датчики 5-9, сигналы с выходов которыхпоступают на вычислительный блок 10,осуществдяюший вычисление целевойфункции процесса обработки, Сигнал пропорционадьный величине. целевой функциив текущий момент времени поступает наоптимизатор 17.Оптимизатор 17 в совокупности с блоком 18 перекдючения и корректором 19программ осущесгвдяег движение устройства к экстремуму цепевой функции, Корректор 19 по сигналам регулированияскорости резания и подачи, поступающимс выхода оптимизатора 17 осуществляеткорректировку режимов обработки, г.е.изменение скорости и подачи,Сигналы с датчиков 5-9 скорости резания, подачи, температуры глубины иширины обработки поступают на вычислительный бдок 10 и одновременно на анадого-цифровые преобразовагеди 11-15. Двоичный код, пропорциональный аналоговымсигналам с датчиков поступает на соответствующие входы блока 16 памяти, Какбыло отмечено выше, посде начала работы станка устройство ло контуру оптимального управления определяет координаты экстремума цепевой функции, При достижении экстремума на выходе блока 18переключения формируется сигнал поступающий на вход записи блока 16 памяти,Осушествпяегся запись значений скоростирезания и подачи, соответствующих экстремуму целевой функции при текущих зна-.чениях усдовий работы, т,е, гемлерагурыобрабатывающего инструмента, глубины иширины обработки, Условия работы объектарегулирования непрерывно меняются, г,е,309 6При повторении процесса обработки или при обработке айалогичных деталей, устройс тво по падле т в си туации, которые встречались ранее, поэтому в данном случае ему нет необходимости искать оптимальные значения скорости резания и подачи или проверять эти величины на экстремум, т,е. совершать пробные движения, устройство сразу выдает на исполнительные механизмы оптимальные значения скорости и подачи. Формула изобретения Ус тройс тво для программного управления станком, содержащее блок ввода программы и управления, выходы которогоподключены ко входам приводов гдавногодвижения и подачи, датчики параметровобработки, вычислительный блок и оптимизатор выход которого соединен с первым входом блока переключения, о т -личающееся тем, что, сцельюповышения быстродействия и точностиустройства, в него введены корректорпрограмм, блоки согласования, памяти исравнения и аналого-цифровые преобразователи входы которых подключены к выходам датчиков параметров обработки, авыходы - к первым входам блока памяти,выходы третьего, четвертого и пятогоаналого-цифровых преобразователей подключены к первым входам блока сравнения, вторые входы которого соединены спервыми выходами блока памяти, а выход - с: первым входом блока согласования, второй и третий входы которогоподключены ко вторым выходам блока памяти, а выходы - ко вторым входам бло-ка переключения, первые выходы которогочерез корректор программ соединены совходами блока ввода программы и управления, а второй выход - со вторым входом блока памяти.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1.Мавр РаС 1 ОРПд ГПф ПЕЕ ОД 8 АаПОЯПВО 1971, Ч,67 Мо 6, р,7885.2. Авторское свидетельство СССРМ. 120781,кл, О 05 В 19/18, 1960(прототип),5 708изменяются значения Гмпературы Обрабатывающего инструмента, глубины и ширины обработки, и следовательно одновременно изменяются значения скорости резания и подачи, соответствующие экстремуму целевой функции, В течение всегопериода работы устройства в режиме обучения контур оптимизации осуществляетнепрерывный поиск положения экстремума и запись в блок 16 памяти оптималь- Оных значений скорости и подачи, а такжеусловий работы. По мере накопления информации в блоке 16 памяти, все чащеи чаще возникают ситуации для которыхв этом блоке уже записаны значения оптимальной скорости резания и подачи.В новом периоде обработки детали рабога системы осуществляется в режиме сиспользованием опыта автоматическогообучения. В этом режиме с датчиков 7,8,9 обрабатывающего инструмента, тем-.пературы, глубины, ширины обработки через аналого-цифровые преобразователи13, 14 15 на соответствующие входы блока 21 сравнения поступают двоичные коды пропорциональные соответствующиманалоговым сигналам, Блок 21 сравненияосуществляет сопоставление текущих условий работы с аналогичными величинами, записанными в блоке 16 памяти.При равен 30стве текущего режима работы устройства одному из режимов записанных в блоке16 памяти происходит считывание с этого блока оптимальных значений скоростирезания и подачи, соответствующих текущему режиму работы. В этом случае система не производит процесса поиска экстремума целевой функции,. Сигнал равенст-.ва с выхода блока 21 сравнения поступает на управляющий вход блока 20 согла 40сования. Сигналы оптимальной скоростирезания и подачи через блок 20 согласования и блок 18 переключения поступаютна соответствующие входы блока 19 ипроизводится корректировка режимов ре 45зания таким образом, что станок переводится в оптимальный режим работы,Введение в ус тройс тво дополни тельныхузлов приводит к гому что устройство50запоминает все предыдущие условия работы и соответствующие им оптимальныезначения скорости резания и подачи, которые встречались при обработке детали.Составитель В. Киселевактор М, Минаев Техред О, Андрейко Корректор М Подпиомитета СССРи открьгийскан набд, 4 елам изобретени сква, Ж, Рау 3035,Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 854 5/58 Тираж 95 бсноеЦНИИПИ Государственного к мчи