Способ задания скорости шлифовального круга и устройство для его осуществления

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. В 24 В 51/00 Государственный комитет СССР но дедам изобретений н открытийОпубликовано 2506,80,Бюллетень Мо 23 Дата опубликования описания 25.06,80(72) Авторыизобретения В.В.Лотарь, Е.Г.Молчановский, М.П.Рашкович,Б.А,Тростановский, Б.И.Шкловский,А.Н.Явор, В.В.Булгар,А.М.Корытин и Н.К.Шапарев Одесское специальное конструкторское бюро специальныхстанков и Одесский политехнический институт(54) СПОСОБ ЗАДАНИЯ СКОРОСТИ ШЛИФОВАЛЬНОГОКРУГА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к области управления технологическими процессами металлообработки и может быть применено, в частности, в системах поддержания постоянства скорости резания в шлифовальных станках. Постоянство скорости резания при износе шлифовального круга может бытьобеспечено посредством системы упра- .10 вления, осуществляющей задание частоти вращения шлифовального кругапо законук В (г) где К - коэффициейт пропорциональности;Ок- текущее значение диаметракруга.При соблюдении этого условия окружная скорость круга, т.е.,ско рость резания, сохраняется неизменной.Для реализации приведенного выше .закона необходимо располагать информацией о текущем значении диаметра 25 .шлифовального круга О. Известен способ задания частоты вращения шлифовального круга в функции его диаметра, основанный на контроле диаметра круга при помощи радиоактивных датчиков 11,Его реализация требует встройки вкожух шлифовального круга специальных механических устройств, отличающихся сложностью конструкции, работакщих в тяжелых, загрязненных условиях и поэтому требующих постоянного.ухода,Известно устройство для регулирования частоты вращения шлифовального круга в зависимости от изменения диаметра круга, содержащее датчик измерения диаметра круга, тиристорный преобразователь с тахогенератором и схемой управления, в которую входит задатчнк частоты вращения вала двигателя и нуль-орган, подключенные к элементам регулирования тиристорного преобразователя 21 . Недостатком известного устройства является сложность встройки датчика, измеряющего диаметр шлифовального круга в процессе износа.Цель изобретения - упрощение процесса измерения частоты вращения шлифовального круга в функции именения его диаметра.742123 Доставленная цель достигается тем, что контролируют время разгона шпинделя станка после включения до частоты вращения шпинделя, равной контрольной частоте вращения, соответствующей линейному участку,цинамической скоростной характеристики привода шпинделя, фиксируют его и определяют напряжение, пропорциональное диаметру шлифовального круга в соответствии с функциональной зависимостью от этого времени, йараметров привода и круга, а устройство содержит последовательно соединенные к выходу нуль-органа блок отсчета и запоминания времени разгоНа, блок умножения, сумматор, блок нелинейности, блок гиперболического преобразователя и блок селекции наибольшего значения, выход которого подключен к тиристорному преобразователю, причем блок умножения содержит схему задания параметров привода и двигателя, сумматор-схему задания коэффициентов, а блок селекции наибольшегозначения - задатчик частоты вращения при неизношенном круге.На чертеже представлена блок-схема устройства задания частоты вращения шлифовального круга.Способ задания скорости шлифовального круга основан на решении уравнения движения привода шлифовального круга:м-м -эс в (2) где М,М- соответственно пусковоймомент приводного двигателя и момент сопротивления;Д ,3 к - соответственно моме тинерции двигателяшпинделем и шлифовго круга;Оэ - частота вращения двигателя;время.При работе двигателя привода шлифовального круга от статического преобразователя пусковой момент М остается постоянным на протяжении практически всего процесса пуска. 5 10 15,7 гд тр н соальноф+ вфр (4)ального круга)ии) 3 :п 1 д масса шлийо ргЧиус инер е Если в качестве контрольной выбрать частоту Шна линейном участке динамической скоростной характеристи ки (як( 0,4-0,5(и) и рассматривать процесс пуска от 0 до частоты вращения ц.к, уравнение (2) преобразуетсяи-и = и +з) (3) гдЕ р - время разгона до частотывращениям.Момент инерции Д является постЧвянной величиной. Момент инерции шлифовального круга Лк определяется его массой и размерами: 25 ЗО 35 40 45 50 55 г ,й - соответственно текущее значение рациуса шлифовального круга и радиус отверстия в нем, В свою очередь, масса шлифовального круга определяется из выраженияФко (-) где- удельный вес материалакруга;В- ширина круга.Подставляя выражения (4) и (5) в уравнение (3) и решая его относительно текущего значения радиуса круга, получим 4к 3 "ць"ф . (6) или с учетом постоянства ряда величин: д к- г ХВ ш4 23 дво ХВ 8)Таким образом, фиксируя в процессе пуска шпинделя шлифовального станка время разгона с его до скорости ОЗК на линейном участке динамической характеристики, можно из выражения7) вычислять величину радиуса шлифовального круга.Преобразуя радиус круга г в элекический сигналО ж 5 ш Я Г 1 Й м,),(9) где к 0 - коэффициент преобразования, можно использовать электрический сигнал для задания частоты вращения шлифовального круга, При пуске износившегося круга изменяется время и соответственно сигнал Ов, регулируя соответствующим образом заданную частоту вращения, Для реализации закона (1) необходимо преобразовать величину 01, в обратно пропорциональную.Коррекция сигнала задания частоты вращения в соответствии с предлагаемым способом осуществляется при каждом пуске шлифовального круга. Обычно шлифовальный круг пускается не реже чем два раза эа смену. Поскольку, с учетом стойкости современных кругов, за период времени между двумя пусками круг изнашивается незначительно, периодичность коррекции сигнала задания по предлагаемому способу не вносит ощутимых погрешностей в точность поддержания постоянной скорости резания.Двигатель шлифовального круга 1 с укрепленными на его валу шлифовальным кругом 2 и тахогенератором 3 питается от тиристорного регулируемого преобразователя 4. Тахогенератор 3 подключен к одному из входов нуль-органа 5, ко второму входу которого подключен блок б задания10 частоты вращения ы, например, ввиде подстроечного потенциометра,К выходу нуль-органа 5 подсоединенблок 7 отсчета и эапоминания времени раэгонар до частоты вращенияк5Блок 7 может быть реализован,например, в виде малоинерционногоасинхронного или синхронного серводвигателя, на валу которого укрепленпреобразователь угол-нагряжение,сельсин, потенциометр и др.).Выход блока 7 подключен на один извходов блока 8 умножения, Блок умножения может быть выполнен в виде электронного блока, потенциометра либосельсина из блока 7 и т.д.На второй вход блока умноженияподается сигнал со схемы задания параметров привода и двигателя, состоящий иэ блока 9 вычитания, блока 10задания пускового момента, и блока 11 20эадания момента сопротивления. Сигналсоответствует разности между напряжением, пропорциональным пусковому моменту Ми напряжением, пропорциональным моменту сопротивления Мс. 25Сигнал с выхода блока 8 умноженияпоступает на вход сумматора 12 навторой вход которого подается сигнал,пропорциональный постоянному коэффициенту Кз, снимаемому со схемы 13 30задания коэффициентов.Схемы 10,11 и 13 задания могутбыть выполнены, например в виде подстроечных потенциометров.для осуществления операции извлечения корня 4-ой степени к выходублока 12 подключен блок 14 нелинейности, Для преобразования сигнала Обв обратно-пропорциональный сигнал4задания частоты вращения О,= в р всхеме устройства предусмотрен гиперболический функциональный преобразо-.ватель 15. Сигнал с выхода блока 15подается на вход тиристорного преобразователя 4 через блок 16 селекциинаибольшего значения, на второй входкоторого подается выходной сигналблока 17 задания частоты вращенияпри неизношенном круге.Устройство работает следующимобразом,50Для пуска шпинделя станка включается тирвсторный преобразователь 4,питающий двигатель привода 1 с укрепленными на его валу шлифовальнымкругом 2 и тахогенератором 3. Бачина.ется разгон шлифовального круга.Одновременно с началом разгонавыходным сигналом нуль-органа 5включается блок отсчета времени разгона. Когда в процессе разгона час- Щтота вращениям круга 2 становитсявыше задаваемого блоком 6 контрольного значения мк, нуль-орган 5 сраба- .тывает и прекращает отсчет времениблоком 7. Величина 1 р преобразуется в электрический сигнал и фиксируется. В случае применения, например, серводвигателя в блоке 7, серводвигатель при срабатывании нуль-органа 5 затормаживается. При этом снимаемый с преобразователя угол-напряжение сигнал является информацией о величине р . В блоке 8 умножения сигнал ср умножается на разность М -М = К -М В блоке 12 произведение К ср К-М )2 с суммируется с постоянным коэффйциентом КЗ . После извлечения ф в блоке 14 и гиперболического преобразования в блоке 15 сигнал задания подается на блок 16,В блоке 16 производится сравнениесигналов О,=Г - ) и О 5=К 4 Ю . Если кругне изношен, напряжения О,и О равныи разгон продолжается до заданной,например, номинальной частоты вращения Ь,Прй изношенном круге О О и сиЪгнал О, приходит на вход тиристорного преобразователя 4, обуславливаяразгон до повышенной частоты враще- .ния.Как видно из приведенного описания и блок-схемы, все операции, связанные с заданием частоты вращения,выполняются в электрической частиустройства. Это значительно упрощаетзадачу встройки его в станки, в томчисле и существующие. Одновременноисключается износ механических узлови необходимость ухода за ними.Поскольку все вычисления осуществляются автоматически при каждом пуске шпинделя, исключается опасностьразрыва нового круга при неправильнойнастройке устройства оператором. Такая опасность в известных устройствахсуществует.Возможны различные модификацииустройства, не выходящие за пределыдействия настоящего изобретения.Так, возможно объединение блоков14 и 15 в один блок нелинейности. Сучетом того, что диаметр шлифовального круга изменяется в относительноузких пределах (Ь 1:1,5), можно зависимость г=Г линеариэовать и исклюКчить из схем блок 14 нелинейности.Возможно автоматическое измерение и запоминание в блоке 11 момента холостого хода. В некоторых случаях с достаточной для инженерных целей точностью можно пренебречь величиной М и исключить из схемы блоки 9 и 11, поскольку в шлифовальных станках Мс 4 0,2 М, а М= (23) М.Таким образом, все измерительные операции перенесены в электрическую часть устройства, что упрощает его механическую часть, облегчает встройку в станки.742123 формула изобретения 20 аказ 3567/4 Тираж 943 Подписное ЦНИИП илиал ППП Патентф, г. Ужгород., ул, Проектная, 4 1. Способ задания скорости шлифовального,круга в функции изменения его диаметра при его износе в процессе обработки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса 5 измерения, контролируют время разгона шпинделя станка после включения до частоты вращения шпинделя, равной контрольной частоте вращения, соответствующей линейному участку динамической 10 скоростной характеристики привода шпинделя, фиксируют его и определяют напряжение, пропорциональное диаметру.шлифовального круга в соответствии с Функциональной зависимостью от этого времени, параметров привода и круга,2, Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее последовательно соединенные тахогенератор, приводной двигатель с питанием от тиристорного преобразователя, а также схему управления с нуль-органом,подключенным к тахогенератору и задат-,чику контрольной частоты вращениякруга, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что с целью упрощения устройства,оносодержит последовательно соединенныек выходу нуль-органа блок отсчета изапоминания времени разгона, блокумножения, сумматор, блок нелинейности, блок гиперболического преобразователя и блок селекции наибольшегозначения, выход которого подключенк тиристорному преобразователю, причем блок умножения содержит схемузадания параметров привода и двигателя, сумматор содержит схему заданиякоэффициентов, а блок селекции наибольшего значения - задатчик частотывращения при неиэношенном круге,Источники ниформации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3113405,кл. 51-134.5, 19712. Михелькевич В.Н, Автоматическоеуправление шлифованием, "Машиностроение", 1975, с.142-155.