Способ управления точностьюобработки ha металлорежущихстанках

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистическик Республик(51)М. Кл.Д с присоединением заявки йо(23) Приоритет Б 2 З а 1500 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(53) УДК 621. .9.08 (088.8) Дата опубликования описания 25. 02, 81 ели тябрьской социал аявнтел еской революции(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ НА ИЕТАЛЛОРЕЖУЦИХ СТАНКАХ упИзобретение относится к металлообработке на токарных станках и предназначено для определения состояниясистемы СПИД, а также для управле"ния точностью и контроля процессомобрабэтки,Известно устройство для адаптивного управления токарным станком,в котором реэцодержатель содержитдатчик вибрации, выход которого подключен к усилителю, и исполнительныйблок, а также параллельно подключенные между усилителем и исполнительным блоком цепи, каждая из которыхвыполнена в виде последовательногосоединения полосового фильтра и порогового ограничителя ( 1(.Такое устройство реализует способнаиболее близкий к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату. Однако управлениережимом работы станка осуществляетсятолько тогда, когда на одном из ограничителей имеется выходной сигнал,что значительно снижает точностьравления.Цель изобретения - повышение точности при механической обработке наметаллорежущих станках,Цель достигается тем, что предлагаемым способом дополнительно измеряют сигнал виброакустической эмиссии, возникающей при обработке, выделяют такую частотную составляющую,на которой наблюдается минимальноеотношение акустического сопротивления между задней гранью инструмента 10и местом установки измерительногопреобразователя виброакустическойэмиссии к акустическим сопротивлениям между другими гранями и этой жеточкой, нормируют эту составляющуюпо среднему уровню за период наблюдения, выделяют ее огибающую, раскладывают в спектр, определяют частотумаксимального уровня и управляют подевиации этой частоты законом изменения скорости подачи, как функции от"жимающей составляющей силы резания.Сущность изобретения базируется наособенностях динамической характеристики упругой системы станка по отношению к процессу резания,. Изменениежесткости при прочих неизменных условиях проводит к вариации собственныхчастот тех контуров упрут"ой системыстанка по отношению к процессу резания, которыв определяются деталью.Например, при работе на автоматиэирумент, с сигналом ко.ебательных скоростей,измеренных, например, на свободном торце резцодержавки и нахо"дят такие частотные диапазоны, гдеимеется минимальное отношение акустического сопротивления между задней гранью инструмента и точкой установки измерительного преобразователя виброакустической эмиссии какустическим сопротивлениям междудругими гранями и этой же точкой. Вупругой характеристике системы СПИДметаллорежущего станка имеется мноЗО жество частот, обладающих такой нзбирательностью в направлении действия силы.На Фиг. 1 изображен режущий инструмент; на Фиг 2 - зависимости сигнала виброакустической эмиссии иа торце режущего инструмента от напраэ 40 ления возбуждения его режущей части (В - уровень сигнала, Р - частотные составляющие колебания упругой системы СПИД, 9 - напраВдйние возбуждения сигнала на режущей части инст, умента); на Фиг. 3 - блок-схемаустройства, реализующего лредлагае 45 мый способ управления точностью обра. ботки на металлорежущих станках Анализируя частотный состав амплитудной модуляции, опр делянвийся кон ртактированием задней грани инструмента с деталью, определяют текущеезначение жесткости детали, т.к. движение инструмента относительно детали осуществляется в основном на собст"венных частотах упругой системы станка по отношению к процессу резания,а девиацчя собственных частот определяет текущее значение жесткости. Вьщелив из спектра акустической эмис" 60 сии, возникающей в процессе обработки, одну частоту, нормируют ее, детектируют, раскладывают в спектр ееамплитудную модуляцию и на основеслежения за девиацией частоты максимального уровня этого спектра уп 65 рованном оборудовании при обработке деталей типа валов текущее значение жесткости изменяется при переходе от одной детали к другой в связис нестабильностью работы зажимного устройства и других факторов.В процессе обработки из сложной пространственной системы станка необходимо выделить лишь составляющие в направлении основного формирования погрешности, т,е, необходимо определить изменение частоты колебательных О контуров упругой системы станка по отношению к силам, действующим в отжимающем направлении. Такими силами являются переменные составляющие сил, действующих на заднюю грань инстру мента. Для выцеления композиционных составляющих движений, связанных с процессом обработки на задней грани инструмента, рассматривается связь между силами, действующими на инст- щ равляют законом изменения скорости подач от силы резания.Сигнал, снимаемый с резцодержавки с помощью датчика 1 (в качестве которого можно испольэовать вибропреобразователь ), установленного на торце резца, поступает в согласующими. блок 2, оттуда на полосовой Фильтр 3, настроенный на туже гармонику, прохождение которой от задней грани резца до места установки преобразователя наилучшее.Выделенная, гармоника нормируется по своему интегральному уровню с помощью усилителя 4 с регулируемым коэфФициентом усиления и интегратора 5 и поступает в детектор 6, где выделяется ее огибающая и подается на перестраиваемый полосовой Фильтр 7, который перестраивается от генератора 8, в качестве которого можно использовать генератор пилообразного напряжения.Выделение частоты наибольшего уровня и слежения за ее девиацией осуществляется следующим образом: с блока 9 управления поступает сигнал на открытие аналогового ключа 10, на включение аналогового запоминающего устройства 11 и на запуск генератора 8. Полосовой фильтр 7 начинает перестраиваться, и сигнал с него через аналоговый ключ 10, блок 12 поиска экстремума поступает на аналоговое запоминающее устройство 11.Таким обраэом, после перестройки полосового фильтра 7 во всей полосе обзора на аналоговом запоминающем устройстве 11 будет зафиксирована амплитуда частоты максимального уровня, Затем блок 9 управления вновь подает .сигнал на запуск генератора 8 и на логический элемент 13, в качестве которого используется элемент И, Управляющий аналоговым ключом 14. При перестройке полосового фильтра 7 в случае появления на его выходе сигнала, равного по амплитуде сигналу, находящемуся в запоминающем устройстве 11, блок 15 сравнения подает сигнал на логический элемент 13 и вкл:очает аналоговый ключ 14, который подает сигнал с генератора 8 в аналоговое запоминающее устройство 16. Так как напряжение на выходе генератора 8 однозначно связано с частотой перестргиваемого фильтра 7,. значение напряжения, находящегося в аналоговой памяти 16, соответствует значению частоты, имеющей максимальный уровень.После этого блок 9 управления вновь подает сигнал на запуск генератора 8, ключ 10 и аналоговую память 11, в которой вновь запоминается амплитуда частоты максимального уровня. В следующий такт блоком 9 управления подается сигнал на логический элемент 17, в качестве которого используют элемент И,и на запуск генератора 8,и при совпаденииамплитуды сигнала, поступающего с полосового фильтра 7, с амплитудой сигнала частоты максимального уровня, находящегося в аналоговой памяти 11, блок 15 сравнения подает сигнал на логический элемент 17, который выдает сигнал на открытие аналогового ключа 18 и величина напряжения генератора 8 запоминается в аналоговом запоминающем устройстве 19. Послед-. ние два такта постоянно повторяются, и, таким -образом, в аналоговой памяти 19.постоянно находится величина напряжения генератора 8, соответствующая текущему значению частоты максимального уровня. 15На вход дифференциального усилителя 20 поступает напряжение с блоков 16 и 19 памяти, пропорциональные образцовому и текущему значениям частоты максимального уровня, на его вы ходе получаем сигнал, пропорциональный девиации этой частоты, т.е. пропорциональный изменению текущего значения жесткости системы СПИД Этот сигнал поступает, в блок 21 управления, где учитывается его знак, и туда же подается сигнал с датчика 22 силы резания, представллющий собой измерительный преобразователь усилий. Сравнивая эти два сигнала, блок 21 управления приводом 23 подач осуществляет изменение подачи таким об" разом, чтобы отклонение силы к текуцему значению жесткости оставалось постоянным.Ввиду того, что в настоящее время в станочном парке находят все большее применение станки с числовым программным управлением, а также щи" рокое использование новых многооперацнонных станков типа "Обрабатываю щий центр", на основе которых создаются автоматические линии, возникает потребность в устройствах, которые могли бы управлять точностью обрабоъ. ки в процессе резания. Использование предлагаемого способа обеспечивает знАчительное повышение точности, быстродействия, стабильности н надежности работы оборудования за счет текущего контроля состояния системы СПИД в процессе обработки путем выделения иэ суммарного сигнала частотных составляющих, наиболее полно характеризующих процесс резания и получения информации о фактической жесткости системы СПИД, погрешности заготовки и конечном размере обрабатываемой детали. В результате точность управления гроцессом обработки в целом повышается ка 35-40, а производительность оборудования и точность обработки - в 1,2-1,4 раза, что в конечном счете приводит к значительному снижению себестоимости обрабатываемых деталей.формула . изобретенияСпособ управления точностью обработки на металлорежущих станках, заключающийся и изменении скорости подачи в функции отжимающей составляющей силы резания, о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности обработки, дополнительно измеряют сигнал виброакустической эмиссии, возникающей при обработке, выделяют частотную составляющую, нс ксторой наблюдается минимальное отношение акустического сопротивления между задней гранью инструмента и местом установки измерительного преобразователя виброакустической эмиссии к акустическим сопротивлениям между упругими гранями и этой жеточкой, нормируют зту составляющую по среднему уровню за период наблюдения, выделлют ее огибающую, раскладывают в спектр, определяют частоту максимального уровня и управляют по девиации этой частоты законом изменения скорости подачи, как функции отжимающей составляющей силы резания,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 429893, кл, В 23 В 25/06, 1970.806366 оставитель В.СеменовемредИ.Табакович Корректор С. Шекмар арголис едакт 3 и ВНИИПО Государствен по Делам Изобрвт 035, Москва, Ж, Раураж Подпного комитета СССРений и открцтийиакая наб., д. 4/5 ал ПП 1 Патент , г. Ужгород, ул. Проектная