Устройство для управления металлорежущим станком

Соеэ Сфветскик Сециалистическик Уеалубллп(61) Дополнительное к ает. сеид-ву -22) Заявлено 0712.79 (21) 284 7283/18-24 с присоединением заявки,йо(53)М. Кл З 6 05 В 19/39 6 05 В 13/02 Государствеиимй комитет СССР ио ледам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИЕТАЛЛОРЕЖУЩИИ СТАНКОМ Изобретение относится к области управления металлорежущими станками.Известны устройства для управления металлорежущими станками, в которых с целью расширения области применения и повышения точности регулирования силовых параметров процесса резания (составляющих силы резания, момента реЗания, мощности резания), осуществляется стабилизация статического коэффициента усиления контура регулирования силового параметра процесса резания, например, устройство, содержащее в прямой цепи контура регулирования блок умножения иа выходной сигнал блока деления выходного сигнала датчика минутной подачи на выходной сигнал датчика регулируемого силового параметра процесса решения (1.Недостатком устройства является то, что в нем устранено влияние иа коэффициент усиления контура лишь отдельных технологических параметроь, а именно минутной подачи или величи" ны регулируемого (стабилизируемого) силового параметра процесса резания, которые могут быть измерены достаточно простыми техническими средствами. В то же время коэФФициент уси" ления контура зависит от значительнобОльшего числа технологических параметров, причем большинство иэ нихне может быть измерено непосредственНаиболее близким по .техническойсущности к предлагаемому изобретениюявляется устройство, содержащее последовательно соединенные задатчиккоэффициента усиления, сравнизакицееустройство, исполнительное устройство,объект управления, вход которогосоединен с входом первого входногоустройства нормирования сигнала, а 15 выход - с входом второго входногоустройства нормирования сигнала,а соответствующие выходы первого ивторого входных устройств нормирования сигнала соединены соответственно 20 с первьами входами первого и второгопереключателей и через соответствую"щие первый и второй формирователикоэффициентов разложения и первый ивторой усилители - с соответствующими входами первого и второго пороговых устройств, выходы которых соединены с входами схемы И, а выходпоследней соединен с вторьвви входамипервого и второго переключателей, 30 выходЫ которых соединены с соответ 85 793 б50 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 5 60 65 ствующими входами блока деления,а выход последнего ссединен с вторымвходом сравнивающего устройства.Устройство анализирует входной ивыходной сигналы объекта управления,вычисляет его статический коэффициент усиления, который сравнивается сзаданным значением, и в соответствиис величиной и знаком рассогласованияосуществляет управление статическимкоэффициентом усиления объекта. Таким образом, сразу учитываются всефакторы, влияющие на статическийкоэффициент усиления объекта управления 2).Недостатком этого устройства является то, что оно эффективно лишьна временных интервалах стационарности входного и выходного сигналовобъекта управления (далее простоинтервалах стационарности). На временных интервалах нестацчонарностивходного или выходного сигналовобъекта управления (далее простоинтервалах нестационарности) контуруправления статическим коэффициентомусиления размыкается. При этом величина сигнала, управляющего статическим коэфФициентом усиления объекта,может существенно отличаться от величины, необходимой для обеспечениязаданного значения коэффициентаусилеиия. Следовательно, на интервалах нестационарности значения статического коэффициента усиления объекта могут существенно отличаться отзаданных требуемого,Таким Образом, точность управления статическим коэффициентом усиле"ния объекта на интервалах нестационарности относительно низкая. Всистемах управления силовыми параметрами процесса резания доля интервалов нестационарности во многихс.эучаях весьма значительна (вследствие колебаний припуска на обработкуфизико-механических свойств материала заготовки, нестационарности самого процесса стружкообраэования идр.) и,применение рассматриваемогоустройства может быть неэффективновследствие низкой его точности.Цель изобретения - повьааение точности устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для управления металлорежущим станком, содержащее последовательно включенные эадатчик силового параметра, первыйсравнивающий блок, усилитель-преобразователь и привод подачи, причемвторой вход первого. сравнивающегоблока через блок обратной связи подключен к выходу датчика силовогопараметра, последовательно включенные первый входной блок, первый формирователь коэффициента разложения,первый пороговый элемент и элемент И,выход которого соединен с первыми входами первого и второго переключателей, выходы которых подключены к входам делителя, последовательно включенные второй входной блок, второй формирователь коэффициента разложения и второй пороговый элемент, выход которого подключен к второму входу элемента И, вторые выходы первого и второго входных блоков соединены с вторыми входами соответственно первого и второго переключателей, третьи выходы через соответствующие усилители - с вторыми входами соответственно первого и второго пороговых элементов, а входы - соответственно с выходом первого сравнивающего блока и выходом блока обратной связи, и последовательно включенные эадатчик коэффициента передачи, второй сравнивающйй блок и согласующий блок, выход которого подключен к второму входу усилителя-преобразователя, введены последовательно соединенные запоминающий блок и коммутатор, первые входы которых соединены с выходом делителя, а вторые входы - с выходом элемента И, причем выход коммутатора соединен с вторым входом второго сравнивающего блока.На чертеже показана блок-схема устройства.Устройство содержит задатчик 1 .силового параметра, первый сравнивающий блок 2, усилитель-преобразователь 3, привод 4 подачи, объект 5 управления (процесс резания) датчик б силового параметра, блок 7 обратной связи, задатчик 8 коэффициента усиления контура, второй сравнивающий блок 9, согласующий блок 10, первый и второй входные блоки 11 и 12, первый и второй Формирователи 13 и 14 коэффициентов разложения, первый и второй усилители 15 и 16, первый и второй пороговые элементы 17 и 18, элемент И 19, первый и второй переключателй 20 й 21, блок 22 деления, запоминающий блок 23 и коммутатор 24,Устройство работает следующим образом.Сигнал, пропорциональный заданному значению силового параметра процесса резания, с выхода задатчика 1 поступает на первый вход блока 2, на второй вход которого с выхода блока 7 поступает сигнал отрицательной обратной связи, пропорциональный текущему значению силового параметра процесса резания. Сигнал рассог-, ласования с выхода блока 2 через усилитель-преобразователь 3 поступает на вход привода 4 подачи, который в соответствиис величиной и знаком рассогласования осуществляет изменение скорости перемещения рабочего органа металлорежущего станка, вызывая тем самим соответствующие изменения величины регулируемого (или стабилиэирувмого) силового параметрапроцесса резания - выходной коорди" наты объекта 5 управления, Силовой параметр измеряется с помощью датчи" ка б силового параметра, выходной сигнал которого поступает на вход блока 7 обратной связи.5Сигнал х (С) рассогласования с выхода блока 2 и сигнал у(С) отрицательной обратной связи с выхода блока 7 поступают на ходы соответственно входных блоков 11 и 12 нормирования сигнала, которые осуществляют вычисление текущих значений математических ожиданий процесса х (С) и у (С) в соответствии с выражениямигде Т - интервал текущего сглаживания, вычисление дисперсий бк и 6 процес- И) сов х (С) и у (С) и вычисление нормированных процессовл(С) пк(С 7 л Ч-е(цХИ)=Ч(С)=к ЧВычисленные значения поступают на входы соответственно первого и второго Формирователей 13 и 14 коэффициентов разложения, которые осущест- Зц вляют вычисление первых коэффициентов о(., иортогонального раэложения реализаций х(С) и у(С).Сигналы, пропорциональные коэффициентам ои (, поступают на пер вые входы соответственно первого и второго пороговых элементов 17 и 18, на вторые входы которых с выходов соответственно первого и второго входных блоков 11 я 12 нормирования ,щ сигнала через первый и второй усилители 15 н 16 поступают сигналы, ,пропорциональные дисперсиям 6 Хбз и усиленные враз. Пороговые эле" менты 1 7 и 18 осуществляют определение интервалов стационарности в реализациях х(С) и у(С по следующим соотношениям;о(1 с Токс руВыходные сигналы пороговых элементов 17 и 18 поступают на вхоДы элемента И 19, который на интервалах стационарности дает разрешение переключателям 20 и 21 на подачу сигналов на соответствующие входы блока 22 деления, который осуществляет вычисление коэффициента усиления контураОдновременно с этим сигналы с выхОда элемента И 19 переводят коммута тор 24 в режим, при котором на еговыход поступает сигнал непосредственно с выхода блока 22 деления.Если не выполняется хотя бы одноиз неравенств (на интервалах нестационарности) элемента И 19 запрещаетпереключателям 20 и 21 передачусигналов, пропорциональных щк и ву,на соответствующие входы 5 лока 22деления, Одновременно с этим элементИ 19 формирует команду блоку 23 на: ранение сигнала, равного выходномусигналу блока 22 деления на последнем интервале стационарности. Ком)мутатор 24 той же командой переводится в режим, при котором на еговыход поступает сигнал с выхода запоминающего блока 23. Таким образом,на интервалах нестационарности сигнална выходе коммутатора 24 равен выходному сигналу блока 22 деления напоследнем интервале стационарности.Сигнал с выхода коммутатора 24,поступающий на второй вход второгосравнивающего блока 9, сравниваетсяс сигнало, пропорциональным заданному значению коэффициента усиленияконтура, поступающим на первый входблока 9. Сигнал рассогласования, пропорциональный Ь К = Кз д- К, с выходавторого сравнивающего блока 9 черезсогласующий блок 10 поступает на второй вход усилителя-преобразователя3, коэффициент усиления которого изменяется в соответствии с величинойи знаком рассогласования, пропорционального ЬК таким образом, чтобысвести к минимуму величину ЬК и темсамьм максимально приблизить коэффициент усиления контура к заданномузначению К 3 п,4.Ожидаемый экономический эффектот внедрения одного устройства дляобработки типовых деталей отраслисоставит 1,0 тыс. руб. в год,формула изобретенияустройство для управления металло" режущим станком, содержащее последовательно включенные задатчик силового параметра, первый сравнивающий блок, усилитель-преобразователь и привод подачи, причем второй вход первого сравнивающего блока через блок обратной связи подключен к выходу датчика силового параметра, последовательно включенные первый входной блок, первый формирователь коэффициента разложения, первый пороговый элемент и элемент И, выход которого соединен с первыми входами первого и второго переключателей, выходы которых подключены к входам делителя, последовательно включенные второй входной блок, второй формирователь коэффициента разложения и второй пороговый элемент, выход кото85 7936 ставитель В. Сычевхред А. Бабинец Корре едактор Н. Данкакаэ 7242/77 Тираж 940И Государственноделам изобретенийМосква, Ж, Ра Подписноекомитета СССРи открытийская наб. ВНИ и 3035) де ал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул. Проектная рого подключен к второму входу элемента И, вторые выходы первого ивторое входных блоков соединены свторыми входами соответственно первого и второго переключателей, третьивыходы через соответствующие усилите-.ли - с вторыми входами соответствен"но первого и второго пороговых элементов, а входы - соответственно свыходом первого сравнивающего блокаи выходом блока обратной связи, ипоследовательно включенные задатчиккоэффициента передачи, второй сравнивающий блок и согласующий блок,выход которого подключен к второмувходу усилителя-преобразователя, о тл и ч а,ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности устройства,в него введены последовательно соединенные запоминающий блок и козелку"татьр, первые входы которых соединены с выходом делителя, а вторые входы - с выходом элемента И, причемвыход коммутатора соединен с вторжвходом второго сравнивающего блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.,Авторское свидетельство СССРВ 591819, кл. С 05 В 13/02, 197 б.2. Авторское свидетельство СССРЮ 470787, кл. 0 05 В 13/02, 1973