Устройство для программного управления металлорежущими станками

Союз Советскнк Соцнапнстнческнк РеспублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Клз 6 05 В 19/39 Государственный комитет СССР но делам изобретеннй н открытий(72) Авторы изобретения В. А. Остафьев, В,Л, Булгач, Т. Р, Клочко и Г. С,Тымчик Киевский ордена Ленина политехнический институтим, 50-летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМИ СТАНКАМИИзобретение относится к автоматикеи может быть использовано для управления металлорежущими станками с числовым программным управлением по динамическим характеристикам системы "станок-приспособление-инструмент-деталь",Известно устройство для управления металлорежущим станком, содержащее датчик силового параметра, блокобратной связи, сумматор, задатчиксилового параметра, блок умножения,корректирующий блок, привод, блокделения, датчик скорости перемещения,которое стабилизирует силовые параметры процесса резания для повышения 15точности работы оборудования, увеличения стойкости режущего инструмента 1 .Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности 20из-за того, что величина износа инструмента не измеряется, а также ононедостаточно быстродействующее,Наиболее блнэкой по техническойсущности к предлагаемой является система адаптивного управления металлорежущими станками, содержащая датчиквибраций, фильтры, логический блок,выполненный в виде схем И, ИЛИ, выпрямители, пороговые устройства,ком паратор для сравнения с эталонным сигналом, Вибрации системы "станокприспособление-инструмент-деталь"поступают на датчик вибраций, которыйФормирует сигнал, проходящий черезфильтры, причем полоса пропусканиякаждого фильтра соответствует резонансной частоте колебаний станка,Частоты, которые не задерживаютсяфильтрами, создаются внешними источниками колебаний, т,е. зависят отусловий резания, Пропущенные частотьь-подаются на выпрямитель и компаратордля сравнения с эталонным сигналом,Сигнал рассогласования подается навыход, регулирующий скорость подачи,глубину или скорость резания. Одновременно резонансные частоты черездругие фильтр, выпрямитель, пороговое устройство, пропускающее сигналы,если они превышают заданный уровень,подаются на схему ИЛИ и на второйвыход, который регулирует глубинурезания, ширину режущей части резца.Сигнал с первого выхода подается напороговое устройство, задающее болеенизкое предельное значение скоростиподачи. Пороговые устройства соединены со схемой И, которая выдаетсигнал в том случае, если после умень 860009щения до минимума скорости подачи ко 3 ебанеяВыз Ванные Внешними пречи - ная,остаютсе чрезмерно б 03 ь 3 гими. Вьходной сигнал подается через схему ИЛИ на зторой выход3.Недостатками известной системы являются невысокое быстродействие5 си стемы обработ ки и н формации и з-з а конструктивной сложности построения электрической схемы, снижение качества процссса Обработки деталей вследствие невозможности получения и использования для подачи управления фазочастотных характеристик процесса.Цель изобретения в повьГ 33 ение точности системы. 15ПОСТаВЛЕННаЯ ЦЕЛЬ ДОСТИГаЕТСЯ ТЕМ с ЧТО УСТЕ 3 ОЙСТВО ДЛ 5 Е 11 РОГРсЕММНОГО УГ 1 Рав - лРния метзг 3 орежу 3,ими станками содер - жащее последовательно соединенные арифмегический бло(, исполнитеьн;Й О ЗлРме 1 т с Дагчик ВибРВ 1 ий и. полни тел ьв НОГО элемен 3. а 1",одключР 1 ный ВтОРым ВХОДОМ К 13 ЫХОД ИСТОЧНИКа СВЕТас 30-" ТОДИОЦ с УСИГИТЕЗЕЬ И СОГсасс(3 ЦИЙ ЕЛЕМЕН Г ПОДИ ПЮЧР НИЕй 1 Е ГВЫМ ВХОДОМ Кс . " "с., первому входу арифмети еского блока, содержит отражатель и послсд(3 вагельНО СОЕДИНЕННЫЕ ЛаЗСР с ОЛУПРОЗсзсаЧНОЕ зеркало, модулятор свет, объективпРредающук гесеееэеонную трубку второй Вход которой через последова- ТЕЛЬНО ВКЕЮЧЕННЫЕ ОТРажаТЕЛЬ И 1 сОЛУ - ГРОЗР сЕЧ НОЕ Э ЕРК с 510 (.БЯ 3:1 с" ЕЫХОДОМ лазеиа, Втоаой Вход согласувщего элемента соединен со вторым Входом МОДУЛЯТОРа СВРГас а ВТОГЫЕ ЕХОДЫ И ВьхОд аРИ фмеГ ич е с;(О е" о бе(3 с(, с дед:,н-" ны соответственно с Выходом и третьим Входом передаюей телевизио 1 ной трубки.1 а чРрте)ке преДстав 31 ена схамс преД лагаемого устройства.Схема состоит из оптического когерентного спектроанализатора " и электронного узла 2 Формирования команд управления оборудованием, Спектроанализатор 1 содержит последовател:ьно расголоженные на одной оптической оси лазер 3, модулятор 4 света установленный в г;ередней фока 3 ьной плос- КОСТИ ОВЪЕКТИва 3 В КссЧРСТВЕ КОТО рого используется цилиндрическая линза с относительным отверстием 1:1.0 и более, передаощую телевизионную трубку 6 в качестве которой используется диссектор Леустановлен.3 ную в задней Фокальной плоскости объектива 5, голупрозрачное зеркало 7 и отражатель 8. Узел 2 включает арифметический блок 9, представляющий собой мини-ЭВМ типа "Электроника Э", на вход которого поступают 60 сигналы с согласующего элемента 1.0 (фильтра) постоянной составляющей напряжения, усилитель 11, датчик 12 вибрации исполнительного элемента, выголненный в виде светового карандаша, фотодиод 13, источник 14 светаи исполнительный элемент (режущиййлнтрумент) 15,устройство работает следующим(бразом.Световой гучок интенсивностиоот источника 14 света проецируетсяпри помощи волоконного световода наисполнительный элемент 15. Отраженный от него световой поток, промоДУлнрОВаННЫЙ по интенсивности вибрации элемента 15 проецируется вторымсветоводом на чувствительную площадку Фотодиода 13. В результате на еговыходе генерируется переменное воВРемени напРЯкение 3 В.(с), котоРоеусиливается усилителем 11 и подаетсяна вход согласующего элемента 10,ОДНО 3 В;3 ХОда сотосОГО СНИаЕГ(ЯГЕРОЕС 1-а Я СОСтс ВЛЯЮщся О ( 1. ) ВХОДНОго напряжения б(е), которая является 1(114 ормацеРИ о частоте вибрацийэлемента 5 и подается на злектричесвсод мс 3 ДУ 3 ятора 4, Ва выходномокне модулятора 4 Возникает дифракционное голе падающего на входноеокно пучка когерентного монохрома ИсРС Кои ЗЛУсР с 1 Я С ДЛИНОЙ ЕЗОЕНЬ3 с;Т 3 асра 3,Обс,ектис:. 5 с фокусным расстоянием5 прсобоазует дифракцио:ное поле вП Г 3 , г " 0 с Н сГ В с Н Н3 с аО 1:, и С г с К ,(1, 3Определяется- А. г .:. " г (4) 22 23те. Временное колебание с частотой 5, буде наблюдаться В точке с коордйнатой у,Таким образом,в задней фокальной плоскости объектива 5 наблюдается амплитудно-фазовый спектр вибраций, т.е,д(Г)(5)"Есо С - СКОРОСТЬ Ра 1 РОСТРаНЕНИЯсК СТИЧЕСКО ВОЛНЫ В МОДУЛЯторе 4, и зависит от материала звукового столба модуля сР аСвязь между пространственно частот- н 3 Й КООрдинатой11 прОстранстВРннОЙ коорти 5 атой 3 выражается соотношениемПоскольку обычные фотоприемники и Фотопленки чувствительны к интенсивности света, которая пропорциональна квадрату амлитуды, то при регистрации спектра происходит потеря Фазового спектра, Для предотвращения этого введена опорная волна при помощи зеркала 7 и отражателя 8 и производится регистрация спектра методом голографии.Если опорная волнай (у) = 1 , (6) где о(, = (7)9- угол падения опорной волны, то в результате интерференции спектра вибраций с опорной волной результирующее волновое поле может быть описано выражением) (у),) лгал 5(у) = 1/(у) + й(у) + А(у) 1 + (8)Поскольку фотоприемник с интегральЮ ной чувствительностью 5 регистрирует интенсивность света, то/пауз 5 (5(у " 55(у)5 (у)2 ГЧ (у)-2(ссЬ 3 - 5 1 + А (у) + 2 А(у)(9) 25При помощи трубки б спектр вводится в арифметический блок 9 по управляющей команде считывания О Р , Амплитуда и частота спектра вибраций зависят от величины износа режущего инструмента, силы резания, жесткости системы "станок-приспособление-инструмент-деталь". Поэтому амплитудно- частотный спектр вибраций является информацией о величине износа инструмента, В памяти блока 9 записаны эталонные спектры вибраций различных инструментов. Блок 9 Формирует управляющую команду У для замены инструмента при достижении критической вели чины его износа, а также управляющую команду Упо величине силы резания и жесткости системы "станок-приспособление-инструмент-деталь". Предлагаемое устройство имеет преимущества по сравнению с известнымитехническими решениями, так как позволяет с высокой скоростью получатьинформацию о динамических характеристиках системы "станок-приспособление-инструмент-деталь", вырабатыватькоманды для замены инструмента, перестраивать режим работы оборудования,повысить точность и качество процесса обработки деталей,Формула изобретенияУстройство для программного управления металлорежущими станками,содержащее последовательно соединенные арифметический блок, исполнительный элемент, датчик вибраций исполнительного элемента, подключенный вторым входом к выходу источника света, фотодиод, усилитель и согласующий элемент, подключенный первым выходом к первому входу арифметического блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит отражатель и последовательно соединенные лазер, полупрозрачное зеркало, модулятор света, объектив и передающую телевизионную трубку, второй вход которой через последовательно включенные отражатель и полупрозрачное зеркало связан с выходом лазера,второй выход согласующего элемента соединен со вторым входом модулятора света, а вторые входы и выход арифметического блока соединены соответственно с выходом и третьим входом передающей телевизионной трубки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 591819, кл, С 05 В 13/02, 1976,2. Патент Великобритании 91421101,кл. С 3 й, опублик, 1976 (прототип).860009 Составитель И. КолокольцовТехред А, Бабинец Корректор,И. Шароши Редактор А. Лежнина Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,4 Заказ 7546/71 Тираж 940 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1130 35, Иосква, Ж, Раушская наб, д, 4/5