Устройство для регулирования силовых параметров процесса резания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВУОРОЮИУ Сви ИВЛЬСТВУ(22) Заявлено 29.02.80 (21) 2890730/18-24 Соеэ Советских Соцналнстнческик Республик(5 м К 3 6 05 В 11/01 с ттрисоедннением заявки Н 9 -Государственный квинтет СССР но делам изобретеннй н открытнй)А(Московское ордена Ленина и ордена Трудовоге .Красного Знаменивысшее техническое училище им. Н.Э.Баумана(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ Изобретение относится к металлообработке и предназначено для регу-, лирования силовых параметров процесса резания.Известны устройства для регулирования силовых параметров процесса резания (составляющих Р,Р, Р силы резания, момента, М и мощности И резания), в которых, с целью повышения точности регулирования и расширения области применения, осуществляется стабилизация статического коэффициента усиления разомкнутого контура регулирования, зависящего от технологических параметров процесса реза" 15 ния Г 13, (2 и ГЗД .Недостатками этих устройств являются низкая точность регулирования силовых параметров процесса резания и ограниченная область применения 20 вследствие того, что в них обеспечивается частичная независимость статического коэффициента усиления разомкнутого контура регулирования (коэффициента усиления контура) от 25 технологических параметРов процесса резания.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее задатчик и ЗО последовательно соединенные блок сравнения, блок умножения, корректи- рующий блок, привод подачи, связанный с объектом регулирования, механически связанный с датчиком подачи и датчиком силового параметра, выход которого через блок обратной связи подключен к первому входу блока сравнения, блок деления, выход которого подключен к второму входу блока умножения 14).Недостатками известного устройст" ва являются низкая точность регулирования силовых параметров процесса резания и ограниченная область применения.Датчик силового параметра, выходной сигнал которого используется для стабилизации коэффициента усиления контура, является инерционным звеном, что вызывает динамическую погреш" ность стабилизации коэффициента уси" ления контура при изменении заданного значения регулируемого силовогО параметра процесса резания.Известное устройство обеспечивает точную стабилизацию коэффициента усиления контура на временных интер" " валах стационарности минутной подачи и регулируемого силового параметра процесса резания (на интервалахстационарности). На интервалах стационарности статичеокий коэффициентпередачи объекта регулирования дейстЪительно равен отношению об ау,.,ВобАин ) бУ()(2) На практикедля большинства обрабатываемых деталей, доля интервалов нестационарности в общем времени работы устройства .весьма значительна,что вызвано большим числом постоянно действующих возмущающих технологических воздействий.Изменение коэффициента усиления контура на основе измерения динамического коэффициента передачи (2), осуществляемое с помощью блока умножения и блока деления, приводит к низкой точности стабилизации коэффициента усиления контура, что может вызвать неустойчивость контура регулирования (если истинное значение коэффициента усиления контура станет больше заданного значения) или низкую точность регулирования силового параметра (если истинное значение коэффициента усиления контура станет меньше заданного значения).Цель изобретения - повышение точности регулирования силовых параметров процесса резания и расширение области применения устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены масштабирующий блок, усилитель и сглаживающий блок, причем входы масштабирующего блока и усилителя соединены с выходом задатчика, а выходы - соответственно со вторым входом блока сравнения и первым входом блока деления, второй вход которого соединен через сглаживающий блок с выходом датчика подачи. где дЙ - приращение регулируемогосилового параметра;а(,;- приращение минутной подачиНа временных интервалах нестационарности минутной подачи или регулируемого силового параметра процесса резания (на интервалах нестационарности), обусловленных действием возмущающих технологических воздействий (изменениями глубнны резания, физико- механических свойств материала заготовки, свойств и геометрии режущего инструмента, собственной нестационарностью.процесса стружкообразования и др.) отношение (1) не является статическим коэффициентом передачи объекта регулирования, а характеризует динамические свойства объекта регулирования На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.У:тройство содержит объект 1 регулирования (процесс резания), датчик2 силового параметра, блок 3 обратной связи, блок 4 сравнения, задатчик 5, масштабирующий блок б, блок 7умножения, блок 8 деления, сглаживающий блок 9, датчик 10 подачи, привод11 подачи, усилитель 12, корректирующий блок 13.Устройство работает следующим образом.Истинное значение Вист регулирУемого силового параметра объекта регулирования (процесса резания) измеряется датчиком 2 силового параметра,выходной сигнал которого через блок 3обратной связи поступает на второйвход сравнивающего блока 4, на первый вход которого поступает сигнал, 20 прямо пропорциональный заданномузначению В регулируемого силовогопараметра, от задатчика 5 силовогопараметра через масштабирующий блок6. Результат сравнения с выхода сравнивающего блока 4 поступает на первый вход блока 7 умножения, на второйвход которого поступает сигнал с выхода блока 8 деления, равный частномуот деления сигнала, прямо пропорционального среднему значению У минутной подачи, на сигнал, прямо йропорциональный заданному значению силового параметра. Сигнал прямо пропорциональный Чиннопоступает на первыйвход блока 8 деления через сглаживающий блок 9 с выхода датчика 10 подачи, связанного с выходом привода 11подачи. Сигнал, прямо пропорциональныйцпоступает на второй вход бло-.ка 8 деления через усилитель 12 с 40 выхода задатчика 5 силового параметра. выходной сигнал блока 7 умножения через корректирующий блок 13 поступает на вход привода 11 подачи.Привод 11 подачи в соответствии свеличиной и знаком входного сигналаосуществляет изменение минутной подачи, являющейся входным воздействиемобъекта .1 регулирования, стремясьтем самым приблизить истинное значение силового параметра к заданномузначению.КоэфФициент усиления контура равен произведениюКц Кр 1 КкКою К 1 Кз (3)где К- коэффициент передачи сравнивающего блока относительно второго входа;К, - коэффициент передачи блока умножения относительно бО первого входа;К - коэффициент усиления замкнутого внутреннего контура, образованного последовательно соединенными бло ками умножения, корректи-,875335 рующим блоком, приводомподачи, датчиком минутнойподачи, сглаживающим блоком и блоком деления;К,5 - коэффициент передачи объекта регулирования; 5К - коэффициент передачи блокаобратной связи.Коэффициенты К , К, К постоянны и на зависят от технологических параметров, так как определяются только конструкциями и параметрами соответствующих блоков.Коэффициент усиления замкнутого внутреннего контура равен Жив э К 1 оФ 7 В(7),Ке К 1 (4) 151 - К,15 К 1 К КоКВр К тгде К - коэффициент передачи корректирующего блока;К - коэффициент передачи привода подачи; 20К - коэффициент передачи сгла 9живающего блока;Ко - коэффициент передачи датчика подачи;КВ - коэффициент передачи блока 25деления относительно первого входа;К,11 - коэффициент передачи блокаумножения относительно второго входа. ЗОПроизведение коэффициентов Кв 1,Кз равно отношению сигнала О , поступающего на первый вход блока умножения, к сигналу Ов 1, поступающему на второй вход блока деления. 1 + КЬ К(10) 35то К+йКа Ко КККоКд,К 5 К 1 р.Таким образом, коэФфициент усиления контура не зависит от значенийЧи Во минутной подачи и регулируемого силового параметра процессарезания, что повышает точность регулирования силового параметра процесса резания и обеспечивает заданныезапасы устойчивости контура регулирования,Проводились испытания макетов известного устройства и предлагаемогоустройства, созданных на базе,токарного станка 16 К 20 для регулирования тангенциальной составляющей В 1силы резания и момента М резания.При испытаниях обрабатывались деталитипа корпусов и поковок,Известное устройство в ряде случаев (в зависимости от типа обрабатываемой детали или конкретного экземпляра заготовки) теряло устойчивость,что делало обработку невозможной, ав ряде случаев не обеспечивало необходимой точности регулирования Ри М, что снижало производительностьобработки. О 7(1 зад 5 КЬ "41."1 КЬ"4 В8/4 112 ОР Я УьдД К 5 ККЬК 411 К 1 КЪ Ка "уста "1 м "ьад где К - коэфФициент пропорциональности задатчика силовогопараметра;Кь - коэффициент передачи мас-штабирующего блока, 45К 4 М - коэффициент передачи сравнивающего блока относительно первого входа;К 1 - коэффициент усиления усилителя.50После подстановки (5) в (4) полу- чаем 1 ЪКиК 5 КЯ1" к=К 5"11 "1 ЗК 11 К 8 К 1 О("5 КЬК 4 У К 1""4 Ц ) 55В д Все коэффициенты в правой части (6), кроме отношения В /В Ьа постоянны и не зависят от технологических параметров, а влияние отноше ния В, /В ьад на К может быть сведено к минимуму за счет соответствующих значений отдельных коэффициентов передачи, в частности за счет большого значения коэффициента усиления К усилителя. Таким образом, коэффициент К 1, также можно считать постоянным и не зависящим от технологических параметроз.Коэффициент передачи К 1 блока умножения относительно первого входа равен сигналу О 1 , поступающему на второй вход блока умножения Коэффициент передачи Кобъектарегулирования прямо пропорционаленсреднему значению Вд регулируемогосилового параметра процесса резанияи обратно пропорционален среднемузначению Чминутной подачи(8) где Ко - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние на Кфизико-механических свойствах материала заготовки, условий обработки, жесткости системы станок - приспособление - инструмент - деталь и др.После подстановки (7), (8) и (3) получаем мин о Ка "оКД(а В, К КК "о "К (9) "Ъад 5 11 Если коэффициент передачи масштабирующего блока Ва В ъддПодставив (10) в (9, получаем875335 формула изобретения Составитель В.Грибова актор Г.Волкова Техред Ж.Кастелевич . Корректор С.Шекмар9331/72 ВНИИПИ Го по дела 113035, Мослиал ППП фПатент", г,Ужгород, ул.Проектная,4 При испытании предлагаемого устройства укаэанные недостатки отсутствовали. Устройство для регулирования силовых параметров процесса резания, содержащее задатчик и последовательно соединенные блок сравнения, блок умножения, корректирующий блок, привод подачи, связанный с объектом регули-. рования, механически связанным с датчиком подачи и датчиком силового параметра выход которого через блок обратной связи подключен к первому 15 входу блока сравнения, блок деления,. выход которого подключен ко второму входу блока умножения, о т л ич а - ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности устройства и расшире ния области его применения, в неговведены масштабирующий блок, усилитель и сглаживающий блок, причемвходы масштабирующего блока и усили"теля соединены с выходом задатчика,а выходы - соответственно со вторымвходом блока сравнения и первым входом блока деления, второй вход которого соединен через сглаживающийблок с выходом датчика подачи. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Станки и инструмент", 1974,9 8, с.5,8.2. "Механизация и автоматизацияпроизводства", 1978, М 9, с.18.3. "Станки и инструмент", 1973,М 4, с.12-14.4. Авторское свидетельство СССР9 591819, кл,б 05 В 13/02, 19771 прототип).