Самонастраивающаяся система управления процессом механической обработки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл.з В 23 (,) 15/007/ б 05 В 19/39 Гесударствеллвй камлтет Опубликовано 23.04.82. Бюллетень15Дата опубликования описания 28.04.82(53) УДК 621.9. .08 (088.8) пю делам лэобретений и аткрытий(72) Авторы изобретения Ростовский-на-Дону институт сельскохозяйствен ног машиностроения(54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВ г(ЕНИЯ ПРОЦЕССОМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ1Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для управлений технологическими процессами обработки на металлорежущих станках.Известна самонастраивающаяся система управления процессом механической обработки, содержащая задающий генератор, установленный на заднем торце резца, преобразователь вибраций, выход которого подключен к цепи, включающей в себя узкополосный фильтр с фиксированной настройкой частоты, узкополосный перенастраиваемый фильтр. генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляюцим входом узкополосного перенастраиваемого фильтра, усилитель мошности, соединенный своим выходом с электромеханическим преобразователем, связанным с резцом 11. Однако известное устройство имеет недостаточную стойкость инструмента за счет влияния циклических составляющих сил резания на задней грани инструмента.Цель изобретения, - повышение стойкости режущего инструмента за счет снижения циклических составляющих сил резания. 2Эта цель достигается тем, что системаснабжена двумя детекторами со встроенными блоками усреднения, тремя аналоговыми ключами, блоком запоминания минимума блоком сравнения, имеющим заданную зону Б нечувствительности, дифференциальным усилителем, элементом совпадения, генератором прямоугольных импульсов, триггером и блоком управления мощностью, причем вход первого детектора со встроенным блоком усреднения подключен к выходу узкополосного фильтра с фиксированной настройкой частоты, а выход - к входу узкополосного перенастраиваемого фильтра, вход второго детектора со встроенным блоком усреднения соединен с выходом узкополосного пе 5 ренастраиваемого фильтра, а выход подключен к входам двух аналоговых ключей, при этом вход блока запоминания минимума подключен к выходу первого аналогового ключа, а выход - к опорным входам блока сравнения и дифференциального усилителя, причем входы сравнения блока сравнения и диф.ференциального усилителя подключены к выходу второго аналогового ключа, а выход блока сравнения связан через элемент совпадения с входом генератора пилообразного921782 напряжения, выход которого через включенные последовательно задающий генератор и усилитель мощности подключен к входу электромеханического преобразователя, кроме того, входы третьего аналогового клк)- ча связаны соответственно с выходами элемента совпадения и дифференциального усилителя, а выход через блок управления мощностью связан с входом усилителя мощности, прц этом вход генератора прямоугольных импульсов связан с выхолом генератора О пилообразного напряжения, а выход его через триггер связан соответственно с вхолами первого и второго аналоговых ключей, а также с входом элемента совпадения.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство состоит из задающего генератора 1, выходом полключенного к усилителю 2 мощности, который соелинен с электромеханическим преобразователем 3, генератора 4 пилообразного напряжения, упрдвляюще- зо го залаюшим генератором 1. Устройство также состоит из последовательно соединенных преобразователя 5 вибраций, узкополосного фильтра с фиксированной настройкой частоты 6 первого летектора со встроенным)блоком 7 усреднения, узкополосного пере- настраиваемого фильтра 8 и второго летекторд с интегратором 9. При этом генератор 4 пилообразного напряжения выходом подключен к узкополосному перецастраиваечому фильгру 8 и к входу генератора 10 прямоугольных импульсов.Устройство также солсржит три гер 11, три налоговых ключа 12 - 14, элемент 15 совцдлсния, блок 16 сравнения дифферецциальный усилитель 17. Опорцые входы двух послелних подключены через блок 18 запоми. 35 нния миццмх ма к выхолх аналогового ключа 12, а их сравнивюнице входы к выходу аналогового клк)чд 13. 11 ри этом входы ключей 12 и 13 соединяются с выходом детектора с интегратором 9, первый выхол триггера 11 подключен к управляющему входу аналогового ключз 12, а второй - к управляющему вхолу диалогового ключа 13 и к первому вхолу элемента совпадения, второй вя)л которого соелиняется с выходом блока 16, сравнения, а выход - со вхолоч 45 генератора 4 пилообразного напряжения и управляющим входом аналогового ключа 14.Выхол лифферецциального усилителя 17через диалоговый ключ 14 соединен со входом блок 19 управления мощностью, имеющего рччпыс здлзтчикц минимального и мак О симальцого значения могцнсстц возбуждения выход его соелццец с усилителем 2 мощности.Система рдоотает слелующцм образом.От задающего генераторачерез усилитель 2 моиг ности и электромеханический преобразователь 3 цд режущий инстручент наклдлываются ультразвуковые колебания, частота которых регулируется с помощью генератора 4 пилообразного напряжения. Возникающие в зоне резания волны виброакустической эмиссии регистрируются вибропреобразовдтелем 5, установленным на торце резца цли нд суцпорте, далее сигнал подется цд узкополосный фильтр с фиксированной настройкой частоты 6 со встроенным усилителем. Частота настройки фильтра 6 выбирается таким образом, что акустические сопротивления на этой частоте от залней грани режущего инструмента ло места установки вибропреобразователя 5 минимальны. Лмплитулная модуляция этой частоты несет информацию о силовых процессах на задней грани инструмента.Для вылеления огибаюгций сигнал с выхода узкополосного фильтра 6 подается на вход детектора со встроенныч блоком 7 усреднения. Так как основные циклические силы в радиальном направлении возникают на частоте возбуждения, то выделенная огибающая подается на узкополосной перенастраиваемый фильтр 8, частота настройки которого синхронизирована с частотой возбуждения генератора 1. Продетектировав сигнал с фильтра 8 с помощью детектора 9 со встроенным интегратором получаем напряжение, пропорциональное величине циклических сил нд задней грани.Поиск оптимальной частоты возбужления осуществляется по минимуму напряжения на выхоле детектора 9 со встроенным интегратором, цри перестройке частоты возбуждения - в пределах полосы пропускания электромеханического преобразователя 3.Синхронно с началом перестройки генератора 4 пилообразного напряжения генератором 1 О прямоугольных импульсов вырабатывается импульс, опрокидывающий триггер 11 в первое состояние, в котороч он открывает аналоговый ключ 12, пропускающий сигнал с выхода детектора 9 со встроенным интегратором на блок 18 запоминания минимума.С началом повторной перестройки генератора 4 пилообразного напряжения триггер 11 вновь опрокидывается и открывает второй аналоговый ключ 13. Напряжение с детектора со встроенным интегратором 9 через аналоговый ключ 13 поступает нд вход блока 16 сравнения, гле сравнивается с выходным напряжениеч блока 18 запоминания чиничума. При совпалении сравниваемых напряжений блок 16 сравнения посредством элемента 15 останавливает перестрой. ку генератора 4 пилообразного напряжения, так кдк систеча настроилась ца чдстотх возбуждения соответствующую минимальной величине циклических сил на залней грани инструмента.Следует отметить, что поскольку в про. цессе обработки меняются упругие свойства системы СГ 1 ИД, то это црцволит к изменению циклических сил на задней грани. )для поддерживания их на заданном уровне всистеме имеется контур регулировки мощности, работа которого заключается в следующем. На дифференциальный усилитель 17 с блока 8 запоминания минимума подается минимальное значение циклических сил и через аналоговый ключ3 - их текущее значение. Разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 17 поступает через аналоговый ключ 14 на блок 19 управления мощностью, в состав которого входят ручные задатчики максимального и минимального значений мощности, в пределах которых производится управление мощностью усилителя 2. За счет обратной связи по мощности текущее значение циклических сил а следовательно и сигнала на выходе детектора 9 с интегратором поддерживается постоянным, равным величине сигнала, находящегося в блоке 18 запоминания минимума.При большом изменении циклических сил, действующих на заднюю грань инструмента, для их поддержания на заданном уровне, потребуется мощность, выходящая за пределы, заданные в блоке 19 управления мощностью. В этом случае необходимо перейти на другую частоту возбуждения, которая при новых условиях будет оптимальной. Этот процесс происходит автоматически. Так как напряжение на выходе детектора 9 с интегратором при новых условиях уже не поддерживается равным напряжению в блоке 18 запоминания минимума, то сигнал на выходе блока 15 сравнения отсутствует, В результате этого снимается напряжение с управляющего входа генератора 4 пилообразного напряжения, который вновь перестраивается и процесс поиска оптимальной частоты повторяется. В процессе настройки на оптимальную частоту мощность возбуждения поддерживается средней между минимальным и максимальным уровнями, заданными в блоке 19 управления мощностью. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Применение предлагаемого устройства эффективно при обработке деталей на металлорежущих станках при чистовых, так и при черновых операциях. При этом для чистовых операций наиболее важным является повышение качественных показателей, а именно уменьшение величины шероховатостей и глубины деформированного слоя. Для черновых операций важно повышение стойкости инструмента обеспечиваемое этим устройством, так как черновые операции производятся при больших допустимых величинах износа по задней грани, а именно при большой площади контакта, когда радиальные движения инструмента вызывают значительные циклические силы, приводящие к усталостным разрушениям инструмента.Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства определяется повышениеч вречени стойкости режущего инструмента и повышением качества обрабатываемых деталей. Фгрлу.1 а зобретени.ч Самонастраивающаяся система управления процессом механической обработки, содержащая задак)1 ций генератор, установленный на заднем торце резца, преобразователь вибраций, выход которого подключен к цепи, включающий в себя узкополосный фильтр с фиксированной настройкой частоты, узкополосный перенастраиваемый фильтр генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с управляюшич входом узкополосного перенастраиваемого фильтра, усилитель мо 1 цности, соединенный своим выходом с электромеханическим преобразователем, связанным с резцом. от.шчающаяся тем, что, с целью повышения стойкости режу 1 цего инструмента за счет снижения циклических составляющих сил резания, она снабжена двумя детекторами со встроенными блоками хсреднения, тремя аналоговыми ключами, блоком запоминания минимума, блоком сравнения, имеющим заданную зону нечувствительности, дифференциальным усилителеч, элементом совпадения, генератором прямоугольных импульсов, триггером и блоком управления мощностью, причеч вход первого детектора со встроенным блокоч усреднения подключен к выходу узкополосного фильтра с фиксированной настройкой частоты, а выход - к входу узкополосного перенастраиваечого фильтра, вход второго детектора со встроенным блоком усреднения соединен с выходом узкополосного перенастраиваемого фильтра, а выход подключен к входач двух аналоговых ключей, при этом вход блока започинания минимума подкл 1 очен к выходу первого ана;1 огового ключа, а выход - к опорным входач блока сравнения и дифференциального усилителя, причеч выходы сравнения блока сравнения и дифференциального усилителя подключены к выходу второго аналогового ключа, а выход блока сравнения связан через элемент совпадения с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого через включенные последовательно задающий генератор и усилитель мощности подключен к входу электромеханического преобразователя, кроме того, входы третьего аналогового ключа связаны соответственно с выходам 1. элеменга совпадения и дифференциального усилителя, а выход через блок управления чошностью связан с вхг)- дом усилителя мощности, при этом вход генератора прямоугольных импульсов связан с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход его через триггер связан соответственно с входами первого и второго аналоговых клки 1 ей, а также с входом элечента свпадения.11 сточ ники и нфорч а 1 ш и,принятые во внимание при экспертизе 1 Лвтроков видстсльствСССРЛ.д 687782, к,1. Сз 05 В 18 ОО, 1978.ь Т. Юдакикас едакт аказ 2 4/5 ная,Лазаренко16ВНИИПпо113035, МФилиал ППП Состави геТехред А. БТираж,748Государственнлам изобретенква, Ж - 35,Патент, г. У инао КоррПодиого комитета ССий и открытийРаушская наб., джгород, ул. Проек ктор В. Синисное