Устройство для автоматического управления рабочим циклом врезного шлифования

)3ИЦ Цу;ц ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им, В. В. Куйбышева и Производственное объединение ГПЗ(53) 621.923.4(088.8)(54)(57) устРОЙство для АВТОмАТИЧЕ -СКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ЦИКЛОМ ВРЕЗНОГО ШЛИФОВАНИЯ, содержащееэлектродвигатель привода поперечной подачи шлифовального круга, датчик активной мощности привода шлифовального круга, связанный с первым сумматором, датчик диаметра шлифовального круга, связанный с вторым сумматором, вход которого также связан с задатчиком мощности чернового этапа шлифования, датчик припуска, связанный с третьим сумматором, вход которого также связан с задатчиком мощности чистового этапа шлифования, и релейный командоаппарат для включения электродвигателя привода подачи шлифовального круга, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности шлифовального станка и устранения динамической погрешности в отработКе задаваемой программы, оно снабжено аналоговой моделью электродвигателя, связанной с первым сумматором, включенным последовательно между датчиком активной мощности и первым сумматором, первым аналоговым ключом и устройством выборки-хранения, причем один из входов первого сумматора непосредственно связан с датчиком активной мощности и компаратором программы, вход которого соединен с дат-. чиком припуска, первый выход через релейный командоаппарат - с первым. аналоговым ключом, второй выход - с вторым аналоговым ключом, связывающим задатчик мощности чернового режима с третьим сумматором, третий выход с третьим аналоговым ключом, связывающим задатчик мощности чистового Ж режима с третьим сумматором, причем выход третьего сумматора соединенсумматором и блоком функци- рваав ональной связи вход которого соеди- ааае нен с выходом задатчика мощности чернового режима, а выход - с задатчи- Я ком скорости быстрого подвода, который через четвертый аналоговый ключ связан с управляемым силовым преобра- ффф зователем электродвигателя привода поперечной подачи шлифовального круга, причем второй вход управляемого силового преобразователя связан че- ф рез пятый аналоговый ключ с выходом блока коррекции, вход которого соединен с вторым сумматором, а также ьфЬ компаратором касания шлифовального круга с деталью, первый выход которого через ше той аналоговый ключ соединен с лампой визуальной индикации касания шлифовального круга с де" талью, а второй выход через седьмой аналоговый ключ - с блоком коррекции.Изобретение относится к станкостроению, конкретнее к автоматизациитехнологических процессов металлообработки на шлифовальных станках.Известно устройство для автомати"ческого управления рабочим циклом 5врезного шлифования, содержащее электродвигатель привода поперечной подачи шлифовального круга, датчики активной мощности привода шлифовальногокруга, задатчики мощности шлифования, связанные со схемой суммирования, и релейный командоаппарат длявключения электродвигателя приводаподачи 13.Устройство позволяет стабилизировать на заранее заданном уровне мощность шлифования, однако в нем некомпенсируются погрешности способаизмерения активной мощности шлифования, обусловленные нестабильностьюпараметров электрического напряже"ния, питающего электродвигатель привода щлифовального круга, что приводит к погрешностям в отработке задан"ных режимов шлифования. 25Цель изобретения - повышение производительности шлифовальных станков и устранение динамических погрешно" стей в отработке задаваемой программы.Поставленная цель достигается тем, 30 что устройство для автоматического управления рабочим циклом врезного шлифования, содержащее электродвигатель привода поперечной подачи шлифовального круга, датчик активной мощ ности привода шлифовального круга, связанный с первым сумматором, датчик диаметра шлифовального круга, связанный со вторым сумматором, вход кото рого также связан с задатчиком мощности чернового этапа шлифования, датчик припуска,связанный с третьим сумматором, вход которого также связан с задатчиком мощности чистового этапа шлифования, и релейный командо" аппарат для включения электродвигате" ля привода подачи шлифовального круга снабжено аналоговой моделью электродвигателя, связанной с первым сумматором, включенным последовательно между датчиком активной мощно 50 сти и первым сумматором, первым аналоговым ключом и устройством выборки- хранения, причем один из входов первого сумматора непосредственно свя" зан с датчиком активной мощности и 55 компаратором программы, вход которого соединен с датчиком припуска, первый выход через релейный командоаппарат - с первым аналоговым ключом, второй выход - с вторым аналоговым 60 ключом, связывающим задатчик мощности чернового режима с третьим сумматором, третий выход - с третьим аналоговым ключом, связывающим задатчик мощнос;ги чистового режима с третьим 65 сумматором, причем выход третьего сумматора соединен с вторым сумматором и блоком функциональной связи, вход которого соединен с выходом задатчика мощности чернового режима, авыход - с эадатчиком скорости быстрого подвода, который через четвертыйаналоговый ключ связан с управляемым силовым преобразователем электродвигателя привода поперечной подачи шлифовального круга, причем второй вход управляемого силового преобразователя связан через пятый аналоговыйключ свыходом блока коррекции, входкоторого соединен с вторым сумматором, а также компаратором касания шлифовального круга с деталью, первыйвыход которого через шестой аналого" вый ключ соединен с лампой визуальной индикации касания шлифовального круга с деталью, а второй выход через седьмой аналоговый ключ в . с блоком коррекции.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства управления рабочим циклом врезного шлифования.Предлагаемое устройство содержит электродвигатель 1 подачи шлифовального круга на обрабатываемую деталь, управляемый силовой преобразователь2, датчик 3 активной мощности, потребляемой электродвигателем шлифовального круга из питающей электрической сети, аналоговую модель 4 электродвигателя шлифовального круга, датчик 5 припуска металла, задатчик 6 мощности шлифования на чистовом этапе обработки, компаратор 7 программы, задатчик 8 мощности шлифованияна черновом этапе обработки, аналоговые ключи 9 и 10, суммирующее устройство 11, аналоговые ключи 12 и 13, задатчик 14 скорости быстрого подвода шлифовального круга к детали,блок 15 корректирующего устройства,суммирующее устройство 16, датчик 17диаметра круга, компаратор 18 начала чернового режима обработки, аналоговые ключи 19 и 20, лампу 21 визуальной индикации момента соприкосновения шлифовального круга с деталью, компаратор 22 момента соприкоснове-ния шлифовального круга с деталью, релейный командоаппарат 23, аналоговый ключ 24, устройство 25 выборки- хранения, суммирующее устройство 26 и блок 27 функциональной связи. Устройство работает следующим образом.ФДля организации рабочего циклаврезного шлифования устройство реализуетспособ управления процессом шлифования в функции текущего припускаметалла 9. Текущий припуск металла5 контролируется датчиком 5, выход,которого подключен на вход компара1 О выборки-хранения. Перед началом цикла обработки сигнал с выхода датчика 3активной мощности через аналоговыйключ 24 подается на вход устройства25 выборки-хранения, которое запоми 25 нает уровень мощности потерь холостого хода. Для устранения погрешностей измерения мощности шлифования, обусловленных быстротечными изменениямиамплитуд и вариациями частотногоспектра питающего электродвигателькруга сетевого напряжения, устройство дополнительно снабжено аналоговой 30 моделью 4 электродвигателя шлифоваль-З 5ного круга, реализующей передаточную функцию электродвигателя шлифоваль-, ного круга по каналу напряжения питания. Вход аналоговой модели 4 подключен к питающей электродвигатель 40 шлифовального круга электрической сети, а выход - на вход суммирующего устройства 26. На выходе аналоговой модели 4 формируется сигнал компенсации сетевых помех измерения мощно сти шлифования.При подходе шлифовального круга к детали релейный командоаппарат 23, управляемый через компаратор 7 датчиком 5 припуска металла, переключает аналоговый ключ 24, в результате чего на входы суммирующего устройства 26 подаются сигнал активной мощности шлифования с выхода датчика 3 активной мощности, сигнал уровня мощности потерь холостого хода с вы ,хода устройства 25 выборки-хранения и сигнал компенсации сетевых помех с выхода аналоговой модели 4. На выходе суммирующего устройства 26 имеет место сигнал, пропорциональный 60 мощности шлифования.Применение в устройстве аналоговой модели 4 позволяет полностью устранить динамические погрешности в от" работке задаваемой программы измене тора 7. На выходе компаратора l формируется требуемая для организации рабочего цикла последовательность сигналов, которые поступают на управяющие входы аналоговых ключей 9 и 10 и релейного командоаппарата 23. 5 Измерение мощности шлифования производится косвенно по активной мощности, потребляемой из питающей сети электродвигателем шлифовального круга с помощью датчика 3 активной мощности, вход которого подключен к питающей электродвигатель шлифовального круга электрической сети, а выход - к входу суммирующего устройства 26 и входу аналогового ключа 24, Для устранения погрешностей измерения мощности шлифования, обусловленная вариациями потерь мощности холостого хода в электродвигателе шлифовального круга,в предлагаемом устрой стве использован способ запоминания этих потерь с помощью устройства 25 ния мощности шлифования, вызванных колебаниями амплитуды и вариациями частотного спектра сетевого напряже ния, питающего электродвигатель шли" фовального круга. Сигнал с выхода суммирующего устройства 26 используется для отрицательной обратной связи по мощности шлифования на этапе черновой обработки детали (с этой целью он подается на вход суммируюего устройства 16) . Этот сигнал исользуется также и для управления омпараторами 18 и 22 1 с этой целью он подается с выхода суммирующего устройства 26 на входы компараторов 18 и 22 ), Компараторы 18 и 22 срабатьювают при двух разных заранее задаваемых оператором уровнях мощности шлифования. На этапе быстрого подвода шлифо" вального круга к детали аналоговый ключ 12 открыт, а аналоговый ключ 13 закрыт. При этом сигнал с выхода задатчика 14 скорости быстрого подвода подается на вход управляемого силового преобразователя 2, который своим выходом подключен на вход электродвигателя 1 подачи шлифовально" го круга к детали. Выход электродвигателя 1 подачи подключен к входу системы СПИД станок-приспособление- ,инструмент-деталь )При этом скоростьперемещения шлифовального круга на деталь на этапе быстрого подвода устанавливается в функции величины мощ,ности шлифования на этапе черновогошлифования с помощью дополнительногоблока 27 функциональной связи, входкоторого подключен к выходу задатчика 8 мощности шлифования на этапе чернового шлифования, а выход - к входузадатчика 14. Блок 27 устанавливаетмежду скоростью быстрого подвода шлифовального круга к детали и величиной задаваемой мощности шлифования . на этапе чернового шлифования линейную зависимость, параметры которой определяются экспериментально исходя из конкретных характеристик системы СПИД. Применение блока 27 функциональной связи позволяет значительноповысить показатели качества переходного процесса в устройстве в момент переключения системы управления с режима быстрого подвода на черновую обработку, что, в свою очередь, позволяет при стабилизации качественных показателей обработки изделия значительно увеличить скорость перемеще" ния шлифовального круга к детали на этапе быстрого подвода.Таким образом, применение блока 27функциональной связи позволяет повысить производительность шлифовального станка.На этапе чернового шлифования осу"ществляется стабилизация мощностишлифования, уровень которой заранееназначается задатчиком 8 по предель 1105294ной стойкости шлифовального круга или минимуму приведенных затрат и автоматически корректируется по мере изменения относительного диаметра шлифовального круга за счет подачи на вход задатчика 8 сигнала с выхода 5 датчика 17 диаметра круга.Начало чернового этапа обработки фиксируется датчиком 5 припуска. При этом компаратор 7 замыкает аналоговый ключ 10 и сигнал с выхода за датчика 8 через суммирующее устройство 11 подается на вход суммирующего устройства 16, на другой вход которого поступает сигнал мощности шлифования с выхода суммирующего устРойства 5 26, При этом сигнал с выходасуммирующего устройства 26 достигает величины, при которой срабатывает компара 1 тор 18, который замыкает аналоговый ключ 13 и размыкает аналоговый ключ 12. Таким образом, на вход управляемого силового преобразователя 2 поступает сигнал с выхода блока 15 корректирующего устройства, на вход которого поступает управляющий сигнал с выхода суммирующего устройства 16, при этом организуется система стабилизации мощности шлифования на черновом этапе обработки. Компаратор 22 срабатывает в первоначальный момент соприкосновения круга с де" талью, При этом аналоговый ключ 20 замыкается и выдает команду на лампу 21 визуальной индикации начала врезания шлифовального круга в деталь Аналоговый ключ 19 также замыкается, подавая сигнал команды с выхода компаратора 22 на вход блока 15 корректирующего устройства. При вариациях режущей способности шпифовального круга и жесткости упругой системой 40 СПИД между моментами срабатывания компараторов 22 и 18 будет различ" ное время. Это время используется для автоматической перестройки параметров корректирующего звена в бло ке 15 с таким расчетом, чтобы сохранить показатели переходного процесса в системе стабилизации мощности в момент переключения программы с быстрого подвода на рабочую подачу не О зависимо от величины постоянной времени объекта. Это позволяет, сохранив показатели качества переходных процессов на уровне, достижимом известными устройствами, назначить ско. рость перемещения шлифовального круга на деталь на этапе быстрого подвода на максимальном по стойкости шли-,фовального круга уровне.Применение в устройстве блока 27функциональной связи и компаратора 22повышает производительность шлифовальных станков, при стабилизации качественных показателей обработки деталейвследствие значительного увеличенияскорости быстрого подвода шлифовального круга к детали,Момент начала цикла чистовой обработки фиксируется датчиком 5 припуска.При этом компаратор 7 размыкает аналоговый ключ 10, и замыкает аналоговый ключ 9. При этом сигнал с выходазадатчика 6 мощности шлифования начистовом этапе обработки поступаетна вход управляемого силового преобразователя 2. Задатчик 6 формируетэкспоненциально изменяющийся сигналзадания величины мощности шлифованияна участке чистового шлифования, чтопозволяет оптимизировать режим шлифования по минимуму машинного времени. По окончании чистового шлифования, что также Фиксируется датчиком 5 припуска и включенном на его выход компаратором программы 7 устройство приходит в исходное состояние, и после поступления новой детали рабочий цикл врезного шлифования автоматически повторяется.Значительное увеличение скорости перемещения шлифовального круга к детали на этапе быстрого подвода, ставшее возможным в результате применения блока функциональной связи и компаратора, фиксирующего момент касания шлифовальным кругом детали, повэоляет увеличить производительность шлифовального станка в 1,5-2 раза, повысить производительность труда обслуживающего персонала на 30 и снизить норму обслуживания наладчика на 15-20. Уменьшение динамических погрешностей в отработке задаваемой программы рабочего цикла врезного шлифования, достигаемое вследствие применения аналоговой модели электродвигателя шлифовального круга позволяет при стабилизации на заданном уровне качественных показателей обработки деталей снизить в условиях реального изменения сетевого напряжения в цехах со шпифовальными станками на 20-40 количество брака.1105294 оставитель А.Сем екред Ж. Кастелеви Редактор Л. Пчелы Заказ 5434/ П "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 илиал Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобре 3035, Москва Ж7ного комний и отРаушска а Корректор Е. Сирохман Подписноеета СССРытийнаб д, 4/5