Устройство для управления металлорежущими станками

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 1364438 и 4 В 23 ЛЕ(57) Изобретение лению металлорежущ частности к упра температуры реза использовано для равления при одн несколькими инст раввтносится к ими станка ичине быть ению п ож и автоматичес временной о ументами. Ц работке ль изоб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(56) Патент Великобритании У 121186 кл. С 3 В., 1970.Авторское свидетельство СССР У 996172, кл. В 23 Я 15/06, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВ НИЯ МЕТАЛЛОРЕВУЦИМИ СТАНКАМИ ретения - повышение надежности и быстродействия за счет исключения многоканальных блоков и повышения коэффициента усиления контура регулирования. Устройство содержит естественные термопары типа резец - деталь, блок задатчиков термо-ЭДС, блок сравнения, компаратор, блок коррекции, ключ, привод, задатчик скорости привода, Сигнальные входы блока управляемых усилителей соединены с выходами естественных термопар типа резец - деталь, управляющие входы " с выходами задатчиков термо-ЭДС, а выходыс входами блока выделения максимума. К выходу блока выделения максимумаФ подключены первые входы блока сравнения и компаратора, вторые входы которых соединены с источником опорного напряжения, выход блока сравне- С ния соединен с входом блока коррекции, а выход компаратора - с управляющим входом ключа. 3 ил, 1364438Изобретение относится к управлению металлорежущими станками, в частности к управлению по величине температуры резания, и может быть использовано для автоматического управления при одновременной обработке несколькими инструментами.Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия за счет исключения многоканальных блоков и повышения коэффициента усиления контура регулирования.На фиг, 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональ-ная схема блока управляемых усилителей; на фиг. 3 - функциональная схема блока выделения максимума.Устройство содержит блок 1 управляемых усилителей сигнала термоЭДС, сигнальные входы которого подключены к соответствующим режущиминструментам 2 и обрабатываемой детали 3, управляющие входы - к выходам блока 4 задатчиков термо-ЭДС,а выходы - к входам блока 5 выделения максимума, к выходу которогоподключены первые входы блока 6 срав.нения и компаратора 7, вторые входыкоторых соединены с выходами источника 8 опорного напряжения, Выходблока 6 сравнения соединен с входомблока 9 коррекции, а выход компаратора 7 - с управляющим входом ключа 10.Выход блока 9 коррекции соединен спервым входом ключа 10, второй входкоторого соединен с выходом задатчика 11 скорости привода, а выход - свходом привода 12, выход которогосоединен с объектом 13 управления(шпинделем 14 станка, в котором закреплена обрабатываемая деталь 3).Блок 1 управляемых усилителей(фиг. 2) содержит дифференциальныеусилители 15, выходы которых соединены с входами усилителей с переменным коэффициентом усиления, выполненных в виде цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) 16, включенныхв цепь обратной связи операционныхусилителей 17. Выходы усилителей 17являются выходами блока 1 управляемых усилителей,Устройство работает следующим образом.До начала процесса резания, когдани один из режущих инструментов невошел в контакт с обрабатываемой деталью 3, термо-ЭДС естественных тер П (дП максо и переходит в состояние логической1 "1" при условии(2) и , дП где По - сигнал источника опорного20 напряжения;П ч.макс- сигнал на выходе блока выделения максимума,Величина коэффициента р обычнопринимается равной 0,5-0,7. Ключ 1025 работает таким образом, что при сигнале логического "О" на его управляющем входе он находится в положении 11 и скорость привода 12 определяется сигналом на выходе задат 30 чика 11 скорости привода,В случае начала процесса резанияхотя бы одним режущим инструментом2 на выходе соответствующего -гоканала блока 1 управляемых усилиЗ 5 телей появляется сигнал, отличный отнуля.При электрической схеме включенияЦАП 16, приведенной на фиг. 3, выходной сигнал усилителя 17 определя-40 ется выражением ПьУ Л У,ф31(3)- постоянный коэффициент- термо-ЭДС д-й естественной термопары типа резецдеталь;П - выходной сигнал х-го ка 3нала блока 4 задатчиков 50 термо-ЭДС.Если выполняется условие (2), навыходе компаратора 7 появляется сигнал логической " 1", ключ 10 переходит в положение 1 и включает контур 55 регулирования термо-ЭДС естественных термопар типа резец"- деталь.В процессе резания на выходахблока 1 управляемых усилителей могубыть различные уровни сигналов П,мопар типа резец - деталь равны нулю, сигналы на выходе блока 1 управляемых усилителей, а следовательно и сигнал на входе блока 5 выделения максимума также равны нулю, В этом случае сигнал на выходе компаратора 7 равен логическому "О", так как он находится в этом состоянии при ус ловии= ПУ мс который подается на первый Квход блока 6 сравнения, Сигнал свыхода блока 6 сравнения, равный где К,.(6)ф ЗфКив - коэффициент передачи объекта 1управленияТермо-ЭДС на выходе 1-й естественной термопары типа резец - деталь может быть представлена в. виде степенной зависимости 15 Е,=Спвф(7) где пав, - частота вращения привода;Х и С - постоянные коэффициенты.В условиях равновесия замкнутогоконтура регулирования передаточныефункции объектов 13 управления иблока 1 управляемых усилителей можнозаписать следукпцим образомкдЕ. пав,о Е вК = ( - -) ХС --- =Х --- (8)иР дп о пдво пдв.о0 У КЧУ(10) (11) Е = ЕфПв; Кьв Егде Е . - термо-ЭДС .-й естественной345 термопары типа резец - деталь;К - коэффициент передачи блока4 задатчиков термо-ЭДС,подставляем выражения (8) и (9) в ра венство (5): Е 3 К УК К хР и и дв. О КГЬЕь К УУ- К Х - - ---пдв.Квв .Из выражения (12) следует, что коэффициент усиления разомкнутого контура не зависит от заданного значения уставки термо-ЭДС. подается на вход блока 9 коорекции и далее - на привод 12, в результате происходит стабилизация на заданном уровне термо-ЭДС более нагруженного инструмента. Термо-ЭДС остальных инструментов в это время меньше или равна заданному значению.В процессе обработки детали из-за изменения диаметра обрабатываемой поверхности, припуска, подачи, а также выхода отдельных инструментов из процесса резания и вступления других, более нагруженных по температурным условиям, за счет блока 5 выделения максимума происходит ав- , 25 томатическое переключение на канал наиболее нагруженного инструмента.Окончание процесса обработки детали и выхода последнего инструмента из зоны резания приводит к формиро ванию на выходе компаратора 7 уровня логического "О", ключ 10 переходит в положение 11 и скорость привода 12 определяется сигналом на выходе задатчика 11 скорости привода.Для обеспечения устойчивости замкнутого контура регулирования синтез передаточной функции блока коррекции выполняют исходя из максимально возможного коэффициента усиления разом кнутого контура, что приводит к снижению быстродействия устройства при коэффициентах, меньших максимального. Для повышения быстродействия устройства уменьшают диапазон изменения коэффициента усиления разомкнутого контура, не изменяя его верхнего предельного значения, Уменьшение диапазона изменения в и раз приводит. к повышению в и раз быстродействия устройства.Коэффициент усиления разомкнутого контура регулирования устройства опре= деляется произведением коэффициентов передачи отдельных блоков. Поскольку кроме объекта 13 управления и блока 1 управляемых усилителей все остальные блоки имеют постоянные коэффициенты передачи, коэффициент усиления разомконтура можно записать в ви - коэффициент, равный произведению постоянных коэффициентов передачи отдельнык. блоков устройства;в ,коэффициент усиления блока 1 управляемых усилителей, равный13Таким образом, включение блока 1 управляемых усилителей позволяет уменьшить диапазон изменения коэффициен-, та усиления разомкнутого контура, и, тем самым, повысить быстродействие устройства в 2-3 раза так как максимальный диапазон изменения уставки термо-ЭДС равен 3). Формула изобретенияУстройство для управления металло- режущими станками, содержащее естественные термопары типа резец - де-. таль, соединенные с блоком усилителей, задатчики термо-ЗДС, задатчик скорости, связанный посредством ключа с приводом вращения шпинделя, блок сравнения, блок коррекции и компара" тор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,64438что, с целью повышения надежностии быстродействия, устройство снабженоблоком выделения максимума, входы ко 5торого соединены с выходом блока усилителей, выполненных управляемыми,сигнальные входы которых соединеныс выходами естественных термопар типарезец - деталь, а управляющие входы - с выходами задатчиков термо-ЭДС,причем входы блока сравнения связаныс выходом блока выделения максимумаи введенным источником опорного напряжения, а выход - с блоком коррек 15 ции, который посредством ключа связан с приводом вращения шпинделя,входы компаратора соединены с источником опорного напряжения и с выходом,блока выделения максимума, а выход - ,с управляющим входом ключа,