Самонастраивающаяся система управления рабочим циклом поперечной подачи при врезном шлифовании

) 4 В ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИДЕТЕЛЬСТВ ТОР СКОМ ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Тольяттинский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР У 1204368, кп. В 24 В 51/00, 1984. (54) САМОНАСТРАИВА 1 ОЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ЦИКЛОМ ПОПЕРЕЧНОЙ ПОДАЧИ ПРИ ВРЕЗНОМ ШЛИФОВАНИИ (57) Изобретение относится к станкостроению и предназначено для автома тического управления размерами шпифуемых деталей и рабочими циклами поперечной подачи на врезных шлифовальных станках. Цель иэобретения - повышение точности и производительности, а также стабилизации качественных показателей обработки деталей за счет свойств самонастройки к изме нению режущей способности шлифовального круга и к вариации жесткости упругой системы. Система содержит датчик 1 припуска, эадатчики 12, 13 и 14 скоростей соответственно чистовой и черновой подачи быстрого отвода суппорта, задатчики 7 и 8 припусков соответственно на чистовуюобработку и выхаживание, исполнительные элементы 9, 10 и 11 соответственно привода черновой подачи,чистовой подачи и быстрого отводасуппорта, датчик 20 измерения ходашпифовального суппорта, нуль-органы,два преобразователя 3 и 22, В систему введены два дифференцирующих устройства 17 и 23, вычитающее устройство 16, блок 18 вычисления, блок 19измерения интервалов времени и блок24 памяти. При обработке детали сигналы с датчика 1 припуска и датчика20 измерения хода шлифовального суппорта передаются через преобразователи 3 и 22 в вычитающее устройство16, на выходе которого получаетсясигнал, пропорциональный величинерадиальной составляющей упругой деформации системы СПИД, Текущая величина упругой деформации используется для определения постоянной времени, автоматическая корректировка режима обработки производится в зависимости от величины постоянной времени. 2 ил.Изобретение относится к станкостроению и предназначено для автоматического управления размерами фуемых деталей и рабочими циклами поперечной подачи на врезных шлифовальных станках.Цель изобретения - повышение точности и производительности, а такжестабилизации качественных показатеУ лей обработки деталей за счет свойств самонастройки (адаптации) к изменению режущей способности шифовалього круга и к вариациям жесткости упругой системы. 15На фиг. 1 представлена Функциональная схема самонастраивающейся системы управления рабочим циклом поперечной подачи при врезо шл 1 овании, на Фиг, 2 - графики изменения 20 скорости поперечой подачи Ч, (Б) и скорости съема Ч(Б) в функции текущего припуска Б цри различных значениях постояццоц времени Процесса шлифования Т иллюстрирующие приноуцип действия системы.Система содержит датчик 1 прицуска, контролирующий текущий припуск детали 2 и соедицецньп последовательно с первым преобразователем 3, вы ход которого соединен с первьп входами первого, второго и третьего нуль-органов 4, 5 и 6. Вторые входы первого 4 и второго 5 нуль-органов подключены соответственно к затчикам 7 и 8 припусков ца чистовую обработку и ца выхаживание. Выходы нуль-органов 4-6 подключены соотве-; - ственно к,первым входам исполнительных элементов 9 и 10 привода чер новой и чистовой подачи и исполцительного элемента 11 быстрого отвода суппорта, вторье вхоЛы которых с,- иены с выходами задатчиков 12-14 скоростей черновой, чистовой подач и скорости быстрого отвода суппорта.Выходы исполнительных элементов 9-11 подключены соответственно к первому, второму и третьему входам механизма 15 привода поперечной подачи. Второй выход первого преобразователя 3 подключен к первому входу вычитающего устройства 16, а третий выход этого преобразователя - к входу первого дифференцирующего устройства 17, выход которого подключен к первым входам блоков 18 и 19 соответственно вычисления и измерения интервалов времени, вторые входы которых соедицены с выходом первого нуль-органа 4. Выход датчика 20 измерения хода шлифовального суппорта 21 через первый выход второго преобразователя 22 соединен с вторым входом вычитающего устройства 16, выход которого подключен к третьему входу блока 18 вычислений. Второй выход второго преобразователя 22 через второе дифференцирующее устройство 23 соединен с четвертым входом блока 18 вычислений. Выход блока 19 измерений интервалов времени подключен к пятому входу блока 18 вычислений, выход которого соединен с входом блока 24 памяти, первый и второй выходы которого подключены к третьим входам первого 4 и второго 5 нуль- органов соответственно.На фиг. 2 представлен в виде ломаной линии 25-26-27-28-29-30-0 график изменения скорости поперечной подачи Ч (Б) в функции текущего припуска в пределах одного рабочего цикла обработки детали. Он содержит этап чернового шлифования (линия 26-27) при постоянной скорости поперечной подачи Ч этап чистового шлифования при постоянной скорости поперечной подачи У (линия 28-29) и этап выхаживания (линия 30-0) при неподвижном суппорте поперечной подачи. Переключение с первого этапаца второй, а с второго на этап выхаживания производится при текущих значениях припуска Б, и Б соответ 2 с твео, сформированных с помощью первого 4 и второго 5 нуль-органов. Соответствующая этому рабочему циклу Ч(Б) кривая изменения скорости съема металла Чв функции текущего црипуска Б при острорежущем шпифо" вальцом круге и постоянной времени процесса шлифования То представлена кривой 25-31-32-33-34-0. При этом н конце рабочего цикла конечная скорость съема металла имеет заранееизаданное значение Ч, при котором обеспечивается требуемая шероховатость поверхности.Если шифовальный круг затупился, его режущая способность ухудшается, постоянная времени Т, возрастает и равна Т , ъ Т. При этом кривая изменения скорости съема металла Ч(Б) представлена кривой 25-35-32- -36-37-0. Скорость съема металла в конце шлифования вьппе заданной по145934сделать на основе решенИя дифференциального уравнения, описывающегопроцесс шлифования Соу1-е ) М 9 1 ф оу(3) Вычислить процесса шлиоперации дифЯ(Т), а именгде 525 вненияа5 г = 51 у 1 е- е ч) 1з 14 ,условиям шероховатости поверхности1 г 1 01Чъ Ч , что может привести к браку детали по этому показателю качества и, более того, скорость съема металла на участке чистового шлифования может превысить допустимую по условиям изменения микроструктуры металла - прижогов (участок 37-38) и по этому показателю деталь может оказаться в неисправном браке.Чтобы избежать брака и разброса по шероховатости в условиях изменения постоянной времени Т из-за иэоу менения режущей способности круга или жесткости упругой системьг шлифовального станка, автоматически производят переключение рабочего цикла с этапа черновой подачи на чистовую, с чистовой подачи на выхаживание, В частности, для рассматриваемой ситуации ухудшения режущей способности круга оба этих припуска увеличивают пропорционально текущему значению Ти они соответственно составляют (фиг.2) значения 5 у и 54.Таким образом, график изменения скорости поперечной подачи в реэуль" тате самонастройки рабочего цикла представлен в виде ломаной линии 25-26-39-40-41-42-0, а соответствующий ему график изменения Ч(5) в виде кривой 25-35-43-44-34-0. В конце обработки скорость съема металла Ч,щ равна заданному значениюЮпо условиям шероховатости.Система работает следующим образом.При обработке детали 2 информация о снимаемом припуске 5(й) преобразуется в электрический сигнал с помощью датчика 1 припуска и первого преобразователя 3. Одновременно с помощью датчика 20 и второго преобразователя 22 перемещение 5(1) шлифовального суппорта 21 преобразуется также в электрический сигнал. Электрические аналоги сигналов Б(й) и Я (С) поступают в вычитающее устройство 16, на выходе которого получается сигнал, пропорциональный величине радиальной составляющей упругой деформации Я(С) системы СПИДЯ (С) = Б, - Я(е) (1)Текущая величина упругой деформации Б 1(г) используется в предлагаемом устройстве для определения постоянной времени Т, . Это возможно С помощью уравнений (1) и (2) можно определить величину упругой де формации на первом этапе обработкидетали при скорости черновой подачи Ч 15 На основе (3) можно постоянную времени То фования, не прибегая к ференцирования сигнала 20 нос оу Я 1 величина упругого дефор мирования в момент времени С 1На точность определения Т больошое влияние оказывает погрешностьформы детали, которая велика на начальном этапе обработки. Поэтому впредлагаемом устройстве значение Тсопределенное согласно (4), испольорэуется только для коррекции припуска35на чистовое шлифование. Более точное определение постоянной временипроцесса шлифования Тоу осуществляется на этапе чистового шлифования соскоростью поперечной подачи Ч иэсй 40 45 где 5 г - величина УпРУгого ДефоРмирования в момент времени . Уравнение (5) позволяет определить 50 постоянную времени процесса шлифования Т, яа втором этапе обработки, т,. а; "ИЩ. Ыа -оу Б, - Ч ТДля уменьшения объема вычисленийпо выражениям (4) и (6) в предлагаемом устройстве предусмотрена процедура замены Ттекущим временем С ирешения с помощью блока вычисленийследующих систем уравнений: на начальномэтапе черновой подачи(7) в на следующем этапе чистового шлифо- вания 1414593 6(при срабатывании третьего нуль-органа б) практически не зависит от состояния затупления круга, что гарантирует стабилизацию качественных показателей обработанных деталей по точности диаметрального размера, по шероховатости и отсутствию приа оуф (8)1081, - Чс Т= е(БЯ- Чс где е - основание натурального логарифма,Текущее времяиизмеряется в блоке 19 измерения интервалов времени, работа которого синхроцизируется сигналами первого дифференцирующего устройства 17 (начало отсчета времени 1) и первого нуль-органа 4 (начало отсчета времени), Ицформация о текущих значениях времении С постунает ца пятый вход блока 18 вычислений, который осуществляет вычислительные операции по урав б нениям (7) и (8), Скорость поперечной подачи суппорта 21 определяется путем дифференцирования сигнала 8(С) вторым дифференцирующим устройством 23. Информация о значенияхскоростей Ч,и Ч поступает на четвертый вход блока 18 вычислений.Значения постоянной времеци Ту определяемые ца первом и втором этапах обработки и численно равные соответственно Тоу =и Тоу = э запоминаются блоком 24 памяти, откуда поступают в лиде корректирующего сигнала на выходы нуль-органов 4 и 5. Принципы автоматической корректировки режима обработки в зависимости от измеренной величины постоянной времени Твидны из фиг. 2. При острорежущем круге скорость съема металла в функции текущего припуска 4 Чц(Б) протекает в соответствии с кривой 25-3 1-32-33-34-0. При этом переключение скоростей поперечной подачи осуществляется при значениях припуска Я, и 5,50Затупление круга влечет за собой увеличение постоянной времени и траектория Ч(Б) идет при затупленном круге по кривой 25-35-43-44-34-0. Срабатывание нуль-органов 4 и 5 осуществляется в этом случае при значениях текущего припуска Б и 84 соответственно. Скорость съема припуска Ч. в момент окончания обработкиМ жогов,Формула изобретенияСамонастраивающаяся система управления рабочим циклом поперечной подачи при врезном шлифовании, содержащая датчик припуска, выходы которого связаны через первый преобразователь с первым, вторым и третьим нульоргацами, блок памяти, задатчик припуска на чистовую обработку, выход которого связан с первым нуль-органом, задатчик припуска на выхаживание, выход которого связан с вторым нуль-органом, связанные через соответствующие исполнительные элементы с механизмом привода поперечной подачи эадатчик скорости черновой подачи,задатчик скоростичистовой подачи и задатчик скорости быстрого отвода суппорта, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности ц производительности, а также стабилизации качественных показателей обработки деталей, в систему дополнительно введены датчик измерения хода шлифовальной бабки, связанный с вторым преобразователем, соединенное с выходом первого преобразова" теля первое дифференцирующее устройство, соединенное с выходом второго преобразователя второе дифференцирующее устройство, соединенное с выходами первого и второго преобразователей вычитающее устройство, блок вычислений, выход которого через блок памяти связан с входами первого и второго нуль-органов, а входы связаны с выходами первого дифференцирующего устройства, второго дифференцирующего устройства, вычитающего устройства, первого нуль-органа и выходом введенного в систему бло-ка измерения интервалов времени, при этом входы блока измерения интервалов времени связаны с выводами первого дифференцирующего устройства и первого нуль-органа, исполнительные элементы черновой подачи, чистовой подачи и быстрого отвода связаны соответственно с выхода первого, второго и третьего нуль - органов.1414593 Составитель А.СеменовТехред А.Кравчук актор А.Мотыль оши оррек тор Тираж 678 ное ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 035, Москва, Ж, РаушскПроектная 4 а ическое едпрнят г,од Закаэ 3820/13 Проиэводственно Подпиитета СССРткрытийнаб д, 4