Способ управления точностью перемещения

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к вопросам эксплуатации кинематических передач приводов металлорежущих станков, и предназначено для управления5функционированием привода перемеп 1 ений цутем диагностирования диссигативных свойств фрикционного конакта.10Целью изобретенияявляется повыпение точности перемещения и эффективности Функционирования фрикционЙого контакта за счет оперативногоанализа его динамического качества.На фиг, 1 изображена схема, реаюизующая предлагаемый способ, нафиг. 2 - логарифмические амплитудЙо-частотные характеристики фрикионного контакта.Управление точностью перемещеия может быть реализовано, например, устройством, содержащим вибатор 1, который установлен на,олзуне 2 и питается от генератора 25датчик 4 вибраций, установленй в зоне фрикционного контакта,браэованного ползуном 2 и направяющычи 5, при этом выход генераора 3 электрически соединен с вхоом усилителя б, Фильтра 7 низкойастоты и блока 8 скалярного умножения, второй вход блока 8 скалярногоумножения соединен с датчиком 4 вибраций, выходы усилителя 6 и фильтра 7экой частоты подключены к первому35Гйку 9 нормирования, выход которогосоединен с входом второго блока 1 Ойормирования,другой вход второго блоа 10 йормирования соединен с выходом40блока 8 скалярного умножения, выходвторого блока 10 нормирования соедиНен с входом блока 11 управления,. Выход кбторого соединен с "регулирующим элементом 12, например, дроссельИо-распределительного типа, которыйрегулирует давление масла в гидроопоре 13 ползуна 2,Сущность изобретения базируется наособенностях динамической характеристики упругой системы фрикционногоконтакта и взаимодействия различныхвоздействий на элементы динамическойсистемы. Система фрикционного контакта относится к категории принципиаль"но неустойчивых, При отсутствии регулярных внешних возмущений возникаютфрикциоиные колебания. Случайное воздействие изменяет силу трения, что 20 приводит к изменению контактной деформации и соответственно упругой силы привода и диссипативных свойств фрикционного контакта. Область факторов, влияющих на динамическое качество и определяющих характеристику фрик" ционного контакта (упругий, пластический, вязкий, гидродинамический, меха" ннческий, межмолекулярное взаимодействие), нашла свое отображение в логарифмической амплитудной характерис" тике фрикционного контакта, Так, при наличии жидкостного трения приложенная нагрузка изменяется пропорцио" нально скорости, при этом частота соб. ственных колебаний (Гр) изменяется по амплитуде, что свидетельствует о наличии в системе диссипации (например, демпФирования). Таким образом, изме" .нение импеданса нагрузки в области фрикционного контакта вызывает преобразование процесса упругого взаимодействия в диссипативный, что характеризуется затуханием амплитуды собственных колебаний (фиг. 2,6), и при этом уменьшается добротность контура фрикционного контакта, настроенного на частоту собственных колебаний (фиг. 2, кривая П)Следовательно, измеряя в каждый конкретный момент времени разницу амплитуд собственных колебаний по отношению к амплитуде возбуждаемых извне колебаний в частотном диапазоне Гр + 0,5 Гр и в амплитудном диапазоне (0,70,9) Аш, т.е. не превышающем амплитуду собственных шумов системы Аы, получают диагностирующий сигнал, свидетельствующий о динамическом качестве фрикционного контакта, о его диссипативных свойствах и, подавая его в блок управления, управляют силой нормального давления в контакте, что в свою очередь приводит к достижению требуемой точности.Граничные значения амплитуды налагаемых вибраций и частоты обусловленны целью изобретения и обеспечением низкого уровня энергозатрат, а также техническими возможностями егореализации.При амплитуде налагаемых вибраций ниже уровня 0,7 от уровня шума реального процесса контактироаания предлагаемый способ не позволяет повысить точность перемещения, что обусловлено недостаточным уровнем сигнала, получаемьм из зоны контакта, и в резуль 1425043тате этого отсутствием реагированиясистемы.Увеличение амплитуды более уровня 0,9 от уровня шума ведет к увеличению энергозатрат при реализацииспособа и не позволяет повысить точность, так как в этом случае имеетместо реагирование системы случайнымобразом,Предлагаемый частотный диапазонобусловлен динамически активным частотным диапазоном собственных колебаний упругой системы фрикционногоконтакта.Сужение предлагаемого частотногодиапазона ведет к необходимости весьма точного экспериментального определения собственной частоты колебаний каждого фрнкционного контакта1 в упругой системе того или иногообъекта), а расширение диапазона нецелесообразно вследствие увеличениявремени, требуемого для сканированияв этом частотном диапазоне, и, в конечном счете, снижения эффективностиспособа.Управление точностью перемещениязаключается в следующем.Измеряют собственную частоту фи амплитуду шума Аш динамической системы фрикционцого контакта,В зоне фрикционного контакта между ползуном 2 и направляющими 5 возбуждают вибратором 1, который питают,например, от генератора 3 качающейсячастоты, колебания в частотном диапазоне ГрФ 0,5 Гр при амплитуде (0,70,9) А.Измеряют сигнал А с выхода датчикавибраций 4, например, пьезоэлектрического типа, установленного в зонефрикционного контакта, и подают навход блока 8 скалярного умножения.Измеряют сигнал В, характеризующий колебания, возбуждаемые вибратором 1 в зойе фрикционного контакта,подают его также на другой вход блока 8 скалярного умножения.В блоке 8 осуществляют операциюскалярного умножения, посредствомчего выделяют сигнал С как реакциюфрикционного контакта на внешнеевозбуждение, обусловленное функционированием вибратора 1,Нормируют сигнал В по среднемууровню в первом блоке 9 иармирования, предварительно усилив его в усилителе б с регулируемым коэффициентом усиления и выделив средний уровень сигнала В в фильтре 7 низкойчастоты,Далее осуществляют операцию нор 5мирования сигнала С, характеризующего реакцию фрикционного контактана ьнешнее возбуждение, по отношению к нормированному по среднему10 уровню сигналу В во втором блоке 10нормирования, на входы которого подают указанные сигналы.сПосредством второй операции нормирования в блоке 20 выделяют сиг 15 нал Р, характеризующий динамическоекачество и диссипативные свойствафрикционного контакта в реальноммасштабе времени.По изменению диагностирующего сигнала Э диагностируют диссипативныесвойства фрикционного контакта и управляют величиной силы нормального.давления во фрикционном контактемежду ползуном 2 и направляющими 5,25 подавая сигнал Р в блок 11 управления, и посредством входного сигнала из блока 11 управляют регулирующим элементом 12, например давлением масла в гидроопоре 13 фрикционЗ 0 ного контакта, таким образом, что изменение сигнала Э обуславливает соответствующее изменение давления .масла в гидроопоре 13.П р и м е р. С целью повышения35точности перемещения по предлагаемому способу ползуна токарного станка УТ 16 ФЗ с ЧПУ типа "Луч" и модернизированным устройством подачимасла в гидроопоры ползуна исполь 40 эована установка, содержащая следую щие блоки: стойка управления вибратором СУПВ,1 А, вибратор типаВЗД, акселерометр типа ИС,усилитель, фильтр низкой частотыз блок45 скалярного умножения, а также блокинормирования, выполненные в качестве делителей.Сканирование в частотном диапазоне Гр 10,5 Гр осуществлялось вручную,Точность останова измерялась индикатором часового типа ИЧ.В таблице показано влияние амплитуды возбуждаемых вибраций на точность перемещения,55 Фо рмула из обретения Способ управления точностью перемещения преимущественно в подвижных элементах приводов металлорежущих1 ООЗ еакция систеЫ 9,0 509,0 60 Система не реагируна возмущения 6 е 70 8 0 истема управляет 80 60 90 0 00 8,5 100 9,5 11 Система случайнымобразом реагируетна возмущения 12 То же 12 13 е. Измерпри с ползу реаль 00 и ения осуществлялиськоростн движенияна 50/мнн, амплитуданого процесса равнаВ,иечан 1425Станков, заключающийся в наложении .;вибраций в направлении, перпендикулярном плоскости скольжения, о т л и-а в щ и й с я тем, что, с целью овыеения точности перемещеНия и зф"5 ктнвности функционирования фрик онного контакта за счет оператив" ого анализа его динамического каества; вибрации возбуждают с амплиудой, не превьввавщей амплитуду ауа реального процесса контактировая при соотноаеннн А(0,70,9)А де А " амплитуда возбуждаемых вибций, Аш - амплитуда шума реального роцесса контактирования, в частотном1 Аиплитуда Точность А возбуждае- останова А алых колеба ползуна, ний мВ мкм 043диапазоне от 0,5 Гр до 1,5 Гу 1 где Г - собственная частота системы, при этом измеряют амплитуду вынужденных колебаний, системы, выделяют рЕакцню системы на внешнее возмущение, нормируют полученный сигнал относительно нормированного по среднему уровню сигналу возбуждения и по изменению нормированного выходного сигМа"ь ла определяют диссипативиые свойства фрикционного контакта, с учетом которых управляют величиной силы нормального давления во фрикцнонном кон- такте, например, давлением масла в гидроспоре.1425043 8 цЮ авиа Ьсаиаа р Фиайета СС ВНИИПИ и 113035, крыт наб. водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4