Устройство управления точностью на металлорежущем станке

1) Заявитель мени 50 етия Великой Октябрьской революции(5 Й) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ НА ИЕТАЛЛОРЕЖУЩЕИ СТАНКЕИзобретение относится к области" автоматического управления металло" режущими станками и предназначено для определения состояния системы СПИД, для управления точностью и конт;роля процессом обработки.Известно устройство для управ- . ления процессом обработки, содержащее датчик вибраций, подключенный: через усилитель и полосовые фильт" ры к приводу подач, блок управления и датчик силового параметра, подклад ценный к блоку управления приводомподач ИНедосгатком этого устройства,яв 5 ляется то, что управление режимом работы станка осуществляется только в момент Формирования выходного сйгнала, что значительно снижает точность управления процессом обработ" ки. Целью изобретения является повышение точности при механической об"работке на металлорежущих станках. Цель достигается тем, что уст". ройство снабжено согласующим блоком подключенным входом к выходу датчика вибраций, а выходом к полосовому фильтру, последовательно включенными усилителем, детектором, регулируемым полосовым фильтром с двумя вхо.дами, аналоговым ключом, блоком поиска экстремума, аналоговым запоминающим устройством блоком срав" нения, причем один из выходов регу" лируемого полосового Фильтра подклю", чен напрямую к блоку сравнения, а входы аналогового ключа и запоминающего устройства - к блоку управления интегратором, соединяющим вы" ход усилителя с его входом, двумя логическими элементами И, входы которых подключена к выходу блока сравнения, генератором пилообраз" ного напряжения, подключенным своим входом к блоку управления, а выходом к регулируемому полосовому фильтру, двумя цепями управления, содержа3 91щими последовательно соединенныеанаг 1 оговые ключи и запоминаниеустройства с одним дифференциальнымусилителем, выход которого подключен к блоку управления приводомподач, причем выход генератора пилообразного напряжения подключен квходам аналоговых ключей, к которымподключены соответственно выходылогических элементов И,На чертеже представлена блоксхема устройства.Изобретение базируется на осо"бенностях динамической характеристики упругой системы по отношениюк процессу резания; изменение жесткости, при прочих неизменных условиях, приводит к вариации собственныхчастот тех контуров упругой системыстанка по отношению к процессу резания, которые определяются деталью.Например, при работе на автоматизированном оборудовании при обработкедеталей типа валов текущие значенияжесткости изменяются при переходеот одной детали к другой в связи снестабильностью работы зажимногоустройства и других Факторов.В процессе обработки из сложнойпространственной системы станка необходимо выделить лишь составляющие внаправлении основного Формированияпогрешности, т.е. необходимо определить изменение частоты колебательных контуров упругой системы станка по отношению к силам, действующимв отжимающем направлении. Такимисилами являются переменные составляющих сил, действующим на заднюю граньинструмента. Для выделения композиционных составляющих движений, свя"занных с процессом обработки на задней грани инструмента, рассматривается связь между силами, действующимина инструмент с сигналом колебатель",ных скоростей, измеренных, например,на свободном торце резцедержавки,и находят такие частотные диапазоны,,. где имеется минималное отношениеакустического сопротивления междузадней гранью инструмента и точкойустановки измерительного преобразователяовиброакустической эмиссии,к акустическим сопротивлениям междудругими гранями и этой же точкой.Аанализируя частотный состав амплитудной модуляции, определяющейсяконтактированием задней грани инст 30 оИЛогический элемент И 14 связан с входом аналогового ключа 17, выход которого через аналоговое запоминающее устройство 39 соединяется с вхо" дом дифференциального усилителя 20. Логический элемент И 13 связан с вхо" дом аналогового ключа 18, выход которого через аналоговую память 21 сов" диняется с входом дифференциального,Ф 8022 4румента с деталью, определяют текущее значение жесткости детали, таккак движение инструмента относительно детали осуществляется в основномна собственных частотах упругой системы, станка по отношению к процессурезания, а девитация собственных частот определяет текущее значение жесткости.1 в Устройство содержит .режущий инструмент 1 виброакустическим датчиком2, установленным на торце резца.Выход датчика 2,связан посредствомсогласующего блока 3 и полосового 1 фильтра 4 с усилителем 5 с регулируемым коэффициентом усиления, выходкоторого связан с интегратором 6, соединенным с вторым входом усилителя 5и с детектром 7, выход которого под"ключен к регулируемому полосовомуфильтру 8. Один выход регулируемогополосового Фильтра 8 подключен к вхо,",ду аналогового ключа 9 выход которогочерез блок поиска экстремума 10 ианалоговое запоминающее устройство.11 соединяется с одним входом блока12 сравнения, второй вход блока 12сравнения соединен с выходом регули"руемого полосового фильтра 8, а выход соединяется с входом логическогоэлемента И 13 и с входом логическогоэлемента И 14.Блок 15 управления имеет несколько выходов, первый из которых соеди".няется с входом усилителя 5, второйвыход - с входом аналогового ключа9 и входом аналогового запоминающего устройства 11, третий и четвертыйвыходы - с входами логических элементов И 13 и 14, а пятый выход - свходом генератора 16 пилообразногонапряжения. Первый выход генератора16 пилообразного напряжения соединя"ется с регулируемым полосовым фильтром 8, второй выход генератора 16соединяется с входом аналоговогоключа 17, а третий выход генератора16 подключен к входу аналогового ключа 18.15 9усилителя 20, выход которого под-ключается к входу блока 22 управления приводом подач, выход блока 22управлениФ соединяется с входом при"вода подач станка 23. Второй входблока 22 управления приводом подачсоединяется через согласующий усилитель 24 с выходом датчика 25 силырезания, который устанавливается нарежущий инструмент,При включении, привода подач станк а 23 осуществляется обработка детали режущим инструментом 1, вследствие чего возникают вибрации, которыерегистрируются датчиком 2. Сигналс него последовательно поступает всогласующий блок 3, полосовой фильтр4, где происходит выделение гармо".ник акустической эмиссии, в усили,"тель 5 с регулируемым коэффициентомусиления, коэффициент усиления кото"рого изменяется в зависимости отпараметров режимов резания,и задает ся блоком 15 управления. Выделеннаягармоника нормируется пь своему интегральному уровню с помощью усили"теля 5 с регулируемым коэффициентомусиления и интегратором 6 и поступает в детектор 7, где выделяется ее,огибающая, и сигнал с детектора 7поступает в регулируемый полосовойфильтр 8, который перестраивается отсигнала поступающего с выхода гене"ратора 16 пилообразного напряжения.Выделение частоты наибольаего уров ня и слежение за ее девитацией осу" , ществляется следующим образом,С блока 15 управления поступает1 сигнал на открытие аналогового ключа 9, на включение аналогового запоми" нающего устройства 11 и запуск гене" ратора 16. Полосовой Фильтр 8 начинает саморегулироваться, и сигнал с него через аналоговой ключ 9 и блок поиска экстремума 10 поступает в аналоговое запоминающее устройство 1. После настройки полосового фильтра 8 во всей полосе обзора на аналоговом запоминающем устройстве 11 будет зафиксирована амплитуда частоты максимального уровня. Затем блок 15 ущавления вновь подает сигнал на. запуск, генератора 16, на логический элемент И 13 и на управляющий аналоговый ключ 18. При регулировании полосового Фильтра 8, в случае появления на его выходе сигнала, равного по амплитуде величине сигнала, находящегося в 18022 6запоминающем устройстве 11, блок срав.нения 12 подает сигнал на логическийэлемент И 13 и включает аналоговыйключ 18, который подает сигнал с ге"нератора 16 в аналоговую память 21.Так как напряжение на выходе гене"ратора 16 однозначно связано с час"тотой фильтра 8, то значение напряжения, находящегося аналоговой1 О памяти 21, соответствует значениючастоты, имеющей максимальный уровень,После этого блок 15 управлениявновь подает сигнал на запуск гене-.м ратора 16, ключ 9,и аналоговое запоминающее устройство 11, в котором вновьзапоминается амплитуда частоты мак". симального уровня. В следующий тактблоком 15 управления подается сигнал2 ю на логический элемент И 14 и на запуск генератора 16, и при совпаденииамплитуды сигнала, поступающего с полосового Фильтра 8 с амплитудой сигнала частоты максимально уровня, на 2 ходящегося в устройстве 11, блоксравнения 12 подает сигнал на логический элемент И 14, который выда"ет сигнал на открытие аналоговогоключа 17, и величина напряжения геВ нератора 16 запоминается в аналоговом запоминающем устройстве 19.Пьследение два такта постоянноповторяются и таким образом в устройстве 19 постоянно находится величина напряжения генератора 16,соответствующая текущему значениючастоты максимального уровня,На вход дифференциального усилителя 20 поступает напряжение сзапоминающего устройства 19 и аналоговой памяти 21 пропорционально об"раэцьвому и текущему значениям частотымаксимального уровня, на еговыходе получаем сигнал пропорциональный девитации этой частоты, т.е,пропорциональный изменению текущегозначения жесткости системы СПИД. Этотсигнал поступает в блок 22 управления, где учитывается его знак, и туда же подается сигнал с датчика 25силы резания через согласующий усилитель 24, представляющий собой из-мерительный преобразователь усилий.Сравнивая эти два сигнала, блок22 управления приводом подач осуществляет изменение подачи такимобразом, чтобы отклонение силы ктекущему значению жесткости оставалось постоянным.7 91В связи с тем, что в настоящее время в станочном парке находят все . больаее применение станки с программным управлением, атакже щирокое использование новых многооперационных станков типа "Обрабатывающий центр", на основе которых создают" ся автоматические линии, возникает потребность в устройствах, которые могли .бы управлять точностью обработки в процессе резания. Использование предяагаемого устройства обес" печит значительное повыаемие точности, быстродействия, стабильности и надежности работы. оборудования за счет текущего контроля состояния системы СПИД в процессе обработки путем выделения иэ суммарного сигнала частотных составляющих, наиболее полно характеризующих процесс резания, и получения информации о . Фактической жесткости системы СПИД, погреююсти заготовки и конечном размере обрабатываемой детали.Формула изобретенияУстройство управления .точностью на металлорежущем станке, содержащее датчик вибраций, подключенный через усилитель и полосовые Фильтры к приводу подач, блок управления и датчик силового параметра, подключенный к блоку управления приводом подач, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьвения точности обработки,8022 8оно снабжено согласующим блоком, подключенным входом к выходу датчикавибраций, а выходом к полосовомуфильтру, последовательно включенными усилителем, детектором, регулируемым полосовым фильтром с двумя входами, аналоговым ключом, блоком по,иска экстремума, аналоговым запоминающим устройством, блоком сравнения, Ф причем один из выходов регулируемогополосового фильтра подключен к блокусраневния, а входы аналогового ключа и запоминающего устройства к бло- .ку управления интегратором, соединяю щим выход усилителя с его входом,двумя логическими элементами И, входы которых подключены к выходу блокасравнения, генератором пилообразногонапряжения, подключенным своим вхозв дом к блоку управления, а выходом крегулируемому полосовому фильтру,двумя цепями упРавления, содержащимипоследовательно, соединенные аналоговые ключи и запоминающие устройства 2 с одним дифференциальным усилителем,выход которого подключен к блокууправления приводом подач, причемвыход генератора пилообразного напря"жения подключен к входам аналоговых зф ключей, к которым подключены соответственно выходы логических элементов И.Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе И1. Авторское свидетельство СССРИ 715228, кл. В 23 В 25/06, 1976.ь ВЛигаабинец ееее митетаткрытий скал наб л ородСоставител ва Техред Л. 6 Ф ееееееееееее Тираж 748 Государственного к елам изобретений и Носква, Ж, Рауа ееееееееее ППП "Патент", г.Ужнов Корректор И. Шарови еееееееееееее Подписное ССР