Устройство для адаптивного управления шлифовальным станком

ИСАКИИ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к свнд-в Заявлено 08.08,80 (21) 2971757 Л 5-08(5 )М. Кл.В 23 Я 1 рисоелинениеи заявки е дарстеенный коинте 23) Прнорнте елаи нзебретен н открытнЯ 82, Бюллетень М 45 блнковано(53) УДК 62 8.8). 82 та опубликован писания 72) Авторы изобретения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕН йЛИФОВАЛЬНЫМ СТАНКОМвия, снабреднегобработ ки,Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами металлообработки и мо-.жет быть применено в станкостроениидля повышения производительности икачества обработки шлифования,Обработка на плоскошлифовальныхстанках происходит при непрерывномизменении параметров процесса резания: величины снимаемого припуска,конфигурации и твердости обрабатываемой заготовки, состояния шлифовального круга. Поэтому для обеспеченияработы станка в оптимальных пр производительности режимах необходимопериодически корректировать величину подачи, используя текущую информацию о процессе резания,Известно устройство для поддержания мощности шлифования, содержащее привод подачи на вреэание, датчик величины подачи на вреэание,датчик потребляемой электродвигателем круга мощности и систему.формирования задающего воэдеист ,женную блоком вычисления сзначения мощности эа циклоблоком запоминания йодачи на предыдущем цикле обработки, блоком деле ния, блоком запоминания подачи натекущем цикле обработки, блоком управления коррекцией подачи и синхронизирующим блоком1.Недостатком этого устройства яв ляется низкая эффективность управ"ления в пределах цикла обработки,за который принят оборот стола стан"ка, на участках где находятся заго"товки с различной твердостью, шириной и величИной припуска, посколькукоррекция проводится один раз заоборот стола по результатам измерения средней мощности на предыдущемобороте. В случае неполной загрузкистола деталями средняя за оборот мощность окажется значительно меньшезаданной и системой формированиязадающего воздействия будет назначе3 97908 на недопустимо большая величина подачи на врезание, что приводит к повышенному износу круга и дефектам поверхности детали, Недостатком известного устройства является также то что заданное значение мощности остается неизменным в течение всей обработки и выбирается из условия максимальной загрузки двигателя при" вода круга, в то время как эта вели чина в большей степени зависит от параметров технологического процесса, например, по мере изменения состояния шлифовального круга (износ, засаливание), мощность, на которую он 1% может быть загружен, значительно изменяется.Целью изобретения является повы- шение производительности и качество обработки. 26Эта цель достигается тем, что система формирования задающего воздействия снабжена дополнительно двумя управляемыми коммутаторами, пороговым элементом и блоком управления эапоми- д нанием величины подачи. Выходы датчи" ков величины, подачи и потребляемой электродвигателем шлифовального круга мощности связаны с первым и вторым входами блока деления, выход последнего подключен к первому входу блока умножения; второй вход которого соединен с выходом экстремального регулятора, выход блока умножения связан с первым входом блока управления запоминанием подачи непосредственно и с вторым входом последнего церез блок запоминания подачи на предыдущем цикле, а также церез первый управляемый коммутатор - с входом блока запомина 40 ния подачи на текущем цикле. Первый выход блока управления запоминанием подачи подключен к входу первого управляемого коммутатора, а второй выход соединен с входом блока запоми 43 нания подачи на предыдущем цикле и входом блока запоминания подачи на текущем цикле, Выход блока запоминания подачи на текущем цикле подключен через второй управляемый коммутатор к входу привода подачи, Выход фф синхронизирующего блока подключен к третьим входам блока деления и блока управления запоминанием велицины подачи, а также к входу второ" го управляемого коммутатора, К входу датчика потребляемой электродвигателем шлифовального круга мощности подсоединен вход порогового элемен",та, выход которого связан с четвертым входом блока деления,На чертеже изображена схема устройства для адаптивного управленияшлифовальным станком.Станок содержит станину 1 с круглым столом 2 и колонну, по направляющим которой движется шлифовальная бабка с электродвигателем 3 привода шлифовального круга 4. Устройство адаптивного управления включает привод 5 подачи, осуществляющийвертикальное перемещени шлифовальной бабки, датчик 6 величины подачи,например тахогенератор, датчик 7,контролирующий мощность, потребляемую двигателем привода шлифовального круга, датчик износа 8, контролирующий величину размерного износа шлифовального круга, синхронизирующий блок Я, например, импульсный датчик угла поворота стола станка, и систему формирования задающего воздействия.В свою очередь система формирования задающего воздействия содержитблок деления 10, блок умножения 11,блок 12 запоминания подачи на предыдущем цикле, блок 13 запоминанияподачи на текущем цикле, блок 14 управления запоминанием подачи, управляемые коммутаторы 15 и 16, блок 17вычисления показателя эффективностиобработки, экстремальный регулятор18, например, шагового типа, и пороговый элемент 19,Выходы датчиков 6 и 7 связаны спервым и вторым входами блока деления 10, выход последнего подключенк первому входу блока умножения11, второй вход которого соединен свыходом экстремального регулятора18. К входу экстремального регулятора 18 подклюцен выход блока 17вычисления показателя эффективностиобработ.ки, к входам которого подсоединены выходы датчиков 6 и 8, Вы"ход блока умножения 11 связан с первым входом блока 14 управления запоминанием подачи непосредственно ис вторым входом последнего черезблок 12 запоминания подачи на предыдущем цикле, а также через первыйуправляемый коммутатор 15 с входомблока 13 запоминания подачи на текущем цикле, Первый выход блока 14 управления запоминанием подачи подключен к входу первого управляемогокоммутатора 15, а второй выход сое79081 Ьний величины подачи служит блок 14управления запоминанием. величиныподачи, который по сигналу синхронизирующего блока 9 определяет цис ло участков упреждения согласно вы- ражению 5 9 динен с входом блока 12 запоминания подачи на предыдущем цикле и входом блока 13 запоминания подачи на текущем цикле, Выход блока 13 запоминания подачи на текущем цикле подключен через второй управляемый коммутатор 16 к входу привода подачи 5.К выходу датчика 7 подсоединен входпорогового элемента 19, выход которого связан с четвертым входом блока деления 1 О, Дпя синхронизации работы отдельных блоков служит блок 9, выход которого подключен к третьим входам блоков 10, 14 и 17, а также к входу второго управляемого коммутатора 1 б.Устройство работает следующим образом.. На столе 2 устанавливают обрабатываемые изделия. Приводом 5 подачи шлифовальной бабки подводят круг до контакта с вращающимися на столе изделиями и нацинают шлифование на малой подаче 5 , Первый оборот стола является измерительным, При этом с блока 9 поступают синхронизирую щие сигналы, количество которых за один оборот стола определяет число участков, на которые разбита поверхность стола с деталями, По каждому из этих сигналов в блоке деления 10 вычисляется отношение текущего значения величины подачи 5; к текущему значению потребляемой электродвигателем круга мощности Р . Это отношение умножается в блоке умножения 11 на заданное значение мощности Р, Полученная величина является значением подачи, которая должна быть установлена при поступлении данного участка в зону обработки на следующем обороте стола. Эта величина записывается в блоке 13 запоминания подачи на текущем цикле, количествоячеек памяти которого равно числуугловых участков, на которые разбитоборот стола станка, причем каждомуучастку соответствует определеннаяячейка памяти. Поскольку привод подаци обладает некоторой инерционностью и требуется определенное время для установления расчетного значения подачи после того, как онобыло назначено, полученная величина подачи должна быть записана вблоке 13 с упреждением относительно ячейки памяти, соответствующейданному участку оборота стола, Дляуправления записью расчетных энаце 10 15 20 25 30 35 45 50 1 =(; - 0)Кгде Я - значение подачи на данном1участке стола; 5- значение подачи на предыдущем участке стола, К=- постоянный коэффициентЮЧсугловая скорость стола станка, Ругловой размер участка, на которыеразбит оборот стола; С " постоянная,рассчитанная для привода подачи приноминальной нагрузке и линейном характере изменения скорости в переходном процессе,Знацение величины 1 поступаетна вход блока 14 с выхода блока умножения 11, а значение" с выхо"1-да бло ка 12 запоми нани я пода чи напредыдущем цикле, С первого выходаблока 14 поступает сигнал управления коммутатором 15, по которому эа"мыкаются ключи коммутатора 15, осуществляющие подключение запоминаемой величины подачи 5 к ячейкампамяти блока 13 от 1-й до (1-й)-й,После чего с второго выхода блока14 управления запоминанием подачи поступает сигнал в блоки 12 и 13, по которому в них запоминается расчетное значение подачи , Подключениерасчетных знацений подачи на входпривода 5 подачи осуществляется управляемым коммутатором 16, который при поступлении на его вход сигналов от синхронизирующего блока 9 подклюцает поочередно ячейки памяти блока 13 к входу привода 5 подачи, Научастках стола, не занятых деталями, мощность, потребляемая электродвигателем 3 круга, снижается довеличины мощности холостого хода.При этом срабатывает пороговый элемент 19, с его выхода в блок деления 10 поступает сигнал, блокирующий выполнение операции деления, на выходе блока деления 10 устанавливается нулевой результат, и расчетноезначение подачи становится нуле"вым, что позволяет свободные от деталей участки стола проходить безподачи, исключая "шлийование воэду" ха", В дальнейшем работа устройствапроисходит аналогично описанному.Каждый текущий оборот стола явля 979081ется измерительным для последующего.Через один либо несколько оборо- тов стола в блоке 17 производитсявычисление текущего значения показателя эффективности обработки, например, в соответствии с выражениемс дОТ= Т+где О,=К (5-91,) - скорость съема меО нталлаТ= - - период стойкости шличфовального круга, Сп - время смены(правки) шлифоваль ного кругаим7. 5д - :х 3 - среднее внееенне всех примдач за и оборотов, и - число оборотов стола, через которое произво дится вычисление показателя эффективности обработки, М - число участков, на которые разбит оборот стола, Ко - постоянный коэффициент, определяющий площадь обрабатываемых деталей; /, -- /- скорость износа шлифовального круга; и - величина износа круга за время между расчетами величин показателя эффективйости обработки, поступающая от датчика 8 износа круга;=пМ- время, через которое производится расчет значений показателя эффективности обработки; Т - время между двумя очередными сигналами синхронизирующего блока 9; Н - максимально допустимая величина износа круга,Вычисленное значение показателя эффективности обработки поступает на вход экстремального регулятора18, например, шагового типа, осуществляющего поиск величины заданного значения мощности, которой соответствует экстремум показателя эффективности обработки, На первых оборотах стола на выходе экстремального регулятора 18 устанавливается начальное значение заданной мощности Ро, которое затем корректируется по результатам расчетов текущего значения показателя эффективности рбработки, Так если очередное значение показателя Г превышает предыдущее его значение, то экстремальный регулятор 8 увеличивает значение заданной мощностина величину приращения Ь Р, если жетекущее значение показателя эффектив ности обработки меньше предыдущего его значения, то значение заданной мощности уменьшается на величину Ь Р, В итоге заданное значение мощностиопределяется на основании анализасостояния инструмента и вычисленияпоказателя эффективногти обработки,учитывающего потери производительности, которые имеют место при смене шлифовального круга,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять оптимальное по заданному критерию значение заданной мощности шлифования иподдерживать его на каждом участке 5 10 обработки независимо от изменения Формула изобретения Устройство для адаптивного управления шлифовальным станком, содержащее привод подаЧи, датчики величиныподачи, потребляемой электродвигателем шлифофального круга мощности,величины износа шлифовального круга и систему Формирования задающего воздействия, снабженную блокомделения, блоком умножения, блокамизапоминания подачи на предыдущем итекущем циклах, синхронизирующимблоком, блоком вычисления показателя эффективности обработки, к входамкоторого подключены выходы датчиковвеличины подачи и величины износа 35шлифовального круга, а также выходсинхронизирующего блока, а к выходублока вычисления показателя эффективности обработки подсоединен входэкстремального регулятора, о т л ич а ю щ е. е с я тем, что, с цельюповышения производительности и качества обработки, система Формирования задающего воздействия снабженадвумя управляемыми коммутаторами,пороговым элементом и блоком управления запоминанием величины подачи,выходы датчиков величины подачи ипотребляемой электродвигателем шлифовального круга мощности связаны спервым и вторым входами блока деления, выход последнего подключен кпервому входу блока умножения, второй вход которого соединен с выходомэкстремального регулятора, выходблока умножения связан с первым входом блока управления запоминаниемподачи непосредственно и с вторымвходом последнего через блок запоминания подачи на предыдущем цикле,величины снимаемого припуска, ширины и твердости обрабатываемых дета лей 1 что обеспечивает повышение производительности и качества обработки10 979081 1 О Составитель В, Влодавскийедактор С, Титова Техред,З,Палий5 охненко е кто аказ 9 7 /1 ВНИИПИ по д 113035, а одпис тета СССРрытийя наб д, 4 сударственного ко м изобретений и о сква, ЖРаущс илиал ППП город,роектн а также через первый управляемыйкоммутатор - с входом блока запоминания подачи на текущем цикле, первый выход блока управления запоминанием подачи подключен к входупервого управляемого коммутатора,а второй выход соединен с входамиблоков запоминания подачи, выход блока запоминания подачи на текущемцикле подключен через второй управляемый коммутатор к входу приводаподачи, выход синхронизирующего блока подключен к третьим входам блока деления и блока управления запоминанием величины подачи, а такжек входу второго управляемого коммутатора, причем к датчику потребляе"мой электродвигателем шлифовальногокруга мощности подсоединен вход порогового элемента, выход которогосвязан с четвертым входом блокаделения Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРН 650794, кл. В 24 В 51/00, 1976,