Устройство для автоматического управления шлифовальным станком

ИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ Г.И.Коового Краский инстиизионныхСС льство СС0 1974ство СССР рототип). ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(71) Одесский ордена Труного Знамениполитехничетут и Одесский завод пре(56) 1, Авторское свидетМ 511185, кл. В 23 Ц 15/2. Авторское свидетелпо заявке М 2832928/25-0кл, В 23 Я 15/00, 1980 ((54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ Ю 1 ИФОВАЛЬНЬИСТАНКОМ, содержацее датчик оборотовдетали, датчик,мощности шлифования,выходом подключенный к первому входу блока преобразования спектра,первый интегратор, выход которогосоединен с приводом скорости детали, и последовательно соединенныеблок задания, блок равнения и запоминаюций блок, о т л и ч а ю ц ее с я тем, что, с целью устранениядефектов шлифования, в него введены датчик скорости детали, датчикдлины дуги контакта, арифметическийблок, последовательно соединенныелогический блок, первый коммутатор,второй интегратор и привод поперечной подачи, а также последователь"но соединенные генератор импульсов,и второй коммутатор и последователь,8010595 но соединенные блок задания началь-ной скорости детали и третий коммутатор, выходом соединенный с первым входом первого интегратора, второй вход которого через первый коммутатор подключен к выходу запоминающего блока, вторым входом соединенного с выходом второго комму. татора и с вторым входом блокапреобразования спектра, выход которого подключен к первому входуарифметического блока, вторым .входом соединенного с выходом датчикадлины. дуги контакта, третьим входом - с выходом датчика скоростидетали, а выходом - с вторым входомблока сравнения, выход которогоподключен к первому входу логического блока, вторым входом соединенного с выходом датчика мощности шлифования, а выходом - с вторыми входаьи второго и третьего коммутаторов,причем выход датчика оборотов детали соединен,с третьим входом вто рого коммутатора.2, Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю ц е е с я тем, что логический блок содержит дискриминатор нуля и последовательно соединенныеограничитель сигнала, элемент И,элемент НЕ и триггер, вторым входом подключенный к выходу ограничи.теля сигнала, а выходом - к выходублока, вход ограничителя сигналасоединен с первым входом блока, второй вход которого через дискриминатор нуля подключен к второму входуэлемента И,1059545 510 1 Изобретение относится к станко строению и может быть применено при разработке шлифовальных станков с автоматическим и адаптивным управлением режимами резания, например для реэьбошлифовальных станков,Известны устройства для.автомати ческого регулирования величины подачи на металлорежущегл станке, обес печивающие стабилизацию преобразованных значений силового параметра резания. Это устройство содержит последовательно соединенные блок задания, датчик силового параметра резания, схему сравнения и включенный на вход привода рабочего органа станка интегральный регулятор, соединенный с выходом схемы сравнения по основному каналу и через нелинейный элемент 1 .Недостатком указанного устройства, является низкая устойчивость и точность. автоматиЧеского регулирования, что вызвано динамической сложностью системы, содержащей болЬшоечисло звеньев при непрерывном преобразовании и регулировании среднего значения сигнала. Кроме того,стабилизация силового параметра резания не обеспечивает устранения шлифовочных прижогов, поскольку последние определяются совместным действием силового и временного фактора, Это приводит с одной стороны к запаздыванию регулирующего воздействия при колебаниях величины силового параметра, с другой - к появлению шлифовочных прижогов и микротрещин при изменении скорости детали, определяюцей время контакта круга с обрабатываемой поверхностью. Наиболее близким по техническойсущности н предлагаемому устройству является устройство для автоматического регулирования подачи на металлорежущем станке, содержащее датчикоборотов детали, последовательносоединенные датчик моцности шлифования и блок преобразования спектра,последовательно включенные блок задания, схему сравнения и запоминающее устройство, а также последовательно включенные первый интегратори привод скорости детали 21 . Недостатком данного устройства является воэможность появления шлифовочных дефектов, возникающих в результате того, что по мере уменьшения скорости обрабатываемой детали(эа счет этого поддерживается постоянство мощности шлифования) увеличивается время теплового воздейстВия на обрабатываемую поверхность.В результате возрастают контактныетемпературы, приводящие к образованию шлифовочных дефектов (прижоГов и микротрец 1 ин).Цель изобретения - устранение дефектов шлифования.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического управления шлифовальным станком, содержащее датчик оборотов детали, датчик мощНости шлифования, выходом подключенный к первому входу блока преобразования спектра, первый интегратор, выход которого соединен с приводом скорости детали и последовательно соединенныеблок задания, блок сравнения и запоминающий блок, введены датчикскорости детали, датчик длины дугиконтакта, арифметический блок,последовательно соединенные логический блок, первый коммутатор,второй интегратор и привод поперечной подачи, а также последовательносоединенные генератор импульсов ивторой коммутатор, и последовательно соединенные блок задания начальной скорости детали и третий коммутатор, выходом соединенный с первымвходом первого интегратора, второйвход которого через первый коммутатор подключен к выходу запоминающего блока, вторым входом соединенного с выходом второго коммутатора ис вторым входом блока преобразованияспектра, выход которого подключенк первому входу арифметического блока, вторым входом соединенного свыходом датчика длины дуги контакта,третьим входом - с выходом датчика скорости детали, а выходомс вторым входом блока сравнения,выход которого подключен к первомувходу логического блока, вторым входом соединенного с выходом датчикамощности шлифования, а выходом - свторыми входами второго и третьегокоммутаторов, причем выход датчикаоборотов детали соединен с третьимвходом второго коммутатора.Логический блок содержит дискриминатор нуля и последовательно соединенные ограничитель сигнала, элемент И, элемент НЕ и триггер, вторым входом подключенный к выходуограничителя сигнала, а выходом - квыходу блока, вход ограничителя сигнала соединен с первым входом бло"ка, второй вход которого черездискриминатор нуля подключен к второму входу элемента И.Известно, что отношение мощностишлифования к произведению скоростидетали на длину дуги контакта кругас изделием в сечении, перпендикулярном скорости детали, характеризует удельную поверхностную работУшлифования (количество тепловой энер.ггии, выделяющееся на единице площади обрабатываемой поверхности и,следовательно, это отношение учиты 15 20 25 30 35 40 50 55 6010 аналогового напряжения, пропорционального разности между мощностью, потребляемой электродвигателем привода шлифовального круга в режиме работы, и мощностью холостого хода этого электродвигателя.Датчик 9 скорости детали представляет собой, например, тахогенератор, установленный на валу. электродвигателя привода скорости детали и имеющий аналого-цифровой преобразователь на выходе. Таким образом, выходным сигналом датчика 9 5 скорости детали является цифровойкод.датчик 10 длины дуги контакта со.держит последовательно соединенныедатчик глубины шлифования (поперечной подачи), блок нелинейности и аналого-цифровой преобразователь.Характеристика блока нелинейности при шлифовании, например резьбы полукруглого профиля, описывается уравнением 15 20 30 35 40 Логическое устройство 12.(фиг 2)содержит дискриминатор 20 нуля,последовательно соединенные ограничитель 21 сигнала, элемент И 22,элемент НЕ 23 и триггер 24. Второйвход триггера 24 соединен с выходомограничитнля 21 сигнала, Выходдискриминатора 20 нуля соединен свторым входом элемента.И 22. Входограничителя 21 сигнала соединенс первым входом логического устройства 12, Второй вход логическогоустройства 12 соединен с входом дискриминатора нуля 20, а выход подключен к выходу триггера 24.Арифметический блок 11 фиг. 3)содержит последовательно соединенные 60блок 25 умножения и блок 26 деления. Блок 3 преобразования спектраможет быть выполнен в виде следующей Схемы, Генератор 27, цифро-аналоговый 28 преобразователь и посвает время теплового воздействия.Для плоского шлифования периферией круга на станках с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем с поперечной подачей длинойдуги контакта и скоростью деталиявляются соответственно вертикальная, поперечная и продольная подачи; для круглого наружного и внутреннено шлифования продольными проходами периферией круга - подачана вреэание, продольная подача искорость вращения детали; для резьбошлифования - подача на врезание,ширина режущего контура круга всечении перпендикулярном скоростивращения детали и скорость врацениядетали,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для автоматическогоуправления шлифовальным станком;на фиг. 2 - блок-схема логическогоустройства; на фиг. 3 - блок-схемаарифметического блока; на фиг. 4схема блока преобразования спектра;на фиг. 5 - временная диаграммасигналов,Устройство для автоматическогоуправления шлифовальным станкомсодержит датчик 1 оборотов детали,последовательно соединенные датчик2 мощности шлифования и блок 3 преобразования спектра, блок 4 задания, блок 5 сравнения, запоминающий блок б, первый интегратор 7,привод скорости детали 8, датчик 9скорости детали, датчик 10 длиныдуги контакта, арифметический блок11, логический блок 12, первыйкоммутатор 13, второй интегратор14, привод 15 поперечной подачи,генератор 1 б импульсов, второй коммутатор 17, блок 18 задания начальной скорости детали, третий коммутатор 19 ледовательно соединенные нуль-оргай29, элемент И 30 и реверсивныйсчетчик 31. Датчик 2 мощности шлифования с аналоговым выходом представляет собой устройство, включающее в себя преобразователь активной моцности электродвигателя привода шлифовального круга и схему вычета мощности холостого хода. Таким образом, с выходадатчика 2 моцпости шлифования поступает сигнал в виде гЬ = 2 г агссозФ где Ь - длина дуги контакта, мм;г - радиус профиля круга, мм;С - поперечная подача на врезание, мм.Ограничитель 21 сигнала. представляет собой устройство, формирую. щее сигнал логической единицы из непрерывно изменяющегося напряжения на выходе датчика 2 мощности шлифованияВ качестве этого устройства может быть использован триггер Шмидта.дискриминатор 20 нуля представля" ет собой устройство, формирующее на выходе сигнал логической единицы при появлении нулевого напряжения на входе.Интеграторы 7 и 14 представляют собой реверсивные счетчики импульсов с преобразователями кода в напряжение.При подаче питания на схему устройства триггер 24 в логическом блоке 12 устанавливается таким образом, что сигнал с его выхода, поступающий на коммутаторы 13, 17 и 19 переключает их в положение, при котором выход генератора 16(2) 65 импульсов через коммутатор 17 подключается к вторым входам блока 3 преобразования спектра и запоминаю" щего блока 6 выход запоглинающего блока б через коммутатор 13 подключается к входу интегратора 14, а выход блока 18 задания начальной скорости детали через коммутатор 19 подклчюается к первоглу входу интегратора 7.Устройство для автоматического управления шлифовальным станком, например резьбошлифовальным, при . обработке резьбы ходовых винтов работает следуюцим образом..ри включении станка на рабочий ход срабатывает кулачковый механизм поперечной подачи. В результате отрабатывается поперечное перемещение (например одинаковое на каждый проход круга) шлифовальной бабки, гарантирующее надежное касание круга с деталью в рабочей зоне. При касаиии круга с деталью в арифметическое устройство 11 цо сигналу от генератора 1 б,импульсов . поступают.с выхода датчика 2 мощности (фиг. 5 ц) через блок преобразования спектра 3 измеренные значения мощности шлифования. При этом на второй и третий входы арифметического блока 11 поступают сигналы от датчика 10 длины дуги контакта и датчика 9 скорости детали 9,На выходе арифметического блока 11 формируется сигнал (фиг. 5,5 ), где величина регулируемого параметра У = Р/Ь представлена в виде аналоговой величины, эквивалентной цифровому коду на выходе арифметического блока 11), пропорциональный фактической величине удельной поверхности работы шлифования, определяемой в соответствии с выраже- нием где Р - мощность шлифования, Вт;Ь - длина дуги контакта, мм;ч - скорость детали, м/с,Этот сигнал сравнивается в схеме 5 сравнения с сигналом, пропорциональным допустимому уровнюудельной поверхностной работы шлифования (фиг. 5,6), поступающимиз блока 4 задания. Сигнал рассогласования фиксируется в запоминаю"щем блоке б на время, равное периоду следования импульсов Т(фиг.5,6)от генератора 16 импульсов и черезкоммутатор 13 поступает на входинтегратора 14, Выходной сигналинтегратора 14 в виде, например,напряжения постоянного тока (фиг.5,е)подается на обмотку электродвигателя привода 15 поперечной подачи. 5 то приводит к увеличению поперечной подачи на величину, пропорциональную выходному сигналу интегратора 14. При этом на выходе интегратора 7 (фиг. 5,) выходнойсигнал, пропорциональный окружнойскорости детали, не изменяется.Таким образом, увеличение поперечной подачи осуцествляется (участок А на фиг. 5) при неизменнойокружной скорости детали, величина которого задается блоком 18 задания начальной скорости. Работа устройства по описанному циклу продолжается до появления на выходе блока 5 сравнения сигнала ошибки, равного нулю. В результате на выходе дискриминатора 20нуля появляется положительный потенциал, который поступает на вто. -рой вход элемента И 22, При этомна второй вход триггера 24 и первыйвход элемента И 22 подается черезограничитель 21 сигнала разрешающий потенциал от датчика 2 мощности Триггер 24 изменяет состояние на противоположное под воздействием сигнала с выхода логического элемен. та НЕ 23(Триггер 24 типа В 5 изменяет свое,состояние при появлении на установочныхвходах нулевого потенциала),Сигнал с выхода триггера 24 вы.зывает переключение коммутаторов13 17 и 19 (фиг. 5,) в противоположные состояния. В результате выход датчика 1 обо:ротов детали через коммутатор 17подключается к вторым входам блокапреобразования спектра 3 и запомиющего блока б. Коммутатор 13 переключает выход запоминающего блока 640 на первый вход интегратора 7. Приэтом коммутатор 19 отключает выход блока задания начальной скорости детали 18 от первого входа интегратора 7,45 В дальнейшем работа устройстване отличается от описанной выше заисключением того, что сигнал рассогласования с выхода блока 5 сравнения через запоминающий блок б и50 коммутатор 13 поступает на вход интегратора 7 (а не интегратора 14)и вызывает изменение скорости детали. При этом электродвигатель привода 15 поперечной подачи обесточен,поскольку сигнал на выходе интегра, тора 14 отсутствует. По мере продолжительности обработки участок Б на фиг. 5) шлифовальныи круг затупляется. Это приво. дит к увеличению измеренных значений мощности шлифования и, как следствие, к возрастанию величиныудельной поверхностной работы шлифования (фиг. 3 о, Г, участок 1-2) .При этом сигнал рассогласования навыходе блока 5 сравнения увеличива-.ется. Получившееся превышение суммируется в интеграторе 7 с предыдущим значением, содержащимся там.Изменение выходного сигнала интег-.ратора 7 происходит с интерваламивремени, кратными периоду Т следования импульсов от датчика 1 оборотовдетали через каждый оборот детали,Это приводит к соответствующемуувеличению скорости вращения детали таким образом, чтобы отношение2, определяющее удельную поверхностную работу шлифования, поддер 1 кивалось на заданном уровне,Использование новых элементовдатчика скорости детали, датчикадлины дуги контакта, арифметического н логического блоков, .первого,второго и третьего коммутаторов,генератора импульсов, блока задания начальной скорости детали, второго интегратора и привода поперечной подачи, а также связей междуними выгодно отличает предлагаемое 1 О устройство от укаэанного прототипа,поскольку позволяет устранить дефекты шлифования, вызванные изменениемрежущих свойств шлифовальных кругов.1059545 Филиал ППП "Патент",г.Ужгород, ул.Проектная ВНИИПИ Зака Тираж 874 П 840/5 исное