Устройство программного управления металлорежущими станками

)С 05 В 1918 И ПИС ИЕ ИЗО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТ(21) 3691006/24-24 (22) 19. 01, 84 (46) 07.07,85. Бю (72) М.И, Коваль,В 25 .В. К Кальс СР0 реГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ А оробко,Г.И. Крончев, В.Н. ини Я.М. Купчан(71) Уральское головное специальноеконструкторское бюро тяжелых ифрезерных станков и Всесоюзныйнаучно-исследовательский, проектноконструкторский и технологическийинститут релестроения(54)(57) УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГОУПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМИ СТАНКАМИ,содержащее последовательно соединенные привод главного движения, датчик мощности, первый блок сравненияи привод подачи, а также последовательно соединенные генератор импульсов, цифроаналоговый преобразователь,второй блок сравнения и. триггер,выход которого подключен к второмувходу цифроаналогового преобразователя, а второй вход - к выходу логического блока и третьему входу цифроаналогового преобразователя, выходкоторого соединен с третьим входомпервого блока сравнения, к второмувходу которого подключен выход эадатчика мощности, выход датчика мощнос-ти подключен к второму входу второго блока сравнения, и последовательно соединенные третий блок сравнения, четвертый блок сравнения иблок ключей, первый выход которогоподключен к четвертому входу первого блока сравнения, второй выход -к первому входу третьего блокасравнения, а третий выход - к второму входу четвертого блока сравнения,ттий вход которого соединен с выходом задатчика мощности, а четвертый вход - с вторым входом третьегоблока сравнения и вторым выходомпервого блока сравнения, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности в работе, внего введены нелинейный и линейныйфильтры, подключенные входами квторому выходу первого блока сравнения, выход нелинейного фильтра подключен к второму входу третьего блока сравнения, выход линейного фильтра - к четвертому входу четвертогоблока сравнения,.Изобретение относится к автоматике, в час ности к устройствам для программного управления металлорежущими станками.Цель изобретения - обеспечение ус тойчивости системы управления и исключение колебательных режимов при действии периодических возмущений, что повышает надежность работы устройства.На фиг. 1 приведена Функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - его принципиальная схема на фиг. 3 й,б - временные графики работы устройства, где И, Ио, И - мощность резания, уставка мощности и мощность холостого хода главного привода; Пб - управляющее воздействие на привод подачи, Ц -,- максимальное значение 0, Инин ф Имин Ицр - уставки, задаваемые в третьем и четвертом блоке сравнения и соответствующие мощности врезания мощности, при которой происходит возврат третьего блока сравнения к состоянию, подобному состоянию на холостом ходу главного привода предельно допустимой мощности, при которой происходит возврат четвертого . блока сравнения к состоянию, подобному состоянию на холостом ходу главного привода, И - предельная мощность в перерегулировании, Ир И, - сигналы, пропорциональные теку. щему значению И, отфильтрованные при помощи нелинейного и линейного фильтров соответственно.Устройство содержит главный привод 1, датчик 2 мощности, задатчик 3 мощности, первый блок 4 сравнения, привод 5 Подачи второй блок 6 сравнения, генератор 7 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 8, триггер 9, логический блок 10, третий 11 и четвертый 12 блоки сравнения, блок 13 ключей, нелинейный фильтр 14 линейный фильтр 15, сумматор 16, интегральный регулятор 17, резис- торы 18, конденсатор 19, стабилитрон 20, задатчик 21 скорости, компаратор 22, резисторы 23-25 и 27-30, компаратор 26, диод 31, диод 33, реле 32, реле 34, диод 35, конденсатор 36, диод 37, конденсатор 38, резистор 39.Схемная реализация блоков 4, 11- 15 приведена на фиг. 2. Блок 4 сравнения состоит из сумматора 16 и интегрального регулятора 17 наоперационных усилителях совместно свходными резисторами 18, конденсатором 19 обратной связи и ограни 5 чительного стабилиэатрона 20. Блокисравнения 11 и 12 состоят из компараторов 22 и 26 на операционныхусилителях совместно с соответствующими суммирующими входными цепями10на резисторах 23-25 и 27-30 и диоФдом 35. Блок 13 ключей состоит иэузла дешифрации полярности выходного сигнала блока 12 сравнения,выполненного на диодах 31, 33 и5 двухконтактных реле 32, 34, осуществляющих коммутацию в цепи обратной связи интегрального регулятора 17 в блоке 4 в цели уставок.1Имии ф Имин Ипр в блоках 11 и 12,20 Выходной сигнал блока 4 соединенсо входом задатчика 21 скоростипривода 5 подачи,Нелинейный фильтр 14 состоитиз фипьтрующего конденсатора 3625 и диода 37, а линейный фильтр 5из фильтрующего конденсатора 38и резистора 39.1Рассмотрим работу известногоустройства при действии периоди 30 ческих возмущений (фиг. 1 и 2) сэашунтированными блоками 14 и 15(фиг. 3 а).До врезания сигнал с цифроаналогового преобразователя 8, соответствующий значению мощности холостого хода И главного привода 1 (фиг. 1), компенсирует всумматоре 16 блока 4 сравнения сигнал с датчика 2 мощности. Таким40 образом, до врезания сигнал обрат- .ной связи равен нулю: И-.И =О.Сигналом И задатчика Змощности интегральный регулятор 17 блока 4 открыт до уровня ограничения П45 определяемого порогом стабилизацийстабилитрона 20. При И-И =О сигналом -Имчерез сопротивления24 и 25 (контакты реле 34, какбудет видно из последующего, при.50 этом замкнуты) компаратор 22 открытдо положительного уровня насыщения,большего чем сигнал -И . Вследствиеэтого компаратор 26 также открытдо отрицательного уровня насыщения,55 реле 32 отключено, а реле 34 включено.При врезании (момент йо .на фиг,За),как только сигнал обратной связи3 1165достигнет уровня Иц, компаратор 22меняет полярность, диод 35 закрывается и, вследствие очевидного неравенства / -Ир( +И,/, компаратор26 также меняет полярность. Приэтом включается реле 32, отключается реле 34. В обратную связь инте. грального регулятора 17 включаетсяразряженный конденсатор 19, представляющий собой в первый момент эакоро Оченный участок электрической цепи,и поэтому выходной сигнал блока 4.из-за отключения контакта реле 34, 15установка И я на.входе компаратора22 снижается до И щн, а на входекомпаратора 26 создается дополнительная установка -И,. Таким образом, .разрешенная зона работы линейного 20интегрального регулятора 17 расширяется от И до И 11 = Ир + Ир . Поддействием задающего сигнала - Иринтегральный регулятор увеличива. ет сигнал П до уровня, при котором 25среднее значение мощностй резанияИ-И, соответствует заданной.При увеличении припуска обработ.ки (момент й ) с целью Форсировки,переходных процессов и уменьшенияперерегулирований принят следующийалгоритм: при достижении мощностью,резания уровня Ип = И + Ио компар оратор 26 меняет полярность, включается реле 34, отключается реле 32,интегральный регулятор 17 пере 35водится в режим компаратора, и,вследствие действия И-Иъ Ир,сигнал 0 скачком снижается цо нуля.Перерегулирование Форсированно40устаняется (момент С) и, как только И-.И И вновь включается реле32, отключается реле 34, и происходит переходный процесс, аналогичныйрассмотренному при врезании (интервал времени й 4 -й). В момент йоднако, вследствие запаздывания мощности и увеличения амплитуды периодических возмущений из-за переходана больший припуск обработки мощностьрезания может снизиться до уровняИ-И 1 с И Это приводит к изменениюполярностей сигналов компараторов22 и 26, переключению реле 32 и 34и в конечном счете - к периодическому автоколебательному процессу созначительными перерегулированиямии большой вероятностью поломки инструмента и узлов станка. Этот колебательный процесс неизбежен такжепри работе одно-, двухзубовой Фрезой,.при работе со значительным уровнем помех, всегда реально присутствующих в длинных цепях разводкипо станку, и в других аналогичныхслучаях. Предлагаемое устройство с введенными блоками 14 и 15 работает следую" щим образом (фиг. Зб).Сигнал И на втором входе компаРратора 22 при нарастании сигнала обратной связи И-И Формируется без запаздывания, а при спадании снижается по экспоненте, постоянная времени которой определяется номинальными значениями конденсатора 36 и резистора 23. Несмотря на то, что в переходном процессе после наброса припуска (момент Е 2 по фиг;Зб 1значение мощности резания И-И с И,Мк МИН (момент ), компаратор 22 не меняет своего состояния, так как сигнал на втором входе И ) И. Компаратор 22 будет подготовлен к следующему врезанию после окончания резания при И 1,с И,1 н(момент й).1Линейный Фильтр 5 уменьшает на четвертом входе компаратора 26 амплитуду зубцовых возмущений и случайных высокочастотных возмущений, Это позволяет снизить уставку И 7 и уменьшить перерегулирование в переходном процессе при набросе припуска.сное 1130 ППППатент, г. Ужгород, ул. Проектная,илиал 2 Тираж 86ИИПИ Государственногоделам изобретенийМосква, Ж, Рауп Подпиомитета СССРоткрытийкая наб д, 4/