Устройство управления рабочим циклом при врезном шлифовании

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК БО,"А 4 В 51/00 ИЗОБРЕТЕНИ ПИС счевыхр ежу ипуска н няющихся зм вальн костиениеда за упруроизминиив ски таноДлыч фован блок ь м с первым и вторымразмера снове инполучить и (с помо- усилии реию деформатания, связанн преобразовател детали, что по формации от од информацию о р щью блока сумми м измерен воляет на листок85.АБОЧИМ ого датчикзмере деталрования) и областия. Целсти за по значен ания (косвенции) . 2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) Электронный преобразовадели ЭПЗК 8321. ИнформационныиУ 445-85, Куйбышев, КЦНТИ, 1(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РЦИКЛОМ ПРИ ВРЕЗНОМ ШЛИФОВАНИИ(57) Изобретение относится кстанкостроения и машиностроеизобретения - повышение точи изменения величи аживание в функции щей способности шл а и эквивалентной ои системы станка и повыш одительности за счет выхо ально короткое время на у ийся режим чернового шли того в устройство введенИзобретение относится к станкостро.ению и машиностроению и может быть 1 применен 1 э для автоматизации врезныхвнутришлйфовальных, круглошлифоваль,. ных и сферошлифовальных станков.Цель изобретения - повышение точности за счет изменения величины припуска на выхаживание в функции изменяющихся режущей способности шлифовального круга и эквивалентной жест кости упругой системы станка и повышение производительности за счет выхода за минимально короткое время наустановившийся режим чернового шлифова ния .На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - графики изменения скорости поперечнойподачи Ч и скорости съема металла Чц 20в функции снимаемого пропуска 5 обрабатываемой детали.устройство содержит приводной электродвигатель 1 перемещения механизмапоперечной подачи суппорта 2 шлифовального круга 3, управляемый от ти-ристорного преобразователя 4 мощности. На вход этого преобразователя 4поочередно подключаются через соответствующие дискретные ключи компара 1 торов задатчики скоростей: - задатчик5 скорости врезной подачи через пятый ключ 6 четвертого компаратора 7; " задатчик 8 скорости черновой подачи через первый ключ 9 первого ком 35 , паратора 1 О и шестой ключ 11 четвертого компаратора; - задатчик 12 скорости чистовой подачи через третий ключ 13 второго компаратора 14, второй ключ 15 первого компаратора 1 О и шестой ключ 11 четвертого компаратора 7; - задатчик 16 скорости быстрого отвода шлифовального круга через четвертый ключ 17 третьего компаратора 18.45Измерение текущего диаметра обрабатываемой детали 19 производится с помощью первого 20 и второго 21 индуктивных преобразователей, выходы кото-, рых подключены к входам первого 22 и второго 23 преобразователей напряжения. Выходы преобразователей 22 и 23 напряжения попарно подключены к входам блока 24 суммирования и блока 25 вычитания. С выхода блока 24 сигналы,55 пропорциональные диаметру (припуску) детали, подаются на первые входы первого 10, второго 14 и третьего 18 компараторов, выходами которых являются дискретные ключи: первый 9, второй 15, третий 13, четвертый 17 соответственно.К вторым входам компараторов подключены выходы задатчиков припусков: - задатчик 26 величины припуска на чистовое шлифование 5 - к входу первого компаратора 10; - задатчик 27 припуска на выхаживание 5 - на входйвторого компаратора; - задатчик 28 номинального размера (припуска 5=0) на вход третьего компаратора 18.На первый вход четвертого компаратора 7 подключен первый выход вычитающего устройства 25, на второй - выход задатчика 34 порогового значения усилия резания. Первый и второй выходы компаратора 7 подключены к дискретным ключам 6 и 11 соответственно. Выход вычитающего устройства 25 подключен к входу интегратора 29, а выход последнего через седьмой дискретный ключ 30 к входу первого блока 31 памяти. С выхода последнего сигнал поступает на выход функционального преобразователя 32, выходной сигнал которого, пропорциональный времени врезания, подается на вход второго блока 33 памяти, с выхода последнего он затем подается на третий вход второго компаратора 14. Выход задатчика 34 усилия резания связан с компаратором 7.Кривой 35-36-37-38-39-40 представлен алгоритм управления поперечной подачей шлифовального станка при отсутствии врезной подачи; кривой 35-41-42-43 - алгоритм управления поперечной подачей на участке врезания при наличии врезной подачи М кривой 39-44-45 - скорректированный участок алгоритма управления поперечной подачей; кривой 35-46 - график изменения скорости съема металла на участке врезания при наличии врезной подачи Мкривой 35-47-48-49-50 -р Рфазовая траектория процесса резания при эатупленном круге; кривой 35-51- -48-49-52 - фазовая траектория процесса резания при уменьшении постоянной времени процесса резания (возрастание эквивалентной жесткости системы СПИД); кривой 53-50 - скорректированный участок фазовой траектории (фиг. 2).Введение блока 25 вычитания позволяет на основе измерительной информа 1ции о диаметральном размере дополнительно получать информацию об упругой140086деформации обрабатываемой детали по оси г, а значит и об усилии резания, На выходе блока 25 вычитания сигнал пропорционаген величине упругой деформации 5 г по оси г . Принимая во внимание, что между усилием резания по соответствующей координате и упругой деформацией существует пропорциональная связь 10 54цию об энергии Э на вход первого блока 31 памяти. Функциональный преобра" зователь 32 производит операцию деления сигналов Э,5 г и выделяет на выходе сигнал, пропорциональный времени 1 з на врезание шлифовального круга в деталь, Это время пропорционально постоянной времени Тпроцесса шлифования, как объекта управления:5= КГа отдельные составляющие усилия резания при прочих равных условиях одно" значно связаны между собой через ко эффициент пропорциональностиГ = ( Г (2) а также, что между радиальной состав ляющей усилия резания Г и скоростью 20 съема металла Ч существует однозначная связь через коэффициент режущей способности Кре,:ц КрГ ( можно утверждать, что выходной сигнал блока 25 несет в себе информацию в соответствуюших масштабах об упругой деформации 5,г, 5 , о тангенциальном усилии резания Г и о скорости З 0 съема металла ЧЭто позволяет использовать его для определения момента переключения скоростей перемещения суппорта шлифовального круга со скорости быстрого подвода на рабочую черновую подачу в момент достижения усилия резания некоторого порогового значенияГ,чр 1 К реж Чм, мак Для назначения этой силы Г и использован задатчик 34 усилия ре зания. Дискретные же команды на переключение задатчиков скоростей формируются четвертым компаратором 7 и его 4 В выходными ключами 6, 11 и 30, Интегратор 29, подключенный навход блока 25, вычисляет количествоэнергии, затрачиваемой на съем при- В 0пуска 5 е на этапе врезания:(6)э = ) ,, ,огде К - масштабный коэффициент,В момент окончания врезания приЧ = Чм, , срабатывает четвертый ком"паратор 7, который своим выходнымседьмым ключом 30 передает информа 1С = То = (5)рея;где Х - эквивалентная жесткость упругой системы станка.Его значение в виде электрического сигнала запоминается вторым блоком 33 памяти, с выхода которого сигнал поступает затем на вход второго компаратора 14 с целью перестройки значения припуска 5 пропорционально значению С5 г Км 1 ВВариации жесткости упругой системы станка и режущей способности круга контролируются совокупностью дополни" тельно введенных устройств и по результатам расчетов в интеграторе и Функциональном устройстве автоматически производится перестройка величины припуска на выхаживание, При этом во всех случаях процесс обработки заканчивается при одном и том же значении упругой деформации 5при одном и том же минимально возможном машинном времени на съем припусУстройство работает следующим образом.В начале цикла шлифования на входе тиристорного преобразователя 4 мощности с задатчика 5 скорости врезной подачи через дискретный пятый ключ 6 подается сигнал, в результате которого шлифовальный круг 3 сближается с деталью 19 с большой по величине ско" ростью перемещения суппорта 2 (фиг.2 траектория скорости Ч 6 (5) представ" лена в виде кривой 35-36-41-42) . Пос ле соприкосновения шлифовального круга с деталью (точка 35 траектории) припуск начинает сниматься, т.е.уменьшается, а скорость съема метаж.(ЫЧ начинает возрастать по закону экспоненты.5 1400865 6Индуктивные датчики 20 и 21 начи- чистового шлифования, характеризуенают воспринимать изменение текущего мый траекториями скоростей Чи Чприпуска 5 и упругую деформацию 5. соответственно, 38-39 и 48-49. ПриНа выходе первого 22 и второго 23 текущем припуске 5 срабатывает вто,преобразователей напряжения имеют рай компаратор 4, который своим дисместо соответствующие сигналы напря- кретным третьим ключом 13 отключаетжения О и 1, задатчик 12 от входа тиристарногопреобразователя 4,Ц, = К,(0,5 О + 5., ); (7)Э к О =К (0,50 -5 ); К,К К, (8) 15 20 25 где К и К - коэффициенты преобразования преобразователей 22 и 23.На выходе блока 24 суммирования сигнал пропорционален контролируемому диаметру;=(1, +( а на выходе блока 25 вычитания сигнал(1 О) 115 Я ф Когда сигнал на выходе блока 25 вычитания, а следовательно, на первом входе четвертого компаратора 7 сравни" вается с сигналом, подаваемым с задат"30 чика 34 порогового значения усилия резания Г , то срабатывает четвертый компаратор 7, который своими дискретными ключами пятым 6 и шестым 11 производит, соответственна, отключение от входа тиристарного преобразователя 4 мощности задатчика 5 скорости врезной подачи и подключение задатчика 8 скорости черновой подачиЭтот момент соответствует 5, 40сГ) а на траекториях скоростей Ч и Ч,- точкам 43 и 46. Далее продолжается процесс чернового шлифования, при котором скорость поперечной подачи Ч, идет по траектории 43-37, а скорость съема металла Ч,А по траектории 46-48.Сигналы с блока 24, пропорциональные текущему припуску обрабатывае- мой детали, непрерывно поступают на первые входы компараторов 1 О, 14 В 0 и 18.Когда текущий припуск достигает значения 5 установленного задатчиком 26, то срабатывает первый компаратор 10, который своими дискретными ключами 9 и 15 производит переключение скоростей подачи с черновой Чна чистовую Ч (отрезок траектории 37-38), При этом начинается процесс ле тродвигатель 1 и суппорт 2 резко затормозятся (траектория 39-40), а процесс съема металла протекает в режиме размерного выхаживания по траектории 49-50, Когда весь припуск снят (5 = О), а диаметр детали становится номинальным, то срабатывает третий компаратар 18, который своим четвертым ключом 17, подключает задатчик 16 скорости быстрого отвода. В этот момент времени скорость съема металла (точка 50) равна Чи соотг)ветствует заданному уровню шероховатости поверхности. В процессе быстрого отвода суппорта 2 за счет действующих упругих деформаций станка снята, хотя и очень маленькая, но дополнительная часть припуска пропорциональная уровню упругой деформации на момент выдачи дискретной команды третьим компаратаром 18..Если по каким-то причинам (заменен шлифовальный круг, произведена подналадка приспособления шлифавальнаго станка) постоянная времени процесса Т уменьшается, эквивалентная жесткость упругой системы возрастает, то, если бы не было устройства самонастройки припуска 5, то траектория скорости съема металла Ч оказалась бы в виде отрезка 49-52. С точки зрения обеспечения шероховатости поверхности условия создаются более благоприятные так как Ч с Ч(Я ИФ м фкоднако заметно увеличивается машинное время на выхаживаНие и в соответствии с выражением (11)изменяется величина д 5 , которая отражается на величийне диаметра обрабатываемой детали. Обычно значение Д 5 компенсируется перед началом работы станка наладчиком, в данном же случае Д 5 сказы(21вается на стабильности размера, Таким образом, вариации Т приводят к потерям производительности станка и к разбросу размера.14 ОООднако в устройстве второй компаратор 14 в зависимости от величины времени на врезание й в соответствии с выражением (6) изменяет величи 5 ну припуска 5, Вьжаживание начнется(Э)уже при припуске 5, процесс затормаживания поперечного суппорта проходит по траектории 44-45, а скорость съема металла Ч по траектории 53-50, 10 так что в конце обработки конечная скорость съема металла всегда равна(1) требуемому значению М= Ч по условиям шероховатости. Тем самым обеспечивается и стабильность диамет рального размера и сокращение машинного времени на .выхаживание. Формула изобретения20Устройство управления рабочим циклом при врезном шлифовании, содержащее два первичных индуктивных преобразователя текущего размера обрабатываемой детали, связанные через сост ветствующие преобразователи напряжения с блоком суммирования, первый компаратор, на выход которого включены первый и второй ключи, а вход связан с эадатчиком припуска на чистовое З 0 шлифование, второй компаратор, на выход которого включен третий ключ, а вход связан с задатчиком припуска на вьйаживание, третий компаратор, на выход которого включен четвертый ключ, а вход связан с задатчиком номинального размера, задатчик скорости врезной подачи, эадатчик скорости 865 8черновой подачи,. задатчик скоростичистовой подачи, задатчик скоростиотвода суппорта, связанный через четвертый ключ с входом тиристорногопреобразователя мощности, выход которого связан с приводным электродвигателем механизма поперечной подачисуппорта шлифовального круга, а выходблока суммирования соединен с входамипервого, второго и третьего компараторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности ипроизводительности, оно дополнительно снабжено блоком вычитания, входкоторого связан с. выходами преобразователей напряжения, четвертым компаратором, на выход которого включены пятый, шестой и седьмой ключи, задатчиком усилия резания, связанным свходом четвертого компаратора, интегратором, вход которого соединен свыходом блока вычитания, а выход через соединенные последовательно седьмой ключ и введенные первый блок памяти, функциональный преобразовательи второй блок памяти - с вторым компаратором, причем выход блока вычитания связан также с входом четвертогокомпаратора, вход тиристорного преобразователя через пятый ключ связанс эадатчиком скорости врезной подачи,через соединенные последовательношестой и первый ключи - с задатчикомскорости черновой подачи, а через соединенные последовательно шестой,второй и третий ключи - с задатчикомскорости чистовой подачи,1400865 Составитель А, Семеноваедактор Н. Бобкова Техред Л.Сердюкова Корр И. Муска П Заказ дписноССР4/ Производственно-полиграФическое предприятие, гУжгород, ул. Проектная г 1 О нк ф 548 Тираж б 78 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш