Способ ограничения вибраций технологической системы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801500995 19/39 ЮЫЮ 398ТЕВТНО ТЕИ 1 ЧЕИНАЯБИБЛИОТЕКА ПИСАНИ ОБРЕТЕНИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ульяновское голное конструкторскоеи Фрезерных станков(56) Каминская В.В. Направления развития адаптивных систем управления для станков с ЧПУ. - Станки и инструменты, 1973, У 3, с,3.Авторское свидетельство СССР Р 684513, кл, С 05 В 19/39. (54) СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ВИБРАЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ(57) Изобретение относится к адаптивному управлению металлорежущими станками. Цель изобретения - повышение производительности обработки при прохождении вибронеустойчивых участков резания. Способ ограничения вибраций системы СПИД, по которому при вибрациях системы СПИД с амплитудой меньше допустимого значения осуществляют стабилизацию мощности резания, на заданном уровне регулированием подачи по интегральному закону в функции разности заданного и текущего значений мощности резания.Дополнительно при прохождении вибронеустойчивых участков резания после снижения заданного уровня стабилизации мощности резания фиксируют значения пройденного пути и подачи, а затем уменьшают глубину резания до величины, при которой подача увеличилась относительно исходного зафиксирован/Хного значения в 2 э раэ, где х - показатель степени при подаче в степенной зависимости мощности резания от параметров резания, увеличивают уровень стабилизации мощности до исходного и осуществляют срезание уменьшенного припуска обработки, на скорости быстрого хода возвращаются к точке зафиксированного значения пути резания и срезают оставшийся припуск обработки с заданным уровнем стаГ . ации мощности, 5 ил. овное специальбюро тяжелых ки раб на Фиг.аготовки Изобретение относится к станко-. строению, в частности к адаптивному управлению станками, в особенности к способам ограничения вибраций системы СПИД.Целью изобретения является повыше" ние производительности обработки.На фиг.1 приведены кривые ограничения по виброустойчивости АА и мощности резания И(И , а также дйаг" рамма распределения йрипуска обработотки на фиг.З кения па линии нии Фиг. 4 - ния по в мен таль нь вибраций подачи Б време метров особ-и редлага построе броустмограничепо зкспериние крив "1 чивости мплитудыания Ь иезеровачии; щ завис А от гл 1 ост бины ре цовом Ь и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 2 показана схема обконцевой Фрезой; ные диаграммы изме- резания (пунктирные ототип, сплошные лимый способ); на3 150099 на Фиг. 5 - пример устройства,реали-зующего предлагаемый способ,До резания инструмент приближается к заготовке на предельной подаче Б, рассчитываемой исходя из динамической прочности инструмента (т. О,1 по Фиг,1, 2, интервал времени 0 - 1 по Фиг.З). В момент С врезао ния подача уменьшается до уровня Б , 10 при котором текущее значение мощности резания равняется заданному И=Но для данного . заранее неизвестного) припуска обработки Ь.ХЗначение 8 может быть опре делено из известного уравнения мощности резанияИ = СЬ,ЬВ ЕБ = И (1)где С, Х. 1 - постоянная.и показатели степени,зависящие от материала заготовки иинструмента;Ь - ширина резания (в 25рассматриваемомслучае постоянная);- глубина резания;Л, Е - диаметр инструмента и число его 30зубьев.При возникновении вибраций больше допустимого значения А)А уро- .о вень стабилизации мощности резания, а следовательно, и подача снижаются. При некотором уровне И и подаче 8, амплитуда вибраций становится меньше допустимого значения; этот уровень Фиксируют, значение подачиф 5 40СЬ ЬВУд Етакже Фиксируют (т.2 на фиг,1,2,интервал, времени Ь, - 1 по Фиг.З). Одновременно Фиксируют значение пу ти резания 1 = 1 пройденного инструментом в заготовке. В этот момент дается команда на уменьшение глубины резания путем установочного перемещения по координате Е станка. Для того чтобы поделить неизвестный припуск обработки ца два, надо контроли" ровать изменение подачи при уменьшении глубины вследствие действия системы стабилизации мощности резания. 55 При некотором уровнеЕИ, ) Б1/Х 1/Х,аСЬ 11 припуск обработки Йбудет поделенна два и установочное перемещениепо координате 2 прекратится (т 2,3по фиг.1,2 и интервал времени ,-С 3по фиг.3). Уровень Я рассчитывается после фиксации уровня Б, одновременно Фиксируется перемещениеЕ == Ь/2 . Далее повышают уровень стабилизации мощности до исходного значения И (т.3,4 по Фиг.1,2 и интервал времени Т, -Т, по Фиг.3) и срезают уменьшенный припуск обработкис повышенными значениями уставки мощности и, соответственно, подачи (т.4по Фиг.1,2 и интервал времени ф- Тпо фиг.З).После срезания уменьшенного припуска мощность резания снижается доуровня холостого хода (т,5 по Фиг.1,2 и момент времени Т, по ФигЗ) ипуть резания 1 Фиксируется с уменьшенным припуском и . который опре"рЯделяется как общий путь резания отмомента контакта с заготовкой за вычетом зафиксированного ранее путирезания 1, с полным припуском Ь,(фиг,1). В момент (С 5 по Фиг.3) дается команда на реверсирование подачи по координате .Х ца быстром ходуБр . После прохождения пути, равного1 (т.б по Фиг 2), подача по коорх1дицате Х прекращается и включаетсяподача быстрого хода по координатеЕ (т, 6,7 по.фиг.1,2) на перемещение Ь Е. После обработки перемещения -Е подача по координате Епрекращается и дается команда на перемещение по координате Х на подачеограничения 8 . После врезания помдксдача уменьшается до уровня,при котором текущее значение мощности резания равно заданному уровню И , и производится срезание оставшегося припуска обработки (т.7 - 10 по Фиг.1,2и интервал времени 16 - Тпо фиг.3).При изменении припуска (т. 8,9 поФЛг, и момент времени Т по фиг.З)подача изменяется, стабилизируя мощ"ность резания на заданном уровне.Способ может быть реализован различными путями, как в аппаратном,таки в программном исполнении (в микропроцессорном устройстве ЧПУ). Устройство в программно-аппаратном исполне"нии изображено на Фнг.5,Устройство содержит блок 1 вводауправляющих программ (УП), буферныйблок 2, блок 3 формирования управляю5 1500995щих сигналов, блоки 4,5 сравнения,цифровые регуляторы 6,7, циФрааналаговые преобразователи 8,9, приводы10, 11 подачи станка, датчики 12,13обратной связи по пути, аналога-цифровые преобразователи 14,15, станок16, датчик 17 мощности, датчик 18вибраций, аналого-циФровые преобразователи 19, 20, блоки 21, 22 сравнения, регуляторы 23 мощности и 24 уровня вибраций, блок 25 библиотеки типовых режимов резания (БТР). Блоки21-25 являются цифровой частью 26 системы адаптивного управления, логические блоки 27 - 29, блок 30 памятии блок 31 расчета Дополнительных кадров входят в блок 32 формированиятраектории.Устройство работает следующим абразом,В подготовительном кадре блок 1ввода УП вводит требуемую геометрическую информацию рабочего кадра вбуферный блок 2 и требуемую технологическую информацию (данные об инструменте, обрабатываемой детали, режимах резания) в блк 25, В блоке25 в подготовительном кадре нл основании технологических данных УП рассчитываются необходимые параметрыдля функционирования системы адаптивного управления; максимальная подача Б. уставка мощности И , уставракс"ка допустимого уровня вибраций А35коэффициент 2, Одновременно вводится геометрическая информация в блок31 расчета дополнительных кадров окачественной траектории движенияинструмента В дополнительных кадрах 40(без учета конкретных величин перемещений, которые уточняются в процессе работы),В рабочем кадре привод 11 отрабатывает перемещение Х. При врезанииинструмента в деталь появляется мощность резания И, контролируемая датчиком 17,Фактическое значение И сравнивается с заданным И = И , разностИ - И при помощй регугытара 23 ре 3гулирует в блоке 3 Формирования управляющих сигналов скорость подачиЯ так, чтобы И = И = ИПри превышении уровнем вибрацийА допустимого уровня А регуляторО24 уменьшает уставку мощности Из,которая становится меньше исходного заданного уровня И , при этом уМЕНЬ 1 ПЛЮтая 11 СЛЛ 1 д;" 11 раяля 1, Л 1 брлций А. В 11 акатар 1.й чд,1 е 11 т устл 11 анится соотношение Л -. Л Ла 1 и 1 ес 111 й блок 27, ка 111 ра.111 руя слстая 1111 г 11 гналав И 1: и АА, .1 ь 1 рлблть 1 ллатикамандь 1 для палачи и блан 31 рлсчета Дополнительных клд 11 аВ 11 в блок 30 памяти, Блок 30 пдмят;1 фиксирует уровень падлчи К = 8, д блок 31 запоминает текущее знлчение координаты Х = Х и в соответствии с заложенной ранее управляющей подпрограммой дает команду на движение пакоординате Е в требуемом направлении через блок 3, Скорость подачи па координате Е устднавлнвлется тлкай же, как и па основной координате Х: Я = Япри этом отработка рабочего кадра (т.е. движение по координате Х) не прекращается. При изменении положения инструмента па координате Е уменьшается глубина резания,вследствие чего для поддержания заданного уровня мощности И = И увеличивается подача, Как талька уровень текухз щей подачи станет равным Б = 2 8 чта Фиксируется блоком 28, последний подает команду на астлнов движения по координате Е и фиксацию фактичес. кого положения Е = Е в блок 31 (окончание первого дополнительного кадра).После этого продолжается отработка рабочего кадра по координате Х с уменьшенным припускам обработки, исключающим появление недопустимых вибраций, Уставка мощности И. при3 этом увеличивается да исходного значения И и подача еще больше возорастает. При срезании уменьшенного припуска обработки, что Фиксируется блоком 29, последний дает команду в блок 31 на останов отработки рабочего кадра, запоминание текущего значения Х = Х в этот момент и вклю 2чение второго дополнительного кадра в работу.Второй дополнительный кадр имеет следующую программу: возврат на ускоренном ходу по координате Х до положения Х = Х (перемещение Ь Х . - . = Х 2 - Х,) и да исходного положения Е по координате Е (перемещение дЕ = Е - Е ), Одновременна в буферном устройстве 2 отыскивается нужное место рабочего кадра (координаты1500995 г/ Е = Е , Х = Х ), рабочий кадр вновь включается в работу, обеспечивая срезание оставшегося припуска обработки беэ вибраций с исходной уставкои мощности И = 1о Формула изобретенияСпособ ограничения вибраций технологической системы, по которому при вибрациях технологической системы с амплитудой меньше допустимого значения производят стабилизацию мощности резания на заданном уровне регулированием подачи по интегральному закону в функции разности заданного и текущего значений мощности резания, а при возникновении вибраций больше допустимого значения снижают заданный. уровень мощности резания до величины, при которой вибрации не превышают допустимое значение,после прохождения вибронеустойчивого участка повышают уровень стабилизируемой .мощности .резания до прежнего заданного уровня, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности обработки при прохождении вибронеустойчивых участков резания после снижения заданного уровнястабилизации мощности резания фиксируют значения пройденного пути и подачи, а затем уменьшают глубину резания до величины, при которой подача увеличится относительно зафиксированного значения 2 "э раз, где(/хЗ - показатель степени при подачев степенной зависимости мощности резания от параметров резания, увеличивают уровень стабилизации мощностирезания до исходного заданного значения и производят срезание уменьшенного припуска отработки, после снижения стабилизируемой мошности резаниядо уровня холостого хода на скорости быстрого хода возвращаются к точке зафиксированного значения пути резания и производят срезание оставшегося припуска отработки с заданным 25 Уровнем стабилизации мощности резания,1500995 Редактор А.Маковская Коррек Борисо бинат "Патент", г Ужгород, ул. Гагарина, 1 зводственно-издател Составитель А.КоробкоТехред М.Ходанич аказ 4865/42Тираж 788НИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раушская н дйисноеоткрытиям при ГКНТ СССд. 4/5