Способ управления станком для ленточного шлифования полосового проката

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 В 51/ОО ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРС 2 к металлообраиспользования различного нао для шлифовальшой длины в та,печение равноназнаНИя. час ерывно ме-,и и изменении го инструмента. о согласно спальным станком ии нагрузки на. (71) Научно-производственное объединение по автоматизации горнорудных, металлургических предприятий и энергетических объектов черной металлургии "Днепрчерме.тавтоматика"(72) А,Л,Солош, А.Н,Подгола, И.М,Сальников, В.Д.Морозов и А.А,Ермоленко (56) Авторское свидетельство СССР Кт 1444137, кл. В 24 В 51/00, 1989, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ ДЛЯ ЛЕНТОЧНОГО ШЛИФОВАНИЯ ПОЛОСОВОГО ПРОКАТА (57) Использование: металлообработка, для использования на шлифовальных станках различного назначения, преимущественно для шлифования поверхности деталей большой длины, в частности полосового проката. Сущность изобретения заключается в том, что непрерывно измеряется нагрузка на электродвигателе абразивного инструмента в виде активной мощности )чш и размер поступающей на обработку детали Нс. Во вреИзобретение относится ботке и предназначено для шлифовальных станках чения, преимущественн поверхности деталей б тности полосового прока. Цель изобретения - обе мерного съема металла при няющемся размере детал режущих свойств абразивно Это достигается тем, чт сабу управления шлифова при непрерывном измерен.Б Ц. , 17981 мя подвода обрабатываемой детали к абразивному инструменту определяют момент врезания абразивного инструмента в деталь на заданную глубину, который определяется по превышению нагрузки на заданную величину над нагрузкой холостого хода. В момент врезания запоминается размер детали Но и положение устройства подвода Зо В дальнейшем в зависимости от размера детали перед очагом обработки и от степени изменения режущих свойств абразивного инструмента изменяют положение устройства подвода, рассчитывая его по формуле: Я=Яо 4 Но-Н 1+К Х йшбт, где К -окоэффициент пропорциональности; т - время работы абразивного инструмента, При этом текущий размер детали берут перед очагом обработки на расстоянии; = Л Нючд/чУ, где ЬН - абсолютная величина максимально допустимого отклонения размера, е детали от номинального значения; Ч, ЧУ - скорость перемещения соответственно детали и устройства подвода. 3 ил.О электродвигателе абразивного инструмента и размера поступающей на обработку детали., падводят обрабатываемую деталь.к абразивному инСтрументу; запоминают значение нагрузки на электродвигателе абразивного инструмента, включают рабочую . подачу, сравнивают действительную нагрузку с запомненной и в момент, когда разница станет больше заданной, что соответствует необходимой глубине врезания абразивного инструмента в деталь, т.е, той глубине, которая необходима для заданного съема металла, запоминают размер1798139 обрабатываемой детали и положение устройства подвода, а в дальнейшем в зависимости от размера детали перед очагомобработки и от степени изменения режущихсвойств абразивного инструмента изменяют положение устройства подвода, рассчитывая его по математической зависимости;Я,=З+Н.-н,+К , Н,а, . (1)где Яо и Но - соответственно положениеустройства подвода и размер детали запомненные в момент врезания на необходимуюглубину;Н - текущий размер детали;, Мшй - значение энергии затраченной абразивным инструментом на съемметалла за время работы инструмента:М - активная мощность двигателя аб разивного инструмента;т - время работы абразивного инструмента;К - коэффициент пропорциональности,При том текущий размер детали берутперед очагом обработки на расстоянии, определяемом по формуле;. Чу - скорость перемещения устройства. подвода;Л Н - абсолютная величина максимально-допустимого отклонения размерадетали от номинального значения.На фиг, 1 приведена функциональнаясхема устройства, реализующего способ; нафиг, 2 - момент врезания в деталь; на фиг.3 - процесс управления для ленточно-шлифовального станка,Способ управления осуществляетсяследующим образом.Для конкретного процесса шлифованияопытным путем определяют уровень нагрузки на электродвигателе нового абразивногоинструмента, при котором абразивный инструмент врезается в деталь и снимает необходимый слой металла с поверхностидетали,.Обрабатываемую деталь подводят к абразивному инструменту и запоминают зна.чение нагрузки на электродвигателеабразивного инструмента, этэ нагрузка характеризует холостой ход. После включениярабочей подачи начинается сближение абразивного инструмента с деталью, э послевреээния абразивного инструмента в деталь нагрузка начинает возрастать, В момент, когда нагрузка превысит уровеньнагрузки, определенный опытным путем,.4съем металла с детали будет соответствовать необходимому. и в это время запоминается положение устройства подвода 50 и размер детали Но. В процессе шлифования 5 все время определяется значение энергии,затрачиваемой на сьем металла. за время работы абразивного инструмента, Значение энергии определяется интегрированием значения активной мощности Мш электро двигателя абразивного инструмента 11(3)По мере сьема металла режущая способность абразивного инструмента уменьшается, а значение энергии 0 возрастает.Если при всех прочих равных условиях оставить устройство подвода в одном положении, то с ростом 0 начинает уменьшаться съем металла с детали, Поэтому для компен О сации снижения сьема за счет снижениярежущих свойств инструмента необходимо перемещать деталь с помощью устройства подвода в сторону абразивного инструмента. Величина этого перемещения зависит от затраченной энергии 0 и коэффициента пропорциональности К; который находится опытным путем для конкретного тица детали и типа абразивного инструмента.В процессе шлифования устройство 30 подвода устнавливается в положение Яькоторое определяется по математической зависимости.При расчете Яс берется текущий размердетали Н перед очагом обработки на рас сто. ии( Это расстоян е определяется поформуле (2).Если текущий размер детали брать непосредственно в очаге съема, то при боль- ших колебаниях размера детали устройства подвода не сможет устанавливаться в нужное положение, т;е. положение, которое необходимо при данном размере детали, из-за сваей инерционности. Поэтому текущий размер детали Н берется на расстоянии 1 45 от очага Обработки, т,е, с упреждением,Величина ЬН для каждой детали, поступающей на обработку определяется дейст-.вующими стандартами и показывает максимально-допустимую величину откло О нения размера необработанной детали отноминального значения. Скорость перемещения устройства подвода детали к абра-, зивному инструменту Чу и скорость движения детали Чд постоянны для конкретного типа обрабатываемой детали, Учет размера детали Н перед очагом обработки на расстояниипозволяет поддерживать устройство подвода 6 положении, обеспечивающем постоянную глубину врезэнияабразивного инструмента в педаль при изменении ее размера, т,е. если размер детали изменится даже на величину ЛН от номинального значения, то устройство подвода успеет установиться в новое положение к моменту подхода к очагу обработки участка детали с измененным размером.Способ иллюстрируется на фигЛ, Устройство, реализующее способ, содержит станок 1 с двигателем 2 вращения абразивного инструмента и устройством подвода 3 детали к абразивному инструменту, датчик нагрузки 4 двигателя, запоминающее устройство 5, сумматор 6, блок интегрирования 7, блок сравнения 8, запоминающее устройство 9 и 10, сумматор 11, блоки задержки 12 и 13, датчик положения 14 устройства подвода, датчик размера детали 15, блок управления 16 устройством подвода, блок умножения 17, Вход датчика нагрузки 4 подключен к двигателю.2, а выход соединен с входами сумматора 6 и запоминающего устройства 5, выход котброго соединен с инверсным входом сумматора 6.Выход сумматора 6 соединен с входами блока интегрирования 7 и блока сравнения 8, на второй вход которого подается сигнал заданной величины нагрузки Мэ,Выход блока интегрирования 7 соединен с входом бока умножения 17, навторой вход которого подается сигнал коэффициента пропорциональности К, а его выход соединен с первым выходом сумматора 11, выход блока сравнения 8 соединен с управляющими входами запоминающих устройств 9 и 10, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами сумматора 11, а информационные входы запоминающих устройств 9 и 10 соединены соответственно с выходом датчика положения 14 и выходом блока задержки 12, на :управляющий вход которого подается сигнал Чд.Вход блока задержки 12 и первый вход блока задержки 13 соединены с выходом датчика размера детали 15, на второй вход блока задержки 13 подается сигнал задания величины, а выход этого блока соединен с инверсным входом сумматора 11, выход которого соединен с первым входом блока управления 16. Второй вход блока управления 16 подключен к выходу датчика положения 14, который соединен с выходом устройства подвода 3, а выход блока управления 16 подключен к управляющему входу устройства подвода.Рассмотрим управление работой шлифовального станка с момента ввода его в . работу с использованием устройства, реализующего предлагаемый способ управле полосы Чд. Устанавливая величину задерж 50 ки блока 12 пропорционально заданной постоянной скорости движения конкретнойполосы на его выходе формируется сигналтолщины полосы находящейся в очаге обработки, Таким образом в момент врезания на заданную глубину в запоминающем устройстве фиксируется толщина полосы, находящаяся в очаге обработки Но. Так как для целей управления, по данному способу, используется толщина полосы, находящаяся на расстоянии Е от очага обработки, то в 5 101525 3040 ния на примере ленточно-шлифовального станка для шлифования полосового проката.После выполнения подготовительных операций включается двигатель 2 вращения абразивной ленты 18, мощность которого измеряется датчиком 4 активной мощности. В исходном состоянии отсутствует. контакт обрабатываемой полосы и абразивной ленты и на выходе датчика 4 имеется сигналмощности холостого хода йхх, После включения рабочей подачи с логического блокана схеме не показан), поступает сигнал эаписй мощности холостого хода йхх в запоминающее устройство 5 и начинается подвод шлифуемой полосы 19 с помощью устройства подвода 3 к вращающейся шлифовальной ленте 18, а после врезания шлифовальной ленты в полосу мощность, потребляемая двигателем 2, начинает возрастать и на выходе сумматора 6 появляется сигнал, равный разности полной мощности и мощности холостого хода двигателя 2(Йш=й-йхх), т,е. мощности, затрачиваемой непосредственно на сьем материала.При достижении Ц значения К, что свидетельствует о .необходимой глубине врезания абразивной ленты в обрабатываемую полосу, срабатывает блок сравнения 8 и его выходным сигналом записывается информация в запоминающие устройства 9 и 10. При этом в запоминающее устройство 9 . заносится положение Яо устройства подвода 3, а в запоминающее устройство 10 заносится значение толщины полосы Но, находящейся в очаге обработки фиг, 2 ).. В процессе движения обрабатываемой полосы 19 с нее снимается слой металла д(фиг, 2, 3). Толщина полосы измеряется датчиком 15, который установлен на некотором расстоянии от очага обработки, поэтому участки полосы с измеренной толщиной попадает в станок с определенным запаздыванием, поэтомудля того, чтобы знать толщину полосы в очаге обработки используются блоки задержки 12 и 13. Величина задержки зависит от расстояния между точкой измерения и очагом обработки и от скорости движенияпроизводится интегрирование величины активной мощности двигателя вращения абличных обрабатываемых материалов и 10 сторону абразивной ленты, чтобы скомпенсировать потерю режущей способности понал необходимого положения устройства 20подвода Яь которое обеспечивает.необхоуправления 16 устройством подвода сравниаается фактическое положение устройст 30 40 талла, величина которого постоянна по всей 50 зависимости от величины ( устанавливается величина задержки блока 13 и на инверсный вход сумматора 11 поступает значение толщины полосы Н. В блоке интегрирования 7 разивной ленты, а умножение этого значения на коэффициент пропорциональности К (находится опьстньсм путем для разтипов абразивных лент) производится в блоке умножения 17 и на его выходе получается сигнал, равный необходимой величине перемещения устройством подвода полосы в следней, т.е, обеспечить необходимый съем металла при всех прочих равных условиях, На выходе сумматора 11 формируется сигдимый съем металла независимо от степени износа абразивной ленты и изменяющейся текущей толщины полосы Н(фиг. 3), В блоке ва подвода 3 и необходимое Ят и формируется команда на перемещение устройства подвода в необходимом направлении согласнО формуле (1),Управление шлифовальным станком по данному способу позволяет получить высококачественную поверхность стальной полосы за счет равномерного съема поверхностного слоя металла, в котором находятся различные дефекты, неметаллические включения и т.д, При этом на величину съема не влияют колебания толщины полосы и текущие изменения режущих свойств абразивного инструмента.Рассмотрим управление по заявляемому способу; ленточно-шлифовальным станком для шлифования полосового проката, Станок обрабатывает движущиеся стальные полосы бесконечной длины, т.е, полосы по несколько сотен метров одна за другой свариваются на входе в станок и образуют одну сторону. Цель шлифования состоит в том, цтобы снять с поверхности полосьс слой медлине полосы, при этом величина съема металла не должна зависеть от колебаний тоссщины полосы, от степени износаабразивной ленты. Схема работы станка приведена на фиг2 и 3. В процессе шлифования движущаяся стальная полоса 19 прижимается с помосцью устройства подвода 3 к вращающейся абразивной ленте 18, в результате происходит сьем металла д с поверхности полосы,После включения рабочей подачи устройство привода 3 начинает перемещатьсяи подводит движущуюся полосу 19 к абразивной ленте 18, С момента их контактаначинается врезание абразивного инструмента в полосу 19 и с поверхности начинаетсниматься слой металла д, при этом одновременно начинает возрастать мощность,потребляемая двигателем 2 вращения абразивной лентьс 18. В данном способе используется только рабочая мощность, т,е. изполной мощности вычитается мощность холостого хода. Для данного станка, данноготипа обрабатываемой полосы при новой абразивной ленте экспериментально установлено, что при достижении мощностьюзначения Зб кВт величина съема становитсяравной заданному значению д = 0,015 мм,поэтому при Иц=-Зб кВт подвод полосы прекращается, запоминается положение Яо устройства подвода 3 .и толщина Нообрабатываемой полосы 19 в очаге обработки, Если оставить устройство подвода в Этомположении, то при колебаниях толщины поступающей в очаг обработки полосы будутколебаться мощность Кс и величина съемад . Увеличение толщины приводит к увеличению нагрузки на абразивную ленту и кувеличению сьема д, при уменьшениитолщины процесс обратный, Абсолютноезначение максимальной величины отклоне 5 ния толщины от номинального значения дляданного типа стальной полосьс составляетЛН=0,2 мм. Поэтому шлифование при постоянном положении устройства подвода приводит к нестабильной величине сьемаметалла, к большим колебаниям нагрузкиабразивной ленты, что приводит к ее прекдевременному выходу из строя.Для увеличения станком, с целью учетаизменения толщины полосы можно использовать формулу:Яс-Яо+Но-Нов (4)где Яс - необходимое полокение устройстваподвода;Нос - текущая толщина полосы в очагеобработки;Постоянно определяя Яс и устанавливаяв это положение устройство подвода 3, можно в значительной мере исключить влияниетолщины Нос на величину сьема и снизить5 перегрузки абразивной ленты, Из формулы(4) следует, что текущая толщина Н,с равнатолщине Но; то устройство подвода остаетсяв переднем положении Яс=ЯО. Если текущаятолщина Нос увеличилась, например на 0,1мм, то с помощью устройства подвода полосу необходимо отвести на 0,1 мм, Приуменьшении. толщины полосы она должнаподводиться к абразивной ленте, Но управление положением устройства подвода на 5реальном стане по формуле(2) не позволяетобеспечить стабильность съема, так как неучитываЕвся скорость перемещения устройства подвоДа.В данном станке скорость перемещения устройства подвода Чу=0,03 мм/с, скорость движения обрабатываемой полось 1Чд=20 м/мин=333,3 мм/с, поэтому если тол 1 цина Но изменится например на ЬН=0,2мм, то устройство подвода по формуле (5) 15будет устанавливаться в новое паложение втечение т=б,бб с (г - ЬН/Чу), а эа этовремя через очаг обработки пройдетучастокполосы длиной 1 = г х Чд=б;66 сек 333,3мм/с, =2222 мм, Таким образом участок палосы с большой толщиной может выйти изочага обработки раньше чем устройствоподвода займет необходимое положение;что кроме повь 1 шенного съема может привести к обрыву абразивной ленты. Резкое 25уменьшение толщины полосы может приводить к появлению совсем не шлифуемыхучастков полосы,Для исключения этого явления необходимо по формуле (4) вместо текущей толщи- ЗОны полосы в очаге обработки Ноиспользовать текущую толщину полосы Нвзятую на расстоянии 1 от очага обработки,Величина Е определяется по формуле (2).Использование для целей управления Н 1 35позволяет в значительной мере исключить перегрузку абразивной ленты; обеспечить более стабильный сьем металла за счетподдержания устройства подвода в положении, обеспечивающем постоянную глубину 40врезания абразивного инструмента в полосу,Для данного станка:1.= ЬН - = 0,2 мм -- -7 - -2222 мм,/д 333,3 м 4Чу,О,03.фи сПоэтому если толщина изменится намаксимальную величину ЬН, то устройствоподвода успеет установиться в навое положение к моменту подхода к очагу обработкиучастка с измененной толщиной, Подобныеизменения толщины полосы па длине характерны для горячекатаных полос поступающих на шлифовальные станки с цельюудаления поверхностных дефектов и неметаллических включений. Поэтому формула(4) приобретает следующий вид: 5531=Яо+Но-Н,где Н 1 - толщина полосы на расстоянии 1 от. очага обработки. По мере съема металлапроисходит износ абразивного инструмента, уменьшается его режущая способность,. Эти факторы, возрастают па мере увеличе- . ния работы, выполненной абразивным инструментом, поэтому для целей управления предлагается использовать формулу (1), Коэффициент пропорциональности К определяют опытным путем для конкретного станка, материала обрабатываемой полосы, типа абразивной ленты.Для данного станка опытным путем получены следующие данные:- практически полный износ абразивной ленты наступает при выполнении неюгработы 0= 3 йшб 1= 44,8 кВт ч. Опредеоление величины 0 проводились путем непрерывного интегрирования активной мощности шлифования, до полного износа ленты;- при выполнении абразивной лентой работы О=с 0 до 44,8 кВт ч сьем металла при шлифовании уменьшается с 0,015 мм до куля. Поэтому коэффициент К рассчитывается следующим образом.К вО 00035- 448 кВт ч. кВт чРассмотрим конкретный пример ис- пользования формулы (1), Примем исходное положение устройства подвода Во=8 мм,толщину полосгя в момент врезания Но=3.8 мм и К=0.000335 мм/кВт ч.При толщине полосы на расстоянииот очага обработки равной Н=3,9 мм и работе, выполненной абразивной лентой 1 1 чшбт=-15 кВт ч рассчитываем необходиомое положение устройства подвода;+0,000335 40 кВт ч = 8,0134 мм.кВт чТаким образом расчетная формула получена на основе анализа работы ленточношлйфавальнага станка по обработке полосового проката. Коэффициент пропорциональности К и назначение нагрузки шлифования обеспечивающей необходимый съем материала при новой ленте находятся опытным путем конкретного шлифовальнога станка, типа обрабатываемого материала и типа абразивного инструмента.Формула изобретенияСпособ управления станкам для ленточного шлифования паласового проката, включающий измерение мощности привода12 1798139 оставитель А,Подголаехред М.Моргентал Корректор С.Шек Редактор Тираж Подписное осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 абразивного инструмента и толщины обрабатываемой полосы и установку устройства подвода обрабатываемой полосы к абразивному инструменту в положение, определяемое с учетом измеренных значений, о т л и ч а ю щ и,й с я тем, что, с целью повышения качества обработанной поверхности, устройство подвода обрабатываемой полосы .к абразивному инструменту в процес се обработки устанавливают в положение Ят, 1 Р определяемое из выражения;%=5 о+Но-Н+Кйшдт,где Зо - положение устройства подвода в момент врезания абразивного инструмента на заданную глубину;Но-толщина полосы в момент врезания на заданную глубину;Н 1 - текущее значение толщины полосы; йш - активная мощность привода абразивного инструмента;т - время работы абразивного инструмента;К - коэффициент йропорциональности.