Устройство для управления фрезер-ным ctahkom

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 0911,78 (21) 2698888/18-24 (5) М КЮ 6 05 В 15/02 с присоединением заявки МВ(23) приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(53) У 4 Х 681.51 З. . 2 621. 9(088. 8) Дата опубликования описания 180 Л 1(72) Авторы изобретения В. А. Казанский, А. Б. Кечкер и А. 10. МЫйьчик 1,1311 Особое конструкторское бюро станкострое(54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ФРЕЗЕРНЬЫСТАНКОМ Изобоетение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах программного управления фрезер 5 ными станками.Известно устройство для управления фрезерным станком (1Однако оно не обладает необходи,мой точностью из-эа сложной и недостаточно механически жесткой конструк 10 ции станка, обусловленной конструктивными особенностями системы управления.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления фрезерным станком, содержащее датчики положения, подключенные к входам обратной связи блока воспроизведения, и включенные последовательно программный задатчик и интерполятор, первый выход которого подключен к одному координатному входу блока воспроизведения программысоединенному с выходами устройства 21 .Однако это устройство не обладает повышенным быстродействием и точностью иэ-эа необходимости ручного согласования координатных осей .заготовки и станка,Цель изобретения - повышение быстродействия и точности устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит накапливающие сумматоры, элементы И и под" ключенный ко входам устройства детек" тор рассогласования координатных осей, первый выход которого подключен к первым входам обоих накапливающих сумматоров непосредственно, а второй и третий. выходы соединены с соответствующими входами данных сумматоров через элементы И, другие входы которых подключены к соответствующим выходам интерполятора и выходы к другим координатным входам блокавоспроизведения программ.Это позволяет повысить быстродействие и точность устройства.На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 согласованное (рабочее) положение осей коОрдинат ", У(1 ) станка, Х, У 2 (О) заготовки и ХЗ, У(Щ) условных координат программы, а акже размещение заготовки в,системе координат; на фиг. 3 в .несогласованное (нерабочее) положение осей координат стачка ( 1 ), заготовки (Й) и условных осей координат програюет(В ); на фиг. 4 - размещение заготовки в системе осей координат (станка, заготовки и условных осей координат программы), при согласовании системы осей координат заготовки (Й) с условной системой координат программы (1 и) и осеи координат станка (1); на фиг. 5 - схема измерения рассогласования осей координат при установке заготовки на стол станка.устройство содержит программныйэадатчик,1 (блок задания геометриирезания, например считыватель с перфоленты, на которой записана программа фрезеронания), интерполятор2 (блок программного управления),детектор 3 рассогласования координатО (Нных осей с выходами 3, 3, 3 (источник сигналов информации о рассогласовании координат), блок 4 воспроизведения программ, накапливающиесумматоры 5 и 6 (сумматоры-накопители),20заготовка 7, установленная на столе8 станка, элементы И 9-12(ключи),датчики 13-15 положения, входы 16 устройства, приводы 17-19 подачи механизмов 20-22 рабочих органов станка,индикатор 23 малых линейных перемещений.Устройство работает следующим образом.На стол станка 8 устанавливаетсязаготовка 7, на которой ранее ужепроизводились предварительные технологические операции, на другом станке в ее корпусе частично изготовлены элементы формы будущей детали,так что она имеет собственные осикоординат Хо, У(фиг.1,4).При установке заготовки на стол станка 8 ееоси координат не совпадаютв общемслучае с осями координат станка Х, У(например, на 3"). Жестко закрепив 40заготовку 7, сначала производят измерительные операции (а в данномпримере измеряют параметры с( и бпараметры, являющиеся информацией о величине углового рассогласования ). Для измерения этихпараметров на. место режущего инструмента закрепляют индикатор 23малых линейных перемещений и устанавливают его чувствительный элемент на контрольную плоскость Х -Лзаготовки 7 (фиг.5). При движениичувствительного элемента по этойплоскости на шкале индикатора 23имеется число, соответствующее линейному смещению плоскости по координате станка У. После установки,закрепления и выверки индикатора 23,используя блок 2 программного упранлеиия дают движение индикатору 23по координате Х на заранее заданное 60расстояние, например на 0,05 м, чтосоответствует 5000 дискрет (при их цене 10 мк)..Если оси координат развернуты друг относительно друга, например, 65 на 3, то при движении по координатестанка Х происходит смещение контрольной плоскости Х-У заготовки покоординате станка У, и для угла разворота 3 индикатор 23 фиксируетсмещение, равноео0,05 м йд 3 = 0,050,0524078=0,002620 мм,или на 2620 мк, что составляет262 дискрета станка. Такое ручноесогласование осей координат рабочимделается однократно. В результатеэтого измерения рабочий получаетконкретные числовые значения параметров а и в (а=5000 и в = 262для данного примера)После выполнения измерений рабочий вводит параметры а и в в источник 3 сигналов информации о рассогласовании осей координат (для этогоможно использовать переключательручного ввода), н котором осуществляется вычисление третьего необходимого для поиоооеа ооеи иоордииаипараметра К = О + УС выходов 3, 3" и 3 источника 3сигналов информации через ключи 912 поступает информация на сумматорынакопители 5 и 6. При этом с выхода3 поступает информация о параметреИ,а, с выхода 3- о параметре в сИг)выхода 3 - о параметре В (в данном примере В = 5 007),После введения параметров включают аппаратуру программного управления и начинают Фрезерование.При этом информация от блока 1 задания геометрии резания по кадрампоступает в блок 2. Например, в блоке 2 - интерполяторе - вводитсяследующая информация (в текущемкадре),перемещение по координате Х - О, 2 м(20 000 дискрет);перемещение по координате У -0,2 м (20 000 дискрет);результирующая скорость Ч84,85 мм/мин.физический смысл содержания данного. кадра соответствует движениюинструмента относительно координатстанка Х и У по траектории, представляющей собой прямую линию, наклоненную под углом 45 к координатеХ, со скоростью 84,85 мм/мин, чтосоответствует покоординатным скоростям в 60 мм/мин для координат Х иУ . Длина пути по траектории ранна5 0,2822843 м. Интерполятор осуществляет перерасчет поступившей информации и выдает одновременно навыходах координат Х и У импульсные последовательности общей длиной20 000 импульсов и частотой их следования 100 Гц,Через управляющие входы пар ключей 10 и 11 и 9 и 12 зти последовательности поступают на сумматорынакопители 5 и 6. Нар последовательностями сигналов осуществляются следующие операции: Х 1=ХС 05 ОС- Уз 51 И ОС У 1 -- х 35 иоСУ 3 с 05 Ос,С 05 с = О/К511 сС = Ь/йкоординаты станка, - условные координаты программы. Соответственно, если в исходной точке значения Х=О, У = О,Хз= О,У=О,то значения текущих координат равны текущим величинам пути, и формулы приобретают следующий вид;5 Х 1=5 Х С 05 К - 5 у 51 И К5 У 1 =5 хз зифС5 у соьС,5 х, - путь органа станка по координате Х; 5 - путь органа станка по координате У; 5 х - условный путь, заложенный 3 в программу по координате Х 5 у - условный путь, заложенный в программу по координате угде В данном случае при а=5000,в 262, 8=5007, 5 х 3 =20000 дискрет или 200 мм, 5 у =20000 дискрет или 200 мм; соь М =5007=0,99860; 5и оС= - =5000 . 2625007=0,05233.В результате поворота траектории перемещения режущего инструмента, т. е. в результате перерасчета этих исходных данных, органы станка продвигаются при отработке этого кадра на следующие значения пути:по координате Х 5 Х =20 000соз 1- -20 000 ь 1 п ос=18925 дйскретпо координате УЬУ = 20 000 1 п О+ + 20 000 соз оС= 21019 дискрет.Таким образом, если по координа" там станка Х и У происходит синхронное перемещение на 18925 дискрет по Х и на 21019 дискрет по У 1 то по координатам заготовки Х и У происходит синхронное перемещение на 200 мм или на 20 000 дискрет(условных),что соответствует перемещению инструмента в осях координат заготовки по траектории 45.функцйонирование ключей 9-12 и сумматоров-накопителей 5 и б происходит следующим образом.Каждый импульс унитарного кода для управления координатой Х с выхо" да Зф блока 2 открывает ключи 11 и 10 через которые вводится число а соответственно в реверсивные сумматоры-накопители б и 5; при этом число а суммируется с их содержимым, За период реализации кадра импульсов унитарного кода имеется 20 000,и число а, равное в данном примере 5 000,вводится в каждый из накопителей20000 раз. Аналогично каждый импульсунитарного кода для управления координатой У с выхода 3 блока 2 от 1крывает ключи 12 и 9, через которыевводится число в соответственно вlреверсивные сумматоры-накопители би 5, при этом число в суммируетсяс содержимым накопителя 5 и вычитается из содержимого накопителя 6. За 1 период обработки кадра в данном примере. таких импульсов унитарного кодаимеется тоже 20 000, и число в, равное в данном примере 262 дискретам,вводится в кажлый из счмматоров накопителей 20 000 раз. Одновременнопри изменении значения старшего разряда накопителя, т. е. при его переполнении или при переходе черезнуль, из его содержимого вычитается 20 параметр Р , поступающий с выхода1 ф3 . Двоичный выход старшего разряда накопителя 6 подключен к входу Хблока 4, Значения 0 или 1 этогопоследнего разряда являются значениями вновь полученного унитарногокода, используемого для дальнейшегоуправления координатой Х. В данномкадре переполнение сумматора-накопителя б происходит 18925 раз, и новый унитарный код содержит 18 925 им- ЗО пульсов. Двоичный выход старшего разряда сумматора-накопителя 5 подключен ко входу У блока 4. При отработке кадра на этом входе образуетсяунитарный код для управления коорди 35 натой У станка, содержащий 21 019импульсов. Унитарный код для управления координатои Л не меняется, и свыхода 3блока 2 прямо транслирует.ся без изменений далее.40 таким образом, на управляющиевходы ключей 10 и 11 и 9 и 12 для.координаты Х поступает 20 000 импульсов и для координаты .У - 20 000 импульсов: на выходах сумматоров-на копителей б и 5 соответственно длякоординаты Х - 18 925 импульсов и длякоординаты У - 21 019 импульсов.Эти вновь полученные унитарныекоды поступают на вход блока 4, где 0 происходит их совместная обработкас сигналами датчиков 13-15 обратнойсвязи по положению, образующими скоординатными приводами подач станка17 и 18 и соответственно с механическими узлами подачи рабочими органами ) станка 20, 21 и 22 следящуюсистему по положению, обеспечиьающую гарантированное перемещение каждого органа станка в соответствиис покоординатн ми входными воэдейст виями с выходов сумматоров - накопителей б и 5 и блока программногоуправления 2. В результате работыэтой следящей системыпри отработкеданного кадра происходит одновремен ное связанное перемещение по коордиФормула изобретения 7нате Х на 18925 дискрет, или на 0,18925 м, по координате У на 21019 :дискрет, или на 0,21019 м. Это соответствует перемещению обрабатывающего инструмента под углом к станочной координате Х, тангенс которого6,/Ьщ - .1,110647,2101918925т. е, под углом к координате станка Х 48 ООО 03". Это соответствует движению обрабатывающего инструмента по траектории, развернутой относительно координаты Х заготовки под углом 45(с погрешностью 3 ). При этом общая длина пути и результирующая скорость сохраняются. Таким образом, устройство позволяет обеспечить требуемую .геометриюформообразования при отсутствии согласования осей координат заготовки и станка, т. е. с уменьшением вспомогательного времени, требуемогона это согласование. При этом точностьсогласования осей координатзаготовки с условными координатамипрограммы определяется в этом случаетолько точностью измерительных операций,. а не точностью установки заготовки.На фиг. 2 приведен пример, когдавсе три системы осей координат (станка, заготовки, программы) совпадают друг с другом. Это возможно,когда оси координат станка Г согласованы с осями координат заготовки1 механическим путем, а условныеоси координат программы Й, относительно которых осуществляется расчет программы, при исправно работающемблоке программного управления совпадают с осями координат станка. В этом случае нет надобности во взаимном развороте осей координат, и заготовку можно фрезеровать.На фиг. 3 приведен пример, когда заготовка установлена на стол станка и ее оси координат 0 не совпадают с осями координат станка 1 и условными осями координат программы НЭагстовка жестко закреплена относительно базы станка и не может быть механически развернута в плоскости Х и У. В этом случае фрезерование невозможно, так как нарушается требуемая геометрия формообразования (при использовании известных,устройств управления в данной ситуации для получения требуемой геометриираскрепляют заготовку и механически поворачиваютее до совпадения ее осей координат с осями координат .станка) При использовании описываемого устройства не обязательно, чтобы все оси координат (станка, заготовки и условных координат программы ) совпадали. Достаточно, чтобы совпадали оси координат заготовки и оси условных координат программы. При этом положение осей координат станка Г по отношению к осям координат й и В (фиг. 2-,4)несущественно. Такой вариант взаимного положения осей координат показан на фиг. 4. Это дает возможность осуществить согласование осей координат поворотом траектории движения обрабатывающего инструмента. Поворот получается как следствие принудительного рассогласования условных осей координат программы Й с осями координат станка 1 на величину рассогласования осей координат станка 1 с осями координат заготовки в, Данное принудительное рассогласование осуществляется в предлагаемом устройстве. Устройство для управления фрезерным станком, содержащее датчики положения, подключенные к входам обратной связи блока воспроизведения, ивключенные последовательно программный задатчик и интерполятор, первый выход которого подключен к одному координатному входу блока воспроизведения программы, соединенному свыходами устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, оно содержит накапливающиесумматоры, элементы И и подключенный40 ко входам устройства детектор рассогласования координатных осей, первый выход которого подключен к первымодам обоих накапливающих сумматоров непосредственно, а второй и4 третий выходы соединены с соответствующими входами данных сумматоровчерез. элементы И, другие входы которых подключены к соответствующим выходам интерполятора и выходы - ко другим координатным входам блокавоспроизведения программ,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3699317, кл. 23515111, опублик, 1972.2. Станок горизонтально-фрезерныйс программным управлением для объемной обработки. Модель бБ 444 ФЗ. Паспорт. Станкостроительное объединениеим. Я, М. Свердлова, 1972.