Устройство для моделирования силовыхпараметров процесса зубофрезерованияпо методу обкатки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ и 1805353(Я)м, кл.з С 06 6 7/48 Государственный комитет СССР ио деяаи изобретений и открытий(72 Авторы изобретения льнюсский филиал Эксперимент следовательского института ме анков и Вильнюсский завод зустанков им. 40-летия Октябр 1) Заявители 54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИЯ ПО МЕТОДУ ОБКАТКИ Изобретение относится к электрическому моделированию и может быть использовано для наладки и исследования адаптичных систем управления . зубофреэерными станками, работающими по методу обкатки в режиме импульсного управления.Известно устройство для моделирования процесса резания, содержащее исследуемую систему, усилитель мощности, вибратор, датчик перемещений и фазовращатель 11 .Однако это устройство нельзя использовать для моделирования процесса эубофрезерования, так как оно не учи тывает, что обработка ведется по фследу" с запаздыванием, равным периоду вращения заготовки, Кроме того, устройство является полунатурной моделью, так как модель совмещена со 20 станком.Наибслее близким техническим решением является устройство, содержащее сумматор, апериодическое звено, блоки запаздывания 2 .Недостатком этого устройства является сложность и невысокая точность при его использовании для моделирования процесса зубофрезерования, работающего по методу обкатки в режи ме импульсного управления. Моделирование запаздывания в этом устройстве основано на использовании записи на магнитную ленту с регулируемым расстоянием между записывающей и воспроизводимой головками, Устройство является дорогостоящим и громоздким.Другой, часто используемый метод моделирования запаздывания, основан на использовании так называемых рядов Паде. Подобные схемы работают хорошо только в узком диапазоне частот, следовательно, на вход этих схем нельзя подавать скачкообразно изменяющееся напряжение. Последнее обстоятельство не позволяет использовать эти схемы для моделирования процесса при импульсном управлении процессом зубофрезерования.Цель изобретения - повышение точности .работы при импульсном управлении процессом зубофрезерования.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор и апериодическое звено, дополнительно введен генератор тактовых импульсов, триггер, генератор счетных импульсов, делитель частоты, эпементы И, компараторы, реверсивные счетчики, цифроаналоговые преобразова 805353тели, источник опорного напряжения,ключ и блок задания коэффициентапередачи, причем выход генераторатактовых импульсов соединен с первымвходом триггера и входом делителячастоты, первый выход которого подключен к тактирующему входу первогореверсивного счетчика и первым входом первого и второго элемента И,второй выход делителя частоты подключен к тактируюЩему входу второгореверсивного счетчика и первым входамтретьего и четвертого элемента И, выход генератора счетных импульсовподключен ко вторым входам первого,второго, третьего и четвертого элемента И, входам устройства является 15второй вход триггера, выход которогосоединен с третьими входами первогои четвертого элемента И, выход первого элемента И подключен к суммирую:-,щему входу третьего реверсивного счет-Щчика и первому входу пятого элемента И, выход второго элемента Исоединен с вычитающим входом четвертого реверсивного счетчика и первымвходам шестого элемента И, выход 2третьего элемента И подключен к вычитающему входу третьего реверсивногосчетчика и первому входу седьмогоэлемента И, выход четвертого элемента И соединен с суммирующим входомчетвертого реверсивного счетчика ипервым входом восьмого элемента И,вторые входы пятого, шестого, седьмого и восьмого элемента И соединеныс подвижным контактом ключа, замыкающий контакт которого подключен к выходу источника опорного напряжения,размыкающий контакт ключа соединен сшиной нулевого потенциала, выход пятого элемента И подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, выход седьмого элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход которогоподключен к установочному входу второго реверсивного счетчика и входу 4первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен спервыми входами первого компаратораи второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к урпервому входу сумматора и входу второго компаратора, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, третий вход пятого элементаИ соединен с " одом первого компара тора, второй вход которого подключенк выходу блока задания коэффициентапередачи, выход третьего реверсивного счетчика соединен со вторым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход шестого элемента И 40подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, выход восьмого элемента И соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к установочному входу первого реверсивного счетчика и входу третьего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами третьего компаратора и четвертого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко второму входу сумматора и входу четвертого компаратора, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, третий вход восьмого элемента И соединен с выходом третьего компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока задания коэффициента передачи, выход четвертого реверсивного счетчика соединен со вторым входом четвертого цифроаналогового преобразователя, выход сумматора подключен к входу апериодического звена, выход которого является выходом устройства.Силовой параметр процесса зубофрезерования, например, нагрузка резания при импульсном управлении определяется выражениемР Р + К Е К ЧЧ - изменяется от О до б ,Ч" - изменяется от О до ЧК - изменяется от К; , до К;,К" - изменяется от К до К;, где Р. - значение нагрузки напредыдущем оборотезаготовки;- длительность импульса(время движения инструмента вдоль оси за"готовки за один оборотвращения заготовки)на текущем и предыдущем оборотах заготовки,- коэффициенты передачипроцесса зубофрезерования на текущем ипРедыдущем оборотахзаготовки.Как известно, коэффициент передачи зависит от геометрических параметров эоны резания н свойств обрабатываемого материала, причем, так как ширина зубофрезерования во время врезания и выхода измеряется, то и коэффициент передачи объекта будет на этих участках также переменным. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - график изменения коэффициента передачи процесса зубофрезерования; на фиг.З- диаграмма работы устройства.Предлагаемое устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, триггер 2, генератор 3 счетных импульсов, делитель 4 частоты, элементы И 5 и б,компараторы 7 и 8, эле-. менты И 9, 10, 11 и 12, реверсивный счетчик 13, цифроаналоговый преобразователь 14, сумматор 15, цифроаналоговый преобразователь 16, реверсивный счетчик 17, элементы И 18 и 19, реверсивные счетчики 20 и 21, цифроаналоговый преобразователь 22, компаратор 23, блок 24 задания коэффициента передачи, апериодическое звено 25, компаратор 26, цифроаналоговый преобразователь 27, ключ 28, источник 29 опорного напряжения.Устоойство работает следующим Образом.Тактирующие импульсы (фиг, За),длительность между которыми равнапериоду вращения заготовки, устанавливают триггер 2 в единичное состояние (фиг. Зб) и делятся в делителе 4частоты на 2 (фиг. 3 в), Входные импульсы, поступающие на второи входтриггера 2, устанавливают его в нулевое положение (фиг. 3 б). Таким образом, триггер 2 имитирует включениеи выключение подачи фрезы вдоль осизаготовки.Генератор 3 счетных импульсовподает через соответствующие элементы И счетные импульсы на входы реверсивных счетчиков 13, 17, 20 и 21.При подключении вторых входов элементов И 11, 12, 18 и 19 через ключ28 я источнику 29 опорного напряжения на суммирующий вход реверсивногосчетчика 20 поступают через открытыеэлементы И 5 и. 12 счетные импульсы.Счетные имгульсы через элемент Ипоступают также на суммирующий входреверсивного счетчика 13. Элемент И5 закрывает нулевые сигналы триггера 2 и делителя 4 частоты.Нередний фронт прямого выхода делителя 4 частоты осуществляет записьв реверсивный счетчик 20 значения вкоде коэффициента передачи объекта,хранящегося в реверсивном счетчике21. Таким образом, за первый периодтактовых импульсов в течение длительности управляющих импульсов (выходтриггера 2) в реверсивные счетчики13 и 20 поступают счетные импульсыи, следовательно, на выходах цифроаналоговых преобразователей 14 и 22увеличиваются напряжения (фиг.Зг,е),так как выход цифроаналогового пре"образователя 22 является источникомопорного напряжения для цифроаналогового преобразователя 14, то на выходе последнего напряжение пропорционально произведению длительностиуправляющего импульса и переменного коэффициента передачи К объекта, который имитируется на вйходецифроаналогового преобразователя 22.Причем, учитывая нелинейность начального участка изменения коэффициентапередачи объекта, цифроаналоговыепреобразователи 22 и 27 выполненынелинейными,В течение второго периода тактовых импульсов элемент И 5, а, следовательно, и элемент И 12 закрыты поддействием прямого сигнала с выхода делителя 4 частоты, а элементы И6, 10 и 19 открываются под действиеминвертированного сигнала с выходаделителя 4 частоты. При этом от переднего фронта инвертированного сигнала -с выхода делителя 4 частоты происходит запись в ревеосивный счетчик21 значения козффицие .та передачиобъекта из реверсивного счетчика 20и в течение длительности У управляющего импульса в реверсивные датчики16 17 и 21 поступают счетные импульсы,и, следовательно, на выходах цифроаналоговых преобразователей 16 и 27увеличиваются напряжения (фиг, 3 д,ж),Аналогично ранее указанному, на вы 15 ходе цифроаналогового преобразователя 16 образуется напряжение, пропорциональное произведению длительности Ч и коэффициенту передачи Кобъекта. Так как элемент И 5 закрыт,2 О в реверсивном счетчике 20 остаетсязаписанное в двоичном коде значениекоэффициента передачи К объекта запредыдущий период, а через открытыйэлемент И 6 на вычитающий вход реверсивного счетчика 13 поступают счетные импульсы. В итоге, на выходе цифроаналогового преобразователя 14 об-,разуется снижающееся от значенияР = К Ч до нуля напряжение, при1котором компаратор 7 опрокидываетсяЗб и закрывает элемент И 6. Это необходимо для предотвращения опрокидывания реверсивного счетчика 13,На выходе сумматора 15 образуется 35 напряжение (фиг. 3 в), равное Р ++ Кд- К Ж,. Апериодическое звеМ 1но 25 имитирует датчик нагрузки,и выход его является выходом устройства.4 О В течение третьего периода в реверсивный с,етчик 20 под действиемпереднего фронта прямого сигнала свыхода делителя 4 частоты вновь производится запись из реверсивного 45 счетчика 21 значения коэффициентапередачи К объекта. Аналогично предыдущему на выходе цифроаналоговогопреобразователя 22 увеличиваетсянапряжение, апропорциональное ко О эффициенту передачи объекта. При достижении этого напряжения заданномупропорциональному коэффициенту передачи объекта в установившемся режиме, калибратор 23 опрокидывается и 5закрывает элемент И 12, т.е. в реверсивном счетчике 20 остается записанное в коде значения коэффициентапередачи объекта. На выходе цифроаналогового преобразователя 14 напряжение пропорционально Кз 40 а на выходе цифроаналогового преобразователя 16 напряжение Рз - К.У,С выхода сумматора 15 снимается напряжение Р Р -К Я -К 1В дальней 3 1 Ьшем цикл работы устройства повторяется.для имитации выхода фрезы вторые инвертированные входы элементов И 11 и 19 соединены через ключ 28 с шиной нулевого потенциала, При этом попеременно открываются элементы И 11 и 19, и на вычитающие входы реверсивных счетчиков 20 и 21 попеременно поступают счетные импульсы и, следовательно, попеременно на цифроаналоговых преобразователях 22 и 27 уменьшаются напряжения (фиг. 3 г, д). В остальном устройство работает ана- Й логично описанному выше.Предлагаемое устройство позволяет проводить наладку и испытания адаптивных систем для зубофрезерных станков, 15 работающих по методу обкатки в импульсном режиме управления.формула изобретенияУстройство для моделирования силовых параметров процесса зубофрезеронания по методу обкатки; содержащее сумматор и апериодическое звено, о т-л и .ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит генератор тактовых импульсов, триггер, генератор счетных импульсов, делитель частоты, элементы И, компараторы, реверсивные счетчики, Зо цифроаналоговые преобразователи, Ис- точник опорного напряжения, ключ и блок задания коэффициента передачи, причем выход генератора тактовых им" пульсов соединен с первым входом 35 триггера и входом делителя частоты, первый выход которого подключен к тактирующему входу первого реверсивного счетчика и первым входом первого и второго элемента И, второй выход ф) делителя частоты подключен к тактирующему входу второго ренерсивного счетчика и первым входом третьего и четвертого элементов И, выход генератора счетных импульсов подключен ко вторым входам первого, второго, третьего и четвертого элементов И, входом устройства является второй вход триггера, выход которого соединен с третьими входами первого и четвертого элемента И, выход первогоэлемента И подключен к суммирующему входу третьего реверсивного счетчика и первому входу пятого элемента И, выход второго элемента И соединен с вычитающим входом четвертого ревер сивного счетчика и первым входом шестого элемента И, выход третьего элемента И подключен к вычитающему входу третьего реверсивного счетчика и первому входу седьмого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с суммирующим входом четвертого реверсивного счетчика и первым входомвосьмого элемента И, вторые входыпятого, шестого, седьмого и восьмогоэлемента И соединены с подвижнымконтактом ключа, замыкающий контакткоторого подключен к выходу источника опорного напряжения, размыкающийконтакт ключа соединен с шиной нулевого потенциала, выход пятого элемента И подключен к суммирующему входупервого реверсивного счетчика, выходседьмого элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивногосчетчика, выход которого подключенк установочному входу второго ренерсивного счетчика и входу первогоцифроаналогового преобразователя,выход которого соединен с первымивходами первого компаратора и второго цифроаналогового преобразователя,выход которого подключен к первомувходу сумматора и входу второго компаратора, выход которого соединен стретьим входом третьего элемента И,третий вход пятого элемента И соединен с выходом первого компаратора,второй вход которого подключен квыходу блока задания коэффициентапередачи, ныход третьего реверсивного счетчика соединен со вторым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход шестого элемента Иподключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, выходвосьмого элемента И соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, выход которого подключенк установочному входу первого реверсивного счетчика и входу третьегоцифроаналогового преобразователя,выход которого соединен с первымивходами третьего компаратора и четвертого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключенко второму входу сумматора и входучетвертого компаратора, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, третий вход восьмого элемента И соединен с выходомтретьего компаратора, второй вход .которого подключен к выходу блоказадания коэффициента передачи, выходчетвертого реверсивного счетчикасоединен со вторым входом четвертого цифроаналогового преобразователя,выход сумматора подключен к выходуапериодического звена, выход которого является выходом устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 405118, кл. С 06 6 7/48, 1972,2, Левин А. И, Математическоемоделирование в исследованиях ипроектировании станков. М., "Машиностроение", 1978, с,79-84 (прототип).805353 ехов Составитель Л. 1 ерРедактор Л. Копецкая Техред А, Бабинец Ко ор Г. Назарова каз 1 О 905 7 Тираж 75 б Иодписно ВННИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб., д.