Способ управления процессом врезного шлифования

УБЛИН 4 В 51/00 ЕЛЬСТВУ о чению съема ч а ю к ротехни пов бол ос Автоматичесем. М.,с. 80-93,теч а э с ем попус ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСНОМУ СВИД(71) Новосибирский электкий институт"Машиностроение", 1975,129, 186-193 (прототип) 54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМРЕЗНОГО ШЛИФОВАНИЯ, включающий регуЯО 1 858 ние поперечной подачи по знасилы резания и по скоростив функции припуска, о т л и -щ и й с я тем, что, с цельюния производительности путемполного использования режущейности шлифовального круга ве всего периода его стойкости,пе врезания управление ведуте резания, измеряя скоростьприпуска, а при достижениитью съема заданного значения -рости съема в функции приИзобретение относится к машиностроению и предназначено для использования на кругло- и внутришлифовальных станках,Целью изобретения, является повышение производительности путем болееполного использования режущей способности шлифовального круга в течение всего периода его стойкости засчет учета реального значения силы 10резания на этапе врезания.На фиг. 1 и 2 представлены блоксхемы устройств для реализации предлагаемого способа; на фиг, 3 и 4 -графики изменения силы резания,и 15скорости съема, иллюстрирующие работу устройств соответственно фиг.1и 2.Устройство, изображенное нафиг. 1, содержит измерительную скобу 20с первичным преобразователем 1,вторичный преобразователь 2, первыйформирователь 3 команды на отвод шлифовального круга, дифференциальнуюцепочку 4 с усилителем 5, первый 25формирователь 6 команды на управление поперечной подачей, задатчик 7силы резания, измерительный преобразователь 8 силы резания, второй формирователь 9 команды на управление ЗОпоперечной подачей, сумматор 10,привод 11 поперечной подачи шлифовального круга.Устройство работает следующим образом,Измерительная скоба с первичнымизмерительным преобразователем 1воспринимает размер обрабатываемойдетали и выдает. сигнал переменноготока на вход вторичного преобразователя 2, который вырабатываетпостоянное напряжение Пп, пропорциональное текущему значению припуска (фиг.З); Этот сигнал подаетсяодновременно на входы формирователя3 команды на отвод шлифовального круга, дифференцирующей цепочки 4 ина первый вход первого формирователя6 команды на управление поперечнойподачей. Дифференцирующая цепочка 4вырабатывает сигнал Б = сБя/йй,пропорциональный скорости съема припуска, который после усиления в усилителе 5 в К раз подается на второйвход первого формирователя 6 команды 55в виде сигнала Щ.Одновременно с этим производитсяизмерение текущего значения силырезания измерительным,преобразователем 8, Пропорциональный силе резания сигнал Цр с выхода измерительного преобразователя 8 подается на второй вход второго формирователя 9 команды на управление поперечной подачей,а на первый вход этого формирователя с выхода задатчика 7 поступает сигнал о11 р, определяющий требуемое значение силы резания на предварительном этапе съема припуска,Первый и второй формирователи 6 и 9 выполнены в виде двухпозиционных релейных элементов. Они сравнивают поступающие на их входы сигналы и в зависимости от результатов сравнения выдают команды на включение или выключение поперечной подачи шлифовального круга. Команда на включение подачи каждым из этих формирователей выдается при выполнении следующих условий(3) (4) В начале цикла обработки, когда съем припуска еще не происходит, сигнал Б имеет значение Б, (фиг.З) соответствующее начальному припуску, а сигнал 0 на выходе дифференцирующей цепочки 4 и сигнал измерительного преобразователя 8 силы равны нулю. 13, с ЩоБр с 13 руказанные формирователи выдают команды на выключение поперечной подачи шлифовального круга.Сумматор 10 выполнен в виде логического элемента ИЛИ и предназначен для выдачи в привод 11 поперечной подачи команд на включение или выключение поперечной подачи шлифовального круга. Команду на включение этот сумматор выдает в тех.случаях, когда соответствующие команды поступают одновременно на оба его входа, т,е, при одновременном выполнении условий (1) и (2). Если же хотя бы на один из его входов поступает команда на выключение подачи, т.е. выполняется одно из условий (3) или (4), или оба одновременно, то сумматор 10 выдает команду на выключение подачи.(6) 3ЪВ этот момент соблюдаются условия(1) и (2) и шлифовальная бабка станка движется со скоростью быстрогоподвода к обрабатываемой детали. Нафиг.3 началу цикла.-соответствуютсовпадающие точки Ао и Во.После входа шлифовального круга .в контакт с обрабатываемой детальюначинается съем припуска, в результате чего пропорциональный припуску 1 Осигнал Б уменьшается, а пропорциональные скорости съема припускаи силе резания сигналы Б и Б возрастают, При этом точки А и В, отображающие зависимость соответственно силы резания и скорости съемаприпуска от его текущего значения,будут описывать траектории АА 1 иВОВ в направлении, указанном стрелками (Фиг.З). 20При отсутствии формирователей 6и 9 возрастание силы резания и скорости съема припуска происходило быпо пунктирному продолжению траекторий А А, и В В,. Однако, как толькосигнал Б превысит заданное значение силы резания Б (точка А 1),овыполнится условие (4) и формирователь 9 выдаст команду на выключениеподачи, которая сумматором 10 будетпередана в привод 11 поперечнойподачи.При выключении поперечной подачисъем припуска происходит за счет на-,тягов в упругих элементах технологи 35ческой системы СПЩ, но сила резанияи скорость съема припуска будут постепенно уменьшаться (траекторииА,А и В В ). Как только сигнал Брстанет меньше заданного значенияоБр (точка А), то выполнится условие(2) включенйя подачи. Поскольку условие (1) по прежнему выполняется,то сумматор 10 выдаст команду навключение подачи. После этого силарезания и скорость съема припуска.начнут возрастать (траектории А Аи ВВ 1) до тех пор, пока в точке Ане выполнится условие (4) и форми 1рователем 9 снова не будет выдана 50команда на выключение подачи. В дальнейшем процесс включения и выключе-ния подачи по командам формирователя9 будет осуществляться аналогичноописанному. В результате этого на55предварительном этапе обработки сила резания будет поддерживатьсяв среднем на уровне 0 котоор э 4Фиг, 3 показан лини -рый наей РС.Между силой резания и скоростью съема припуска существует, как известно, пропорциональная зависимость с с(5) где Крс - коэффициент режущей способности шлифовального.круга. В связи с этим скорость съема припуска на предварительном этапе обработкио о стабилизируется,на уровне П = КсП (линия МИ на фиг.З) .В процессе съема припуска сигнал уменьшится до некоторого значения Б при котором впервые выполнится условие выключения подачи (3) для формирователя 6 (точка В;). С этого момента начинается заключительный (чистовой) этап обработки.Изменение силы резания и скорости съема припуска пойдет по траекторииА; А;,и В; В;,. Но в отличие от предыдущего очередное включение подачи произойдет в тот момент, когда кроме условия (4) выполнится дополнительно и условие (3) для Формирователя 6 (точка В; ), так как только в этом случае сумматор 10. передаст в привод подачи команду на включение подачи. После включения подачи сила резания и скорость съема припуска будут воз. - растать по траекториям А;.АиМВ;В;,2 . Очередное выключение подачи произойдет в точке В , так как в ней выполнится условие выключения подачи (3) формирователем 6.В дальнейшем процесс включения и выключения подачи в отличие от предварительного этапа обработки будет .осуществляться Формирователем 6, в результате чего скорость съема припуска будет снижаться пропорционально уменьшению текущего значения припуска, - в среднем по линии ОЬ, которая определяется уравнением вытекающим изусловий (1) и (3). При этом сила резания будет также снижаться пропорционально припуску.В тот момент, когда на обрабатываемой детали будет получен заданный размер, сигнал 0 на выходе вторичного преобразователя будет равен заранее настроенному значению 0При этом формирователь 3 выдаст50 55 команду на быстрый отвод шлифовальЬного круга и обработка будет закончена, В момент окончания обработкискорость съема припуска будет равназаранее заданному значению Б1= - П что необходимо для получеК ькния высокой точности, а сила резания - значению ПР,В процессе работы шлифовальныйкруг затупляется и изнашивается, всвязи с чем коэффициент режущейспособности шлифовального кругаК Р уменьшается. Это приводит к тому, что при одном и том же стабилизированном значении силы резанияБР установившееся значение скоростиоосъема припуска Ц на предварительЧном этапе обработки по, мере затупления и износа:шЪифовалного кругабудет постоянно. снижаться. На заключительном этапе. обработки среднеезначение Фактической .скорости съемаприпуска будет изменяеься по линииОЬ вне зависимости от степени затупления и износа шлифовального круга,Поскольку на предварительном этапе обработки устройство поддерживает силу резания на заданном предельно допустимом по технологическим условиям (номинальном) уровне,то скорость съема припуска на этомэтапе, снижаясь по мере затупления.и износа шлифованьного круга, влюбой момент времени периода егостойкости имеет максимально возможнее, определяемое текущим значениемрежущей способности шлифовальногокруга значение.Способ может быть реализован также с помощью устройства, блок-схемакоторого изображена на Фиг. 2.Устройство 1 содержит измерительный преобразователь 2 припуска обрабатываемой детали, программирующийблок 3 и дифференцирующий элемент 4,первый сравнивающий элемент 5, усилитель 6 сигнала ошибки и подключенньп 3 к его выходу привод 7 поперечной подачи, вьиодной элемент которого, например вал электродвигателяили шток гидроцилиндра, являетсявыходом устройства и предназначендля присоединения к входному элементу механизма поперечной подачи шлиФовального станка 8, задатчик 9 си 1лы резания, измерительный преобразователь 10 силы резания, второй 5 10 15 20 25 30 35 40 45 сравнивающий элемент 11, пороговый элемент 12 с памятью и коммутатор 13.Программирующий блок 3 содержит задатчик 14 конечной скорости съема припуска, масштабирующий усилитель 15 и сумматор 16.На фиг. 4 по оси абсцисс отложен сигнал П, пропорциональный припуску Ь на обрабатываемой детали, а на оси ординат - сигналы ОСИ р пропорциональные соответственно скорости съема припуска Ч и силе резания Р.Горизонтальной линией Цнамс с несено предельно допустимое по технологическим условиям значение силы резания на первом этапе обработки, а наклонной линией Пч - програмпсмное значение скорости съема припуска на втором этапе обработки. Штриховкой отмечены области недопустимых значений для силы резания и скорости съема припуска.Устройство работает следующим образом.В начале цикла обработки сигнал на выходе измерительного преобразователя 2 припуска имеет максимальное значение 0(фиг.4), пропорциональное начальному значению припуска на обрабатываемой детали, а сигнал УР на выходе измерительного преобразователя 10 силы резания равен нулю, так как процесс съема припуЬса еще не начат и сила резания отсутствует, Поэтому сигнал ьП = Б- - Б наР Рмакс выходе второго сравнивающего элемента Г 1, где Пр- сигнал задатчика 9 силы резания, имеет максимальное значение.Пороговый элемент 12 в начале цикла обработки находится в первом устойчивом состоянии и так воздействует на коммутатор 13, что последний подключает к входу усилителя 6 сигнала ошибки, выход второго сравниваю(щего элемента 11, образуя таким образом замкнутый контур подсистемы управления силой резания, задающим воздействием для которого является сигнал задатчика силы резания Прц - сопз. Поскольку сигнал 60, поступающий на вход усилителя 6 ошибки, в этот момент имеет максимальное значение, то привод поперечной подачи в начале цикла сообщает шлифовальной бабке станка 8 движение к обрабатываемой детали с макси 1144858С момента перехода порогового элемента зо второе состояние начинается заключительный этап съема припуска, при котором привод 7 поперечной подачи изменяет скорость подачи шлифовальной бабки так, чтобы сигнал ЬБ был достаточно малымс(установившееся значение этого сигнала 40 д определяется статическими свойствами подсистемы управле ния скоростью съема припуска и может быть сделано достаточно малым путем соответствующего. выбора ее параметров).15Поскольку сигнал ЬП являетсяс,1 с достаточном малым, то процесс съема припуска на заключительном этапе будет происходить со скоростью практически равной задаваемому програм мирующим блоком значению 1111= Бу+ КУ 1,Отсюда вытекает, что скорость съема припуска на заключительном этапе цикла обработки .будет уменьшаться пропорционально уменьшению припуска, причем эта пропорциональная зависимость (темп снижения ско.рости) определяется коэффициентом К масштабирующего усилителя 15. В момент окончания обработки, т.е,. когда припуск будет полностью снят и сигнал на выходе измерительного преобразователя размера станет равным нулю, скорость съема припуска будет равна заданному значению Цчкс253035 Таким образом, на предварительном этапе съема припуска вне зависи. мости от режущей способности шлнфовального круга стабилизируется сила резания на заданном предельно допустимом по технологическим условиям уровне. Установившееся значение скорости съема припуска на этом этапе, будучи наибольшим в начале периода стойкости шлифовального круга, уменьшается по мере потери шлифовальным кругом режушей способности. Однако для любого момента периода стойкости шлифовального круга установившееся значение скорости съема припуска будет максимально возможным, поскольку оно однозначно определяется соответствующим для того же момента периода стойкости значением коэффициента режущей способности шлифовального круга Кр . Это означает, .что способ обеспечивает предельно полное использование режущей способности шлифовального круга в течение всего его периода стойкости и благодаря. этому повышается производительность.На втором (заключительном) этапе съема припуска осуществляется обработка со снижением скорости съема припуска пропорционально его текущему значению и окончание обработки при заданном конечном значении скорости съема припуска, что обеспечивает высокие показатели качества поверхностного слоя и точности обработанных деталей.Составитель А.Семеедактор М.Бандура Техред З.Палий Корректор М.Демч каз 1032/12 Тираж 769 П ВНИИПИ Государственного СССР дписно П "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Филиал по делам113035, Москва, Ж зобретений 35, Раущск комитетаи открытий я наб., д.