Способ управления циклом шлифовального станка

, (51)4 НИЕ ИЗОБРЕТМ :ВИДЕТЕЛСТУ Я ПИСА Н АВТО льство ССС СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Московское особое конструктор- .ское бюро средств автоматизации иконтроля и электроэрозионного оборудования(56) Авторское свндете РВ 1110616 23.0683.(54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛОМШЛИФОВАЛЬНОГО СТАНКА с периодическойправкой шлифовального круга, заключающийся в том, что задают значениемощности, затрачиваемой на шлифование,и значение скорости съема припуска, .измеряют эти параметры в каждом цикле шлифования, а при уменьшении при-,ЯО и 1166976 пуска до заданного значения производят выхаживание, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и производительности обработки, определяют значение постоянной времени процесса резания, соответствующее заданным условиям обработки, измеряют ее фактическое значение в процессе обработки, определяют отношение .заданного значения постоянной времени к ее Фактическому значению и отношение заданного значения скорости съема припуска к ее фактическому значению в конце этапа шлифования со стабилизацией мощности и в каждом цикле шлифованияЬ уровень стабилизации мощности устанав-ф ливают равным.произведению значения мощности на отношения заданных значений постоянной времени и скорости съема припуска к их фактическим эначе ниям, определенным в предыдущем цикле.шлифовальный круг. Р =-"-.Чу к 1 1166Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано на кругло-, бесцентрово- и внутришлифовальных станках.Цель изобретения - повышение точности и производительности обработки на шлифовальных станках с периодической правкой шлифовального круга и с построением цикла, включающим этап выхаживания после этапа шлифования со 10 стабилизацией мощности эа счет учета изменений условий шлифования и регули" рования уровня стабилизации мощности.На фиг. 1 представлены кривые изменения мощности Р, радиальной силы 15 Г резания на этапе шлифования со ста" бйлизацией мощности функции снятого припуска между двумя очередными прав- хами шлифовального круга; на фиг. 2- функциональная схема устройства, ре-, щ ализующего способ. Способ осуществляется следующим образом.Для конкретного процесса шлифования опытным путем определяют уровень стабилизации мощности Рь, на котором должна производиться обработка первой детали после правки шлифовального круга. Значение мощности Р, выбирают из условия получения наилучших результатов по точностии производитель" ности обработки. Для этого заданного .значения мощности определяют значение скорости Ч, съема припуска и значение постоянной времени Т про цесса резания. При этом предполагается, что режущая способность шлифовального круга после его правки практически полностью восстанавливается. При определении Ч и Т участок шлифования со стабилизацией мощности выбирают относительно небольшим, чтобы уменьшение режущей способности шлифовального круга за это время было незначительным. 45Значение постоянной времени Т определяют на этапе выхаживания, которое производят после окончания шлифования на выбранном участке. Значение То определяют одним из из вестных способов, например как время, эа которое мощность шлифования экспоненциально уменьшится в процессе выхаживания до значения, равного 0,37 от значения мощности в началь ный момент выхаживания.Кроме того, задают допустимое значение Р . уровня стабилизации1 е 1 й 976 2 мощности, соответствующее наибольшей допустимой нагрузке Гу на При обработке первой детали послеочередной правки шлифовального круга уровень стабилизации мощности устанавливают равным Р и поддерживают мощность на этом уровне путем изменения рабочей подачи при отклонении мощности шлифования от ее заданного значения. В процессе шлифования на этом этапе измеряют фактическое значение скорости съема припуска и запоминают ее значение Чф перед началом этапа выхаживания, которое производят при уменьшениИ припуска до заданного значения, После запоминания значения скорости Ч определяют отношение Ч /Ч. В процессе выхаживания измеряют фактическое значение постоянной времени Т+ процесса резания, запоминают его и определяют отношение Т/Т.В каждом последующем цикле обработки уровень стабилизации мощности устанавливают равным произведению значения мощности в предыдущем цикле на отношения Ч/Ч 4, и Т /Тф, определенные также в предыдущем цикле,т.е. для каждого (д + 1) цикла,где- порядковый номер цикла послеправок круга, устанавливают уровеньстабилизации мощности:Р. = Р; Ч,/Ч .т,/Т,. С 1)Если после окончания очередногоцикла обработки уровень стабилизациимощности, определенный по уравнению(1) для следующего цикла, окажетсяравным илн меньше его допустимогозначения Р 1 , то выдают командуна правку шлифовального круга. Кроме того, для ряда процессов шлифования наряду с предложенным критерием выхода круга на правку при реализации этого способа могут быть достаточно эффективны и известные критерии, например минимально допустимая скорость съема припуска. Сущность способа поясняется следующим.Связь между мощностью Р шлифова-. ния и радиальной силой Р резания определяется известной зависимостью: где Ч - линейная скорость шлифовального круга;, - коэффициент, определяющийф с прототипом; кривая Ъ - изменениюсвязь между радиальной Гсилы на этапе шлифования со стабили-.и тангенциальной Г сия зацией мощности на уровне за времялами резания, между двумя правками круга: дРф -Для конкретного технологического приращению силы Р за это время;процесса шлифования изменение коэфЩГ - значению силы Р в начале шлифициента Ч связано. главным образом(о 1фования первой детали после правкис уменьшением значения коэффициентакруга.Кр режущей способности шлифовального 10 Данный способ благодаря корректикруга по мере съема припуска, При ровке уровня стабилизации мощности вуменьшении К коэффициент М увелир ффицУ л соответствии с уравнением (1) обеспечивается. Связь между коэффициентом чивает постоянство радиальной силыК и радиальной силой Р резанияУ Рв начале каждого цикла шлифоваопределяется известной зависимостью:15 ния независимо от количества обрабоЧ(3)танных деталей после очередной правКРки круга.Это объясняется следующим, ,где Ч - скорость съема припуска.Из уравнения (2) следует, что приИз уравнения (2) следует чтофиксированной скорости резания длястабилизации мощности шлифования обес- -0поддержания силы Р (1 + 1) в началепечивается также, стабилизация радиальУкаждого ( + 1) цикла шлифования наной силы резания только при постоянных значениях Чи Ч.заданном уровне необходимо уровеньР( + 1) стабилизации мощности во 5 этом цикле корректировать относиЕсли влияние изменения Ч. на зависимость между Р и Г может бытьк з тельно заданного в нервом икленя Р в соответствии с уравнениемпрактически исключено или путем стабилизации Ч, т.е, за счет соответ- оР Р оствукнцего увеличения частоты враще 1+1 оГния шлифовального круга по мере 30 гдео Р фуменьшения его диаметра, или путемокоррекции заданного уровня мощности М=- соответств ет п е при уменьшении диаметра круга, товлияние на эту зависимость изменениязначения 1 по мере затупления шлИфоскольку информация о состоянии шливального круга в известных способах фонального круга (относительном знасо стабилизацией мощности и периоди- чении коэффициента Ч ) в начале поческой правкой круга не компенсируетРе ущее значение этом предполагается, что изменениена этапе шлифования со стабилизацией мф . режущих свойств круга на этапе выхацие мощности будет увеличиваться по живания можно пренебречь ввиду егомере увеличения снятого припускаУ малости.поскольку значения коэффициента Ки соответственно коэффициента Ч яв ненни (4) че еэР . Выразим отношение ,/ 9 в уравоненни (4) через отношения скоростейляются также функциями этого пара-.съема припуска и постоянных времениметра. Для известного способа приращение силы Г при шлифовании (-.й)процесса резания.детали будет зависеть не только отДля этого. запишем зависимость межвеличины снятого припуска на той е 50 ду щ остью шлифования и скоростью тали, но и от суммарного припуска, ема припуска, которая определяетеяснятого со всех пре шепредшествующих детаф путем подстановки Риэ уравнениялей, обработанных после очереднойв уравнение (2):правки шлифовального круга. На фиг.1 РЧЧ (5)К кф.прямая а соответствует уровню стаби-. ээ рЧлизации мощности, при котором междуи зависимость между постоянной вреправками обрабатывается в среднеммени Т процесса резания и коэффициоптимальное число деталей, при уп- ентом Кр режущей способности шлифо 5 11669вального круга, определяемую извест-ным уравне;иемТ/К,. Т, (6) где 1 - приведенная жесткость систе" мы СПИД, изменением которой по сравнению с величиной изменения КР можно пренебречь,Последовательно подставим в уравнение (5) значения мощности, скорос ти съема припуска и постоянной времени, предварительно выразив К через Т (см. уравнение 6), соответствующие первому и (1"му) циклу шлифования после очередной правки круга, и, взяв 15 их отношение, получимР, Чр То(1).Иэ указанного выше следует, чтоприращение силы Р относительно зна- э 5чения Р, при шлифовании (1-й) детали будет зависеть главным образомот величины снятого припуска на этойдетали и практически не зависит отсуммарного припуска, снятого со всехпредшествующих деталей после очередной правки шлифовального круга.Поэтому средний уровень стабилизации мощности, а следовательно, искорости съема припуска можно уста 35новить выше, что позволяет повыситьпроизводительность обработки, Болеевысокая стабильность радиальной силырезания обеспечивает повышение точности обработки.Возможен и второй вариант способа,в котором в отличие от первого значения Ч и Т устанавливают не заранее, а определяют при шлифовании первой детали после правки шлифовального круга и запоминают до следующейправки. При шлифовании второй деталиуровень стабилизации мощности остав,ляют неизменным, а его корректировкупроизводят, начиная с третьей деталив соответствии с уравнением, аналогичным уравнению (1),На фиг. 1 ступенчатые линии с и й,условно соответствуют. уровням стабилизации мощности В циклах между. прав ками круга при шлифовании соответственно по первому и второму вариантам способа; ступенчатые линии е и 76 6Г - изменению силы Р на этапе шлифования со стабилизацией мощности дляэтих вариантов ьР и йР" - макфсимальному приращению силы Р завремя шлифования между правками;Р, и Р - значению силы Р в началешлифования первой детали после правки,Преимущество второго варианта заключается в том, что отпадает необходимость заранее определять значения Ч и Тр, соответствующие заданной мощности Рр, что существенноупрощает задание программы при реализации способа,Кроме того, при нестабильностихарактеристик используемых шлифовальных кругов или неоднородностисостава шлифовального круга в радиальном направлении при .первомварианте заданной мощности Рр будетсоответствовать семейство значенийЧ .и Т , которые могут иметь относительно большой размах, что приводит к снижению точности обработки.При втором варианте влияние этихфакторов учитывается автоматически.Однако во втором варианте необходимость запоминания значений Ч и Трна сравнительно большое время, затрачиваемое на обработку деталей междуправками круга, приводит при прочихравных условиях к усложнению схемызапоминающих устройствЗапоминаниезначений Чр и ТО являются в определенной степени также случайными величинами, зависящими от величиныприпуска на первой детали. Крометого, при втором варианте корректировка уровня стабилизации мощностипроизводится при обработке третьейдетали, что при прочих равных условиях приводитк большей нестабильности сипы Р по сравнению с первымвариантом.Поэтому при достаточно высокойстабильности характеристик испольауемых шлифовальных кругов первый вариант может оказаться более эффективным,ЭФфективность критерия определения состояния шлифовального круга,при,котором его необходимо править,обусловлена следующим.Иэ анализа уравнения (5), описывающего связь между скоростью съемаприпуска и параметрами КР и , характеризующими состояние шлифоваль7 ;1166 ного круга, следует, что при стабилизации мощности скорость съема припуска однозначно связана с режущей способностью шлифовального круга, а следовательно, и силой Р только при однозначной зависимости между параметрами К и ЧДля процессов шлифования, характеризующихся относительной большой вариацией. значений при одноми 10 том же значении заданной скорости съема припуска, при которой производят вывод круга на правку, могут быть различные значения силы Р а следовательно, правка круга 3 удет производиться необоснованно часто, или значение силы Р может оказаться больше допустимого значения. Поскольку в данном способе мощность шлифования устанавливается в соответствии 2 О с фактическим изменением коэффициента М (см, уравнение 4),.то связь между мощностью и силой Р согласно уравнению (2) является однозначной; что обеспечивает своевременный вывод 25 шлифовального круга на правку.На фиг, 1 после четвертого цикла пунктирной линией показано изменение силы Р в следующем цикле в случае, если бы круг не был проправлен после окончания четвертого цикла.Устройство, реализующее способ, содержит датчик 1 мощности, датчик 2 припуска, датчик 3 скорости съема припуска, выполненньй, например, в виде дифференцирующего звена, дат 35 чик 4 измерения постоянной времени процесса резания, элемент 5 сравнения, задатчик 6 мощности, задатчик 7 постоянной времени, задатчик 8 скорости съема припуска, два вычислителя 9 и 10 частного, вычислитель 11 произведения, три элемента 12, 13 и 14 памяти и схему 15 управления . станком 16.Кроме того, для управления выходом на правку шлифовального круга,по предлагаемому способу устройство допол-, нительно содержит пороговый элемент 1 У и задатчик 18 мощности. В устройство также входят блок компенсации мощности потерь холостого хода и блок смещения уровня настройки (не показаны) задатчиков 6 и 18 в зависимости от фактического значения. диаметра шлифовального круга.Датчик 1 мощности соединен с элементом 5 сравнения, связанньм по вто 976 8рому входу либо с вычислителем 11 произведения через нормально закрытый контакт Кц реле К схемы 15 (не показано) и элемент 14 памяти, либо с задатчиком 6 через нормальный открытый контакт К этого же реве. Выход элемента 5 соединен со схемой 15 управления станком 16. Вход датчика 3 скорости соединен с датчиком 2 йрипуска, а выход - через элемент 12 памяти с вычислителем 10 частного, связанным по второму входу с задатчиком 8, а по выходу - с вычислителем 11 произведения. Вход датчика 4 постоянной времени соединен с датчиком 1 мощности (принципиально датчик 4 может быть соединен по входу с датчиком 3 скорости и измерять значение постоянной времени по контролю переходного процесса изменения скорости съема припуска в процессе выхаживания), а выход - через элемент 13 памяти с вычислителем 9 частного, связанным по второмувходу с задатчиком 7, а по выходу - с вторым входом вычислителя 11 произведения, Третий вход вычислителя 11соединен с задатчиком 6 через второй нормально открытый контакт К, реле Ки с выходом элемента 14 памяти черезузел задержки (не показан). Пороговыйэлемент 17 соединен по первому входус вычислителем 11, по второму входу -с задатчиком 18, а по выходу - со схемой 15 управления,Регулировкой задатчиков 7, 8, 6и 18 на их выходах формируют сигналы,пропорциональные соответственно заданным значениям постоянной времени Тскорости 7 съема припуска, мощности Ро и минимально допустимой мощнос-ти РПараметры узла задержки подбираютили регулируют таким. образом, чтобывремя задержки поступления сигналас выхода элемента 14 памяти на третийвход вычислителя 11 было больше времени, необходимого для запоминаниясигнала элементом 14.В процессе шлифования первой детали после очередной правки шлифовального круга реле К схемы 15 находится во включенном состоянии и к элементу 5 сравнения непосредственно подключен .задатчик 6. В конце первого цикла шлифования реле К отключается и к элементу 5 подключается умножитель 11,Реле К находится в отключенном состоянии до следующей правки шлифо 9 1166 вального круга. Сигнал рассогласования с выхода элемента 5 поступает в схему 15 управления, изменяющую рабочую подачу таким образом, чтобы свести к минимуму возникшее рассогласование сигналов на входах элемента 5. Одновременно с выхода датчика 2 сигнал, пропорциональный текущему значению припуска, поступает на вход датчика 3, на выходе кото рого Формируется сигнал, пропорциональный текущему значению скорости съема припуска. Этот сигнал запоминают элементом 12 .памяти в момент выдачи датчиком 2 команды на выхаживание. В процессе выхаживания датчик 4 измеряет фактическое значение постоянной времени процесса резания, которое запоминают элементом 13 памяти. После запоминания сигналов датчи ков 3 и 4 на выходах вычислителей 10 и 9 формируются сигналы,соответственно равные отношению заданной,скорости съема припуска к ее фактическому . значению в конце этапа шлифования со стабилизацией мощности и отношению заданного зьачения постоянной времени к ее фактическому значению. Эти сигналы поступают на вычислитель 11 произведения. В первом цикле на выходе вычислителя 11 Формируется сигнал, равный произведению сигналов задатчиков 6 и вычислителей 9 и 10В конце цикла сигнал на выходе вычислителя 11 запоминается элементом 14 памяти (до конца следующего цикла) и поступает на вход элемента 5 и через узел задержки на третий вход вычислителя 11. После запоминания сигнала элементом 14 запомненные элементами 12 и 13 сигналы сбрасываются11 о 40 В следующем цикле уровень стабилиза 976 10ции мощности будет соответствовать запомненному элементом 14 сигналу, а на выходе вычислителя 11 формируется сигнал, равный произведению запомненного элементом 14 сигнала и сигналов вычислителей 9 и 10, сформированных в этом цикле. В конце текущего цикла этот сигнал запоминается элементом 14 и поступает на вход элемента 5 и третий вход вычислителя 11. В следующем цикле уровень стабилизации мощности смещается в соответствии со значением этого сигнала. Если запомненный элементом 14 памяти сигнал, поступающий на вход поро" гового элемента 17, будет равен ипи меньше сигнала, вырабатываемого задатчиком 18, то пороговый элемент 17 срабатывает и выдает команду на правку шлифовального круга.Схема устройства, реализующего вто" рой вариант способа, по существу совпадает с укаэанной выше схемой при замене задатчиков 7 и 8 на элементы памяти и при подключении их входов к выходам соответственно датчиков 4 .и 3 (эти связи показаны пунктирными линиями).Работа этого устройства аналогична работе указанного устройства за исключением того, что значения Т и Ч определяются по результатам контроля постоянной времени и скорости съема припуска в первом цикле после правки и запоминаются соответственно элементами 7 и 8 памяти до следующей правки, а реле К схемы 15 находится во включенном состоянии до конца второго цикла после правки. В конце второго цикла реле К отключается до следующей правки.дактор М. Дылын одписное Заказ 4368/16. ВНИИПИ Гос по делам 113035, Моск