Программное устройство для поддержания постоянства скорости резания

(54) ПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯПОДДЕРЖАНИЯ ПОСТОЯНСТВА СКОРОСТИРЕЗАНИЯ(57) Изобретение относится к областиавтоматического управления и вычис -лительной технике и может быть использовано для поддержания постоянства скорости резания при обработкена токарных станках с числовым программным управлением и других станках, оснащенных датчиками положениясуппорта, например станках с цифровыми отсчетными устройствами, Цель,ЯУ 121169 изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности. Устройство содержит блок заданияпрограммы, счетчик импульсов, первый делитель частоты," преобразователь частота - напряжение, двигательпривода шпинделя, двигатель приводасуппорта, блок управления двигателемпривода суппорта, датчик положения,первый счетчик, дешифратор, регистр,шифратор, второй делитель частоты,элемент ИЛИгенератор импульсов,формирователь импульсов, первыйэлемент И, первый блок синхрониза"ции, второй элемент И, второй блок Фсинхронизации. Введение деиифратора,регистра, шифратора, второго делителя частоты, элемента ИЛИ, двух эле-,ментов И, двух блоков синхронизации, Стформирователя импульсов и второгосчетчика импульсов обеспечиваетстабилизацию скорости резания токар- фы,ных станков различного типа. 4 ил.,.;ля поддержания постоянства скоростирезания при обработке на токарныхстанках с числовым программным управ -пением и других станках, оснащенныхдатчиками положения суппорта, например станках с цифровыми отсчетнымиустройствами,Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей устройства иповышение его точности,На Фиг. 1 приведена функциональнаясхема предлагаемого устройства; нафиг, 2 - схема дешифратора 110) ирегистра (11); на фиг, 3 - таблицаистинности шифратора; на 1 иг. 4 -график аппроксимированной зависимости и = ЙК),Устройство состоит из блока 1задания программы, счетчика 2 импульсов, первого целителя 3 частоты,преобразователя 4 частота - напряжение, двигателя 5 привода шпинделя,двигателя б привода суппорта, блока7 управления двигателем, датчика 8положения, первого счетчика 9, дешифратора 10, регистра 11, шифратора 12, второго делителя 13 частотыэлемента ИЛИ 14, генератора 15 импульсон, формирователя 16 импульсов,первого элемента И 17, первого блока18 синхронизации, второго элементаИ 19 и второго блока 20 синхронизаДешифратор 10 ( фиг, 2) состоит из второго элемента И 21 и проводников для связи выходов счетчика 9 импульсов с регистром 11 на четыре состояния, содержащим шесть третьих элементов И 22 на два входа, трех РЯ-триггеров 23, двух четвертых элементов И 24 и 25 на три входа и одного пятого элемента И 26 на два входа.Блок задания программы состоит из набора переключателей (не показано 1, разделенных на группы " "скорость суппорта", "код оборотов", кнопка "Птск" и кнопка "Подготовка", В качестве блока задания программы может также использоваться система числового программного управления, например, Н, НЦ 31 и др.Сущность работы устройства состоит в замене вычислительной опера 15 20 25 30 35 40 45 50 чции и = К р где и - обороты шпинделя в минуту; К - радиус обработки в мм; Ч - скорость резания в мм/мин, - 2 Г, При этом указанная вычислительная операция заменяется операцией и = К,К, где К, - коэффициент наклона аппроксимирующих отрезков прямых, для поддержания постоянства наклона аппроксимирующих отрезков прямых. Для поддержания постоянства контурной скорости на уровне 27 от заданной достаточно Функцию и = К -К заменить четырьмя отрезками прямой63 18с коэффициентами К =, К = - , К =64 64т, 2.64 4 64- К = - и точками сопряженияК = 100 мм, К= 70 мм, Р = 40 мм,Устройство работает следующимобразом,После включения питания блок 1 задания программы на информационных вьгходах вырабатывает коды "Ноль , Этикоды поступают на информационные входы блока 7 управления двигателем. исчетчика 2 импульсов, Зятем блоком 1задания программы вырабатывается сигнал "Запись" на выходе "Два", который поступает на входы управлениязаписью информации блока управлениядвигателем и счетчика 2, При этом нулевой код скорости суппорта преобразуется блоком 7 управления двигателем в нулевое напряжение, что обеспечивает останов двигателя 6 суппорта,Нулевой код числа оборотов шпинделя поступает в счетчик 2 импульсови на его выходах устанавливается потенциал логического нуля, код нуляпоступает на входы делителя 3 частоты, на выходе которого управляющаяпоследовательность импульсов отсутствует,Таким образом, на вход преобразователя 4 частота - напряжение информационные сигналы не поступают идвигатель 5 шпинделя остановлен, После останова двигателей 5 и 6 с помошью блока 1 задания программы путемзадания кодов скорости суппорта напервом информационном выходе и сигналов записи на втором управляющемвыходе приводят в движение двигатель6 суппорта. Это происходит благодарятому, что в блок 7 управления двигателем записывается выбранный оператором код скорости который преобразуется в управляющее напряжение навыходе блока 7 управления двигателем.Блок 1 задания программы вырабатывает код скорости до совмещения режущей кромки резца с осью шпинделя,после чего путем выработки кода"Ноль" на информационном выходе исигнала "Запись" на выходе управляющего блока 1 задания программыдвижение суппорта прекращается, После вывода режущей кромки резца вукаэанную исходную позицию блок 1задания программы вырабатывает сигнал начальной установки, Этот сигналпоступает на вход установки нуля счетчика 9 импульсов и вход записи состояния "Четыре" регистра 11. Сигнал состояния "Четырес выхода Йрегистра 11 поступает на шифратор12, где преобразуется в код"1 1 1 1 1 1" в соответствии с таблицей истинности на фиг. 3. Этоткод поступает на входы второго делителя 13 частоты и устанавливаетминимальный коэффициент деления6 ЗКОписанные операции выполняютсяодин раз после включения питания,Далее режущую кромку резца выводятв позицию начала обработки заготовки путем задания скорости подачисуппорта на соответствующем информационном выходе блока 1 заданияпрограммы в сопровождении сигнала"Запись" на управляющем выходе этогоблока. При выходе в начальную точкуобработки из исходной позиции с выходом датчика Я положения на счетчик9 импульсов реверсивный двоичнодесятичный счетчик) будут поступатьимпульсы, каждый из которых соответствует определенному изменению радиуса, например 1 мм. При достижениирадиуса, соответствующего точке сопряжения аппроксимирующих отрезков4 и 3, на фиг4 в счетчике импульсов 9 будет код "40", который фиксируется дешифратором 10, и на вход Ьрегистра 11 поступит сигнал, которыйустановит регистр 11 в состояние"Три", что соответствует сигналу навыходе 6 регистра,При этом на выходе дешиЬратора 12установится код "010010" в соответствии с таблицейна фиг. 2, что соответствует коэффициенту деления18К = вделителя 13 частоты, Придальнейшем перемещении суппорта дви гателем 6 от датчика 8 положения бу.дут продолжать поступать импульсына счетчик 9 импульсов и регистр 11,при достижении счетчиком 9 кодов "70"5 и "100" соответственно будут устанавливаться сигналы на выходах Х и црегистра 11, а с помощью шифратора12 на входы делителя 13 будут поступать коды "111000" или "010000",что соответствует коэффициентам деления делителя К = - и К 4 = -г.-.,б 6Таким образом, при достижениизаданного исходного радиуса началаобработки делитель частоты будетустановлен на один из четырех коэффициентов деления, соответствующихрадиусу обработки на фиг4.В исходной точке начала обработки от блока 1 задания программы пошине на счетчик 2 поступит начальный код числа оборотов шпинделя,рассчитанный по формуле иМКнгде К - начальный радиус обработки.25 По сигналу "Запись" на выходе блоказадания программы код числа оборотов запишется в счетчик 2, а с еговыходов заданный начальный код числаоборотов поступает на входы делителя ЗО 35 40 45 50 55 3 частоты, На вход делителя 3 частоты от генератора 15 импульсов через формирователь 16 импульсов поступают импульсыс частотой следованияЯ агде Е- максимальная частота, соответствующая максимальному числу оборотов. шпинделя, например 2000 об/мин может соответствовать Г,2000 Гц, Последовательность . импульсов с выхода делителя 3 частоты поступает на преобразователь 4 частота - напряжение и на его.выходе устанавливается напряжение, соответствующее заданному числу оборотов двигателя 5. В зависимости от текущего радиуса обработки на выходах второго делителя 13 частоты будут возникать импульсы с соответствующим коэффици" ентом деления. Эти импульсы поступают на первые входы элементов И 17 и 19, на вторые входы которых поступают импульсы от датчика 8 положения соответственно по каналам плюс или "минус" в зависимости от направления движения суппорта. Если движение производится в направлении увеличения радиуса обработки, то работает элемент И 19, 1211696При этом импульсы с его выходапоступают на блок 20 синхронизации,где синхронизируются импульсом свторого выхода формирователя 16 импульсов, этот импульс на полпериодасдвинут по отношению к импульсу навходе делителя 3 частоты, С выходаблока синхронизации 20 импульсыпоступают на вход Вычитание" счетчика 2 и при движении в пределаходного аппроксимирующего участка(фиг. 4) производится линейное уменьшение кода счетчика 2 импульсов и,соответственно, коэффициента деления 15делителя 3, вследствие чего управляющее напряжение на выходе блока 4уменьшается, и двигатель 5 шпинделяснижает обороты,При переходе на другой аппроксимирующий отрезок на фиг, 4 коэффициент деления делителя 13 частотыизменяется в соответствии с таблицейна фиг. 3, изменяется частота следования импульсов на входах счетчика252 импульсов и, следовательно, изменяется частота вращения двигателя 5шпинделя в соответствии с графикомна фиг. 4. Аналогично работает устройство и при уменьшении радиуса,при этом импульсы коррекции кода отделителя 13 частоты поступают на вход"Сложение" счетчика 2 импульсов черезэлемент И 1 и блок 18 синхронизации,Работа дешифратора 10 и регистра З 511 поясняется на Фиг. 2.Сигнал начальной установкипоступает на К-входы триггеров 231 11и устанавливает их в состояние КСостояниеКвсех триггеров р а сши 11 11 40фровывается элементом И 2 и навыходе Х регистра 11 вырабатываетсясигнал состояния "Четыре", соответствующий положению суппорта на 4-омаппроксимирующем отрезке графика45(фиг, 4), Сосгояние "Четыре" сохраняется до момента достижения счетчиком 9 кода "Сорок". Сигнал "Сорок"свыхода счетчика 2 импульсов передается на входы элементов И 22 и 22 .50При движении в сторону увеличениярадиуса на второй вход элементаИ 22 поступают импульсы, вследствиечего на выходе элемента И 22 вырабатывается сигнал, который переводиттриггер 23 в состояние "Я", Приэтом сигнал с выхода элемента И 24исчезает, а появляется сигнал на выходе элемента И 25 который соответствует нахождению суппорта на третьем отрезке адпроксимирующей ломаной на фиг. 4. С помощью элементаИ 21 дешифруется состояние "Семьдесят", состояние "Сто", и непосредственно передается с выхода счетчика 9на вход с регистра 11,Таким образом, по мере увеличениярадиуса будут последовательно переходить в состояние "Я" триггеры 23и на выходах блока 11 будут последовательно возникать сигналы принадлежности к одному из отрезков аппроксимирующей ломаной по фиг, 4,При движении в сторону уменьшениярадиуса триггеры 23 последовательнобудут переходить в состояние "К 1,так как в этом случае от дешифратора 10 сигналы будут передаватьсяэлементами 23 1, 221, и 226,Предлагаемое устройство по сравнению с известными имеет расширенные Функциональные возможности, таккак обеспечивает стабилизацию скорости резания токарных станков различного типа, как станков с программным управлением, так и станков,оснащенных цифровыми отсчетнымиустройствами,Устройство применимо для оснащения как станков с управляемым двигателем станка, так и станков скоробкой передач, а этом случае неиспользуются делитель 3 частоты ипреобразователь 4 частота - напряжение, а для переключения ступенейиспользуются выходы счетчика 2,Формула изобретенияПрограммное устройство для поддержания постоянства скорости резания, содержащее генератор импульсов и первый делитель частоты, подключенный выходом к входу преобразователя частота - напряжение, связанного вьг ходом с входом двигателя привода шпинделя, а также блок управления двигателем, связанный первым и вторым выходами соответственно с прямым и реверсивным входами двигателя привода суппорта, подключенного выходом к входу датчика положения, соединенного первым и вторым выходами соответственно с суммирующим и вычитающим входами первого счетчика импуль1 О сов, подключенного сбросовым входом к первому управляющему выходу блока задания программы, связанного вторым управляющим выходом с управляющим 5 входом блока управления двигателем, а первым информационным выходом - с информационным входом блока управления двигателем, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения его точности в него введены дешифратор, регистр, шифратор, второй делитель частоты, элемент ИЛИ, два элемента И, два блока синхронизации, формирователь импульсов и второй счетчик импульсов9 подключенный выходами к управляющим входам первого делителя частоты, сбросовым входом к второму управля ющему выходу блока задания программы, информационным входом к второму информационному выходу блока задания программы, а суммирующим и вычитающим входами соответственно к выходам первого и второго блоков синхронизации, подключенных первыми входами к первому выходу формирования импуль.сов, а вторыми входами к выходам соответственно первого и второго элементов И, связанных первыми входамис выходом второго делителя частоты,соединенного импульсным входом с выходом элемента ИЛИ, а управляющимивходами с выходами шифратора, подключенного входами к выходам регистра, связанного сбросовым входом сосбросовым входом первого счетчикаимпульсов, первым и вторым управляющими входами соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ,с суммирующим и вычитающими входамиФпервого счетчика импульсов и с вторыми входами соответственно первогои второго элементов И, а входамис выходами дешифратора, подключенного входом к выходу первого счетчика импульсов, причем выход генератора импульсов соединен с входом формирователя импульсов, подключенного вторым выходом к импульсному входу первого делителячастоты,/ иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 837 ПИ Государственногоделам изобретений Москва, ЖРауш аз 638/51ВНИИ комипо и о113035,ская Подписноетета СССРкрытийнаб., д. 4/5