Способ управления рабочим циклом поперечной подачи при шлифовании и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 59 4 В 24 В 49/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ес ельство СССР 49/00, 1980, втоматическо м, М.: 1975,РАБОЧИМ ЦИКРИ ШПИФОВАО ОС ЕСТВЛЕГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетФ 984839, кл. В 24 ВМихелькевич В,Н, Ауправление шлифованиес. 280,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯЛОМ ПОПЕРЕЧНОЙ ПОДАЧИ ПНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГ УЩНИЯ(57) Изобретение относится к области машиностроения и станкостроенияи может быть применено для автоматизации внутри шлифовальных, круглошлифовальных и желобошлифовальныхстанков в массовом и крупносерийном производстве. Целью изобретения является повышение точности обрабатываемых деталей и производительностишлифовальных станков за счет того,что управление режимами обработкиосуществляют в зависимости от численных значений математического ожидания и дисперсии постоянной времени процесса шлифования, Для этогоприпуск, при котором выдают командына переключение скоростей подачи счерновой на чистовую, а также направку шлифовального круга, устанавливают в зависимости от численныхзначений математического ожидания идисперсии постоянной времени процесса шлифования, а припуск, при котором выдают команду на переключениес чистовой подачи на выхаживание,устанавливают в зависимости от величины математического ожидания постоянной времени процесса шлифования2 с. и 1 з.д, ф-лы, 3 ил.3 131 ной времени МТ, за счет приработки зерен круга, их частичного выкра.шивания и т.п, физико-механических явлений, Затем в течение 2-5 с процесс йротекает табильно, в установившемся режиме работы шлифовального круга, при неизменном значении МТ, , и, наконец, режущая способность круга начинает ухудшаться, примерно по экспоненциальному закону. Соответственно и значение матожидания постоянной времени начнет во временивозрастать по закону экспоненты: 1 л 1М 1 Т "= ------ е (3)МКгде- коэффициент, характеризующийФизико-химические свойстваметалла обрабатываемой детали и шлифовального круга, атакже режим обработки;1 - жесткость упругой системышлифовального станка; МГК - математическое ожидание знаре:кчения режущей способностишлифовального круга для установившегося режима его работы.Уровень повышения постоянной времени М Тщ можно ограничить некоторым допустимым значением М Тпри котором обработка очередной де- . тали приостанавливается и круг выводится на правку. Заметим, что правка круга всегда производится между двумя соседними рабочими циклами, а число циклов между правками корректируется в зависимости от численных значений МТи 0 Т,щ .Способ управления рабочим циклом поперечной подачи легко уяснить путем рассмотрения графиков, приведенных на фиг. 1. Цикл обработки детали включает в себя четыре этапа: врезание круга в деталь, черновое и чистовое шлифование, выхаживание. Линия Ч (Я) характеризует предельМпрно допустимый этап снижения скорости съема металла по условиям отсутствия прижогов и разделяет области бесприжоговой обработки и обработки с прижогом (она заштрихована), Врезание круга в деталь ведется со скоростью быстрого подвода Ч,Ч;Ч на участке 1-2-3 графика Ч =Г(Б). Когда скорость съема металла Ч,(Я) (участок 1-9) достигает численного значения Ч=Ч , то переключают ско 6800 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рость поперечного суппорта с быстрого подвода Чпна рабочую черновую подачу Ч, (участок 3-4). За время врезания 1 снимается какая-то частьерприпуска Б Далее идет черноваяобработка с постоянной скоростью Ч, (участок 4-5), при этом скорость съема припуска также будет примерно постоянной. При припуске Б, производят переключение скоростей поперечного суппорта с черновой Ч, на чистовуюсЧ (участок 5-6), и далее обработку ведут при постоянном значении ско- рости Ч, (участок 6-7). При припуске Я поперечную подачу прекращают (участок 7-8), Участок 9-10 и 10-11 показывает изменения скорости съема припуска, Начинают процесс выхаживания, при котором металл снимается за счет сил упругого деформирования в системе СПИД по кривой 11-12, близкой к экспоненте, Значение скорости съема металла в конце обработки устанавливают исходя из требований обеспечения шероховатости поверхности детали, При снятии всего припуска (Б=О) дается команда на прекращение обработки - быстрый отвод круга от детали. Если из-за изменения режущей способности круга или его физико-механических свойств произойдет измененйе, в частности увеличение постоянной времени объекта управления М(ТчМТеД), то процесс изменения скорости съема металла Ч=Е(Б) будет протекать в соответствии с кривой 1-13-10-14-5 и в конце обработки будет характеризоваться скоростью съема припуска(Чм Ч , Видно, что скорость съема металла на участке фазовой траектории 10-14-15 входит в область прижогов, что приведет к браку обрабатываемой детали по этому показателю качества.1Скомпенсировать отрицательное воздействие вариаций постоянной времени можно путем коррекции момента переключения скоростей с черновой подачи) на чис товую ( в частности , при М Т О) М Тсделать это при припуск е Б, ) Б, ) , и моменте переключения со Искорости чистовой подачи на выхажигвание (в частности, при МТ) ) МТ Д сделать это при припуске Я 1 Б ). При этом процесс съема ме талла будет происходить по кривой 1-13-16-17-12, а скорость съема металла в конце обработки будет иметь оптимальное значение ЧПрипуску)и рипус ку Б - точки 2 0 и 2 1 ,Цикл поперечной подачи Ч ( Б ) приоэтом будет происходить согласно кри-,вой 1-2-22-23-18-19-20-21, Как и е)случае. отработки команды Б так и=Г(МТ,), В 1 ТО ). За счет этого стабилизируются качественные показателиобработанной поверхности по шероховатости и геометр)ы, повышается среднестатистическая производительностьпроцесса.Блок-схема устройства, реализу, ющего способ управления рабочим циклом поперечной подачи,представленана фиг, 2. Устройство содержит датчик 24 текущего припуска обрабатываемой детали 25. Суппорт 26 поперечнойподачи шлифовального круга 27 имеетмеханизмы 28 привода черновой подачи, 29 чистовой подачи, 30 быстрогоподвода и отвода и 31 правки шлифовального круга, которые соответственно управляются исполнительнымиорганами 32 черновой подачи, 33 чистовой подачи, 34 подвода и отводашлифовального коуга, а также исполнительным органом 35 механизма правки. Устройство содержит задатчик 36черновой подачи 7, задатчик 37 скорости чистовой подачи 7, Первыевходы исполнительных органов 32-35подач и правки подключены к соответствующим выходам .задатчиков 36скорости черновой подачи Ъ 37 скорости чистовой подачи Ч , 38 скорос-.ти быстрого отвода и подвода, а также задатчика 39 периода правки. Всхеме содержится четыре нуль-органа40-43, которые формируют дискретныекоманды, а именно: первый нуль-орган 40 - на переключение скоростейс быстрого подвода 7 на черновую поВпдачу 1 для чего его первый выходподключен к второму входу исполнительного органа 34 подвода и отвода,.второй - к второму входу исполнительного органа 32 черновой подачи;второй нуль-орган 41 - на переключение скоростей поперечной подачи счерновой Ч на чистовую 7 , для чего его первый выход подключен к второму входу исполнительного органа 33чистовой подачи, а второй - к третьему входу исполнительного органа 32;третий нуль-орган 42 - на отключениечистовой подачи и начало размерного выхаживания, для чего его выход подключен к третьему входу исполнительного органа 33; четвертый нуль-орган 43 - на окончание процесса обработки и быстрый отвод шлифовального круга, для чего его выход подключен к третьему входу исполнительного органа 34.Выход датчика 24 текущего припуска соединен с входами блока 44 измерения скорости съема припуска, выход которого подключен к входу первого нуль-органа 40, к первым входам второго 41, третьего 42 и четвертого 43 нуль-органов, а также к входу вычислительного устройства 45. Вычислительное устройство 45 имеет типовую конструкцию и представлено на фиг. 3. Оно построено на основе микропроцессора и содержит центральный процессорный элемент 46, постоянное запоминающее устройство 47 и устройство 48 ввода-вывода данных. Программа, по которой ведется расчет значений математического ожидания МТ, и дисперсии ВТОЙ, хранится в постоянном запоминающем устройств 47, Расчет значений М Т,)Д и ПТД ведется по малой выборке (3-5 деталей), Количество деталей в выборке определяется, с одной стороны, необходимостью получения достоверных значений МТ, и 1)ТОД, а с другой стороны - периодом стойкости шлифо- . вального круга 27. Последний, как правило, невелик и позволяет обработать лишь 10-20 деталей. С выхода вычислительного устрой" ства 45 сигналы, определяющие значения МТ,Д и ЭТ,Д, подаются на входы блоков 49 и 50 формирования, которые представляют собой оперативные запоминающие устройства для записи и непродолжительного (в течение одного цикла обработки детали) хранения информации о значениях величин М 1 Ти 1)Т , К третьему и второму выходам этих блоков соответственно под-, ключены первый и второй входы пято- го нуль-органа 51, выход которого подключен к второму входу исполнительного органа 35 механизма правки.Второй выход блока 49 подключен к второму входу третьего нуль-органа 42, а первый выход - к второму входу второго нуль-органа 41. Первый выход блока 50 подключеь к третьему входу второго нуль-органа 41Работа устройства управления рабочим циклом поперечной подачи шли.фовальнога станка осуществляется следующим образом.Предварительно оператаром-наладчиком станка с помощью задатчикав 36-38 устанавливаются ца основании априорной информации или путем эксперимента начальные параметры рабочего цикла: скорости подач Ч , Ч,Бп Ч , а также с помощью задатчика 39с 2 фпериодичность правки шлифавальнага круга. Кроме того, операторам-наладчиком выставляются начальные значения припусков Я , Б, и Б и Б-О,св 1 фпомощью регулировочных резисторов соответствующих нуль-органов 40-43, 1В начале рабочего цикла дается команда на начало быстрого подвода шлифовэльного круга к детали на исполнительный орган 34 (эта связь са схемой управления станка на фиг, 2 не показана). При этом шлифовэльный . круг со скоростью Чперемещается к детали; В процессе ега врезания в деталь (участок 1-9) скорость съема металла возрастает, и когда она достигнет значения Ч =Ч, та срабатывает первый нуль-орган 40, Б результате этого исполнительные органы 32 и 34 переключат скорости перемещения суппарта с Ч на Ч,. Начинется шлифование со скоростью черновой подачи Ч, Когда припуск достигнет значения Б то нуль-орган 41 переключит через исполнительные органы 32 и 33 механизмы 28 и 29 привода подачи с черновой скорости Ч, на чистовую Ч, . Далее процесс шлифования будет протекать на скорости чистовой подачи, но когда припуск достигнет значения Б , третий нуль- орган 42 через исполнительный орган 33 отключит подачу. Начнется процесс выхаживания при Ч, =О. Когда весь начальный припуск будет снят, то срабатывает четвертый нуль-орган 43, который через исполнительный орган 34 даст команду на окончание обработки - быстрый отвод шлифовального круга от детали. На этом один рабочий цикл обработки заканчивается. За это время на вход вычислительного устройства с датчика припуска была подана информация о характере изменения съема припуска в пределах цикла Ч(Я) об абсолютном отклонении размера обработанной детали от номинала д Б. Через 3-5 циклов (вы 55 черновой подачи на чиставую и с чиставай - на выхаживание, а также будет изменяться количество циклов между двумя правками шлифовального круга. 10153040 барка у,.тэцэвливэется заранее аиераторам) вычислительиае устройства 5/ выдает результаты расчета математического ожидания М Т,Д и дисисрсии Р Тв, ца асцагации катсрых н блаках 49 и 50 будут сфармиравэцы соатветствующие электрические сигцалы, Текущее значение Тв каждом циклеоЧопределяется в вычислительном устройстве путем операции дифференцирования сигнала Б(С) на линейном участке 13-10 или 13-16 изменения Ч (Б), Обработка массива данных при малой выборке производится известнымметодом скользящей средней. При обработке каждой новой детали сигналы М Ти РТ,1 поступают на второй третий и пятый нуль-органы 41, 42 и51 соответственна для корректировки6) оприпусков Б Б и периода правки шлифовального круга.Процесс правки шлифавальцага круга 27 осуществляется следующим образом. Задатчик 39 периода правкиустанавливается на максимальна.допустимьп по условиям конкретного техналагическога процесса период правки, равный определенному числу обработанных деталей и . После обработки 3-5 деталей блакй 49 и 50 фармирава= ния выдают сигналы, пропорциональныевычисленным значениям МТвч 1 и РГТоД которые поступают на входы нуль-органа 51 и сравниваются с пороговыми значениями параметров МТ,Д в, и РТО . При срабатывании нуль-органа 511 включается исполнительный орган 35 механизма правки и шлифа- вэльный круг 27 гывадится на правку.Б аварийной ситуации, когда на выходе нуль-органа 51 сигнал отсутствует в течение обработки деталей и , вывод шлифавальнага круга 27 осуществляется па сигналу задатчика39 периода правки, который в этом случае блокирует работу всего устройства да выяснения причины.Последующие рабочие циклы будутпротекать аналогично указанным только в зависимости ат значения МЕТОД и Р 1 Т Д будут изменяться значения припусков Я и Б 1, при которых усти) и)ройствам автаматйчески будут производиться переключения скоростей сФормула изобретенияСпособ управления рабочим цикломпоперечной подачи при шлифовании,содержащий этапы вреэания, черновойи чистовой обработки с соответствующими уровнями скоростей поперечнойподачи, и этап размерного выхаживания, переключаемые в функции текущего припуска обрабатываемой детали,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности обработки и производительности шлифовального. станка, припуск, при котором прекращают чистовую подачу и начинаютвыхаживание, устанавливают прямо пропорциональным математическому ожиданию постоянной времени процессашлифования, а припуск, при которомпроизводят переключение с черновойобработки на чистовую, устанавливают пропорциональным математическомуожиданию и обратно пропорциональнымдисперсии постоянной времени процесса шлифования, которые вычисляютпо малой выборке деталей,2, Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения периода стойкости шлифовального круга, снижения числа его правок и повышения производительности шлифовального станка, период правки шлифовального круга устанавливают обратно пропорциональным математическому ожиданию - прямо пропорциональным дисперсии постоянной времени процесса шлифования.3. Устройство для управления рабочим циклом поперечной подачи при шлифовании, содержащее датчик текущего припуска обрабатываемой детали, соединенный своим выходом с блоком измерения скорости съема припуска, выход которого соединен с входом первого нуль-органа, с первыми входами второго и третьего нуль-органов, входомчетвертого нуль-органа и входом вычислительного устройства, задатчики скоростей черновой и чистовой подачи, скоростей быстрого подвода и отвода, а также задания периода правки шлифовального круга, соединенные своими выходами с первыми входами соответствующих исполнительных органов управления черновой и чистовой подачей, подвода и отводакруга и органа механизма правки шлифовального круга, выходы которых,соответственно, связаны с механизмами привода черновой и чистовой подачи поперечного суппорта,шпифовального круга, механизмом быстрого подвода и отвода шлифовального круга,а также механизмом его периодической 10 правки, первый нуль-орган, первыйвыход которого связан с вторым входом исполнительного органа быстрогоподвода шлифовального круга, а второй - с вторым входом исполнительного органа черновой подачи, второйнуль-орган, первый выход которогосвязан с вторым входом исполнительного органа чистовой подачи, а второй - с третьим входом исполнительного органа черновой подачи, третийнуль-орган, выход которого связан стретьим входом исполнительного органа чистовой подачи, четвертый нульорган, выход которого связан с тре тьим входом исполнительного органаподвода и отвода шлифовального круга,о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтс целью повышения точности обработкии производительности шлифовальногостанка, оно снабжено вычислительнымустройством, предназначенным,цляпроведения расчетов математическогоожидания и дисперсии постоянной времени процесса шлифования, блоком 35формирования сигнала математическогоожидания постоянной времени процессашлифования, вход которого. соединен спервым выходом вычислительного устройства, первый выход - с вторым входом второго нуль-органа, а второйвыход - с вторым входом третьего нульоргана, блоком формирования сигналадисперсии постоянной времени процессашлифования, вход которого соединен свторым выходом вычислительного устройства, а первый выход - с третьимвходом второго нуль-органа, пятымнуль-органом, первый вход которогосоединен с вторым выходом блока формирования сигнала дисперсии постоянной времени процесса шлифования второй вход - с третьим выходом блокаформирования сигнала математического ожидания постоянной времени процесса шлифования, а выход соединен сисполнительным органом механизмаправки шлифовального круга.