Устройство управления установкой виброрезания камня

Изобретение относится к обработкестроительных камней и может быть иопопьзовано в камнеобрабатывающей проМышненностиеИзвестно устройство управпения устаковкой виброрезания камня, содержащеедвигатепь, зубчатые передачи, шпиндель,кривошипный механизм и импупьсныйпланетарный редуктор.Устройство позволяет изменять частоту и амппитуду колебаний камнеобрабатывающего инструмента независимо ртскорости вращения шпинделя Я.Недостатком устройства является невозможность плавного регулирования частоты и амплитуды;колебаний в процессевиброобработки камня, поскопьку частотаи амппитуаа копебаний опредепяются предварительным выбором передаточного отношения редуктора. Это не позволяет вы бирать оптимальный режим резания камня непосредственно в процессе его обработки,Наибопее бпизким по технической сущности к изобретению явпяется устройство 25управления установкой виброрезания камня, содержащее резцы, соединенные через коромыспа с пинейками, привод подачи с винтовой передачей и бпок управпения скоростьр привода 2130Недостатком этого устройства, использующего эксцентриковую передачу с двигателем, является нввоэможнооть обеспечения вго и максимапьной проиэводитепьнос из-за невозможности осуществпе- З 5ния индивидуапьного и нвзависюлого изменения частоты и амппитущы колебанийрежущего инструмента в процессе виброобработки камня,Цепью изобретения является повышение проиэводитвпьности Виброреэаниякамня.Поставленная пень достигается твм,что устройство управпвния установкойвиброрвзания камня, содержащее рвзпыф 45соединенные через коромысла с пинейками, привод подачи с винтовой передачейи бпок управления скоростью привода,снабжено датчиками копвбаний, установпенными на вибровозбудителях, соединенных с соответствующей пинвйкой задатчиком начапьиой скорости, источником постоянного напряжения, двумя блоками щвтания ампдюгудой копебания, двумя бпоками питания фазой колебаний, цвумя. общвюи бпоками питания, иитегратороМ,55пооическими элементами ИЛИ и НЕ, задатчиками амплитуды, частоты и начальной фазы колебаний, генератором пипообразного напряжения, инвертором и фаэометром, причем первый датчик колебаний соецинен с первыми входами первого блока управпения амппитудой копебаний и фаэометра, второй датчик копебаний соединен с первым входом второго блока управпения амппитудой копебаний и вторым входом фазометра, выход которого подключен к первому входу первого бпока управления фазой колебаний и ко входу инвертора, выход которого подключен к первому входу второго блока управ- пения фазой колебаний, зацатчик частоты колебаний соединен с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соецинен со вторыми входами блоков управпения фазой колебаний, третьи входы которых подкпючены к задатчику начальной фазы копебаний, эааатчик ам плитуцы колебаний соединен с вторыми входами бпоков управления амплитудой колебаний, третьи входы блоков управ- пения амппитудой колебаний подключены к к собственным выходам и к четвертым входам бажов управления, фазой колебаний, четвертыв входы блоков управпения амппитудой колебаний подключены к Выхоаам блоков управления фазой колебаний, выходы блоков управления амплитудой копвбаний и фазой колебаний сое динены с соответствующими входами авух общих бпоков питания, вхоаы которых подключены к источнику постоянного напряжения, вхоаы эпементов ИЛИ соеаинены с соответствующими выходами бпоков управления фазой копебаний, выход элемента ИЛИ подключен к первому выходу, интегратора и к входу элемента НЕ, выход которого соеаинен со входом интегратора, Выход которого подключен к первому вхоцу бпока управпения скоростью привоаа, второй вход которого подключен к эадатчику начальной скорости.На фиг. 1 цреаставпвна схема устройства управления установкой виброреэа. ния кайняф на фиг, 2 - эпюуи напряжений, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 и 4 - схемы Вможно выпопнения бпока управления фазой и бпока управления амппитуцой.Устройство (фиг, 1) содержит камень 1, зажимы 2, привод подачи 3, Винтовую передачу 4, резцы 5 - 10, первый и второй эпектромагнитные Вибровозбудитепи 11 и 12, первую и Вторую пинвйки 13 и 14, коромыспа 15 и 16, эадатчик 17 частоты, эадатчик 18 "амплитуцы, управпяемый генератор 19 пипооб3, 10228 разного напряжения, первый блок 20 управпвния фазой, второй беж 21 управлвния фазой, фаэомвтр 22, ннввртор 23, первый датник 24 копвбаний, второй да 1 чик 28 колебаний, зааатчик 26 началь ной фазы, первый блок 27 питания, вто рой блок 28 питания, источник 29 постоянного напряжвния, пврмай блок 30 управления амппитуцой, второй блокуправления амплитудой 31, блок 32 уп б равнения скоростью щийюца, эадатчик 33 начальной: скорости, ийтвгратор 34 с двумя входами, элемент ИЛИ 38, элемент НЕ 36.На фиг. 2 обозначено: ц - напряже иив на выходе эацатчика, 17 частоты, Ц - напряжение на выходе управпявмого гвнвратора 19 пилообразного иапряжвния, О - напряженв на выходе цвр вого датчика 24 колебаний, Оф - напря О жение м выходе второго датчика 28 колебаний, О- напряжение на выходе фазомвтра 22, Ц 6 - напряженв на выхо.де инввртора 2 З, 07 - напряжение на выходе зааатчика 26 начальной фазы, 25 08 - напряжвиив на пврвом выходе первого блока 20 управления фазой, 0 напряжение на пврвом выходе второго блока 21. управления фазой, Оц - нацряжвнив на выходе первого блока 30 Зб управпвния ампиитуцой, О Н - напряжение на выходе второго блока 31 управ.пвния амшцтудой; 0 - напряженв на выхоцв задатчика 18 амплитуды, О 5 напряжение на выходе первого блока 27 питания, 0 .- напряжвнив на выходввторого бпоха 28 питания, 0 - напряжвиив на выходе интегратора: 34, Цфнапряжвнив на втором выхоав пврвого блока 20 управпвния фазой, О(7. Напри 4 бженив на втором выходв второго блока 21 управпвния фазой, 0 Е - напряженв на выходе элемента ИЛИ 36, 0юпряжвнив на выходе элвмвнта НЕ 36.Блок Управпвиня фазой (фиг 3) со- .4, двркит интвгратор 37, сумматор 38, пороговый эпвмвнт 39, триггер 40 сосчвтныьг входом, формирователь 41 нмпульсов, элемент И 42, тратвр 43 с разавпьными ВхоцамиеБпок управлвния амплитудой (фиг,4) содэржит ампйитудный детектор 44, элв, ивнт 48 сравнения, интегратор 46, порогбвый эпвмвнт 47, формирователь 48импульсов, триггер 49 с разавльеамй входами, интегратор 80 с раэряаныМ ключом 81 в цепи обратной связи.Устройство. работает следующим обра- эомф 18 4Обрабатываемый камень 1 (фиг.1) закрепленный в зажимах 2 (.фиг, -1), по пучив авижвннв подачи от привода 3 (фиг. 1) .подачи через винтовую пврваачу 4 (фиг,1), врезается в резцы 8 и 6 (фиг. 1), закрепленные в рэзцвдвржатвпв, что привоцит к образованию пазов с обвих .сторон обрабатываемого камня, При. даньнвйшвм движении камня 1 резцы 7 и 8 (фнг.1) снимают слои между пазами, а, широкие резцы 9 и 10 (фиг. 1) .снимают незначительный слой, обеспечивая .;необходимое качвство обработки повврхности камня. В процессе обработки камня резцы 8,6,7,8,9 и 10 совершают круговые колебания, сообщавмыв им от первого и второго эпвктромагнитных вибровоэбуаитвпвй 11 и 12 (фиг,1) через первую и вторую линейки 13 и 14 (фиг, 1) и коро. мыспа 18 и 16 (фиг. 1), причем частота. и амплитуда колебаний рвзцов опрвдвпявтся .частотой и амплитудой .колебаний электромагнитных вибровоэбудитвлвй, Нвобходнмыв частота и амплитуда колебаний электромагнитных внбровоэбуаитвпвй 11 и 12 определяются фиэикомвханическими свойствами обрабатываемой поверхности камня и задаются зааатчиком 17 (фиг.1) частоты и эадатчиком 18 (фиг,1) амплитуды. При обработке поверхности. камня, имвющвй раэаичныв физико-механические свойства обрабатываемых участков; новые значвния частоты и амплитуды колебаний устанавливаются путем изменения уставок эадатчика 17 частоты и эадатчика 18 амплитуды. фазы жв колебаний вибровоэбуаитвпвй 11 и 12 прн всех частотах должны совпадать, что при одновременной двухсторонней обработкв камня обеспечивает отсутствие в нвм изгибающих усилий. Это обуспавпивавт высо ков качество обрабатывавмой повврхности и нозвоцявтвести процесс цвухстороннвй виброобработки камня с максимально. возможной по условиям резания скоростью,Частота колебаний элвктромагнитный ,вибровозбудитвцвй 11 и 12 задается уровнем напряжвния 0 (фиг.2) на выходе задатчика 17 частоты. Напряжение Ц поступает на вход управляемого генератора 19 (фиг, 1) пилообразного напряжения, на выходе которого формируется напряжвнив 0 (фиг.2), имеющее виа пилообразных импульсов, амплитуда которых постоянюа, а скорость вменения линейных участков и, спвцоватвльно, чаототы повторении пилообразных импуль сов, пропорциональна напряжению О .Напряжение цпоступает на первые вхомирования результата интегрирования с напряжением 0 , сравнения результата суммирования с напряжением О, формирования импупьсов в моменты совпадения напряжения О и результата суммирования, частота повторения которых равначастоте пилообразных импупьсов 0;преобразований этих импупьсов в импульсы Оц ипи 0 д, частота повторения ко О торых вдвое меньше частоты повторенияпилообразных импупьсов 0, а передние фронты определяются моментами совпадения напряжения 0 и резупьтата суммирования.15 Таким образом, частота повторенияимпупьсов Оц и ц 9 равна половине частоты повторения пилообразных импульсов 1ц на выходе управляемого генератора 19 пилообразного напряжения., т.е. опре- щО депяется уровнем напряжения О на выходе задатчика 17 частоты. Фазы же импупьсов И или 0 относительно начала линейных участков пилообразных импупьсов цопределяются моментами 25 совпадения напряжения Ои резупьтатасуммирования напряжения О 7 с соответствующим проинтегрированным напряжением 0 ипи О в соответствии с алгоритмом, иэпоженным выше,3 102ды первого бнока 20 (фиг. 1) и второгобпока 21 (фиг, 1) управпения фазой копебаний, определяя частоту колебанийвибровозбудитепей 11 и 12, т.е. синхронный режим их работы.Для выявления фазового сдвига механических копебаний вибровоэбудитепей1 1 и 12 в устройстве установлен фазометр 22 (фиг. 1), выход которого соединен со вторым входом первого бпока 20управления фазой и через инвертор 23(фиг.1) - со вторым входом второго бпока 21 управпения фазой. Измерение механических копебаний вибровозбудитепей 1 1и 12 осуществляется первым и вторымдатчиками 24 и 25 (фиг.1) колебаний,установпенными на первом и второмвибровоэбудитепях 11 и 12. Напряжение 0 (фиг. 2) с выхода первого датчика 24 колебаний, пропорциональноеколебаниям первого вибровозбудитепя 11и перемещению первой пинейки 13, инапряжение 04 (фиг. 2) с выхода второго датчика 25 колебаний, пропорциональное перемещению второго вибровозбудите-ля 12 и перемещению второй пинейки14, поступает на входы фазометра 22,на выходе которого формируется напряжение О 5 (фиг. 2), пропорциональное разности фаз механических копебаний вибровоэбудитепей 11 и 12. На выходе инвертора 23 (фиг. 1) формируется напряжение О (фиг.2), повторяющее напряжение цпо уровню и имеющее обратный знак, Напряжение 05 поступает навторой вход первого бпока 20 управпения фазой, а напряжение О - на второйвход второго бпока 21 управления фазой. На третьи входы бпоков 20 и 21управления фазой поступает напряжениеЦ 7 (фиг. 2) с выхода задатчика 26(фиг.1) начапьной фазы, уровень, которого определяет некоторую начапьнуюфазу колебаний вибровозбудитепей 1 1и 12, создавая воэможность двухстороннего изменения фаз копебаний вибровозбудитепей 11 и 12 в процессе их синфазирования,Вне зависимости от уровней напряжений на четвертых входах блоков 20 и 21управпения фазой на их первых выходахсоответственно формируются напряжения0 и ц 9 (фиг.2) в виде последовательности прямоугопьных импупьсов фиксированной дпитепьности.Апгоритм формирования импульсов ц д ипи 0 состЬит из интегрирования напржжения О ипи 06; апгебраического сум 30Импупьсы О поступают на вход управления фазой первого блока 27 (фиг,1) питания, а импупьсы 0 - на вход управления фазой второго блока 28 (фиг.1) питания. Силовые входы блоков 27 и 28 питания соединены с выходом источника 29 (фиг.1) постоянного напряжения, а выходы - соответственно с первым и .вторым электромагнитными вибровоэбудитепями 11 и 12. Передние фронты 4040 импульсов 0 и О определяют моменты вкпючания блоков. 27 и 28 питания, подключающих соответствующие вибровозбудитепи 11 и 12 к источнику 29 постоянного напряжения, т.е, фазу меха нических колебаний этих вибровозбудителей. Моменты же выкпючения блоков 27 и 28 питания, т.е. отключение вибровозабудитепей 11 и 12 от источника 29 постоянного напряжения, опредепяются пе редними фронтами напряжений ОО и 0(фиг. 2), имеющих вид прямоугопьных импульсов заданной длительности и поступающих на входы управления амплитудой соответственно бпока 27 и бпока 55 28 питания с выходов первого бпока 30(фиг,1) и второго бпока 31 (фиг,1) управления амплитудой. Таким образом, иитервац времени между импупьсами О7 1022 и 00 (соответственно, Н н 011) определяет длительность подключения внбровоэбудителя 11 (соответственно, вибровоэбудителя 12) к источнику 29 постояе- НОГО напряжения что при пОстОяннОм 5 уровне напряжения на его выходе, опре деляет энергию, подводимую к вибровозбудителю 11 (соответственно, вибровозбудителю 12) на каждом периоде колебаний. 10На первый вход перЬого блока 30 уп равления амплитудой поступает напряжение 0 с выхода первого датчика 24 колебаний, на второй вход - напряжение 01(фиг. 2) с выхода задатчика 18. ам плитуды, на третий вход - импульсы Од с выхода первого блока 30 управления амплитудой, а на четвертый вход - импульсы ц 8 с первого выхода первого блока 20 управления фазой. 20На первый вход второго блока 31 .управления амплитудой поступает напряжение О с выхода второго датчика25 колебаний, на второй вход - напряжение О 1 с выхода задатчика 18 ам плитуды, на третий вход - импульсы 0 с выхода второго блока 31 управления амплитудой, а на четвертый вхоц - импульсы 0с первого выхода второго блока 21 управления фазой.Алгоритм формирования импульсов Цили ц и состоит иэ выделения текущейамплитуды колебаний вибровозбудитеп .11 или 12 по,напряжению ц или О;сравнения выделенной:текущей амплитуды колебаний с ее заданным значением,35определяемым напряжением О , интегрирования результата сравнения, чемреализуется интегральный закон регули.рования, обеспечивающий повышение точ 40ности стабилизации амплитуды колебаний вибровоэбудителя 11 или 12; сравнения результата интегрировании с опорным пилообразным напряжением, скоростьизменения которого постоянна, начало ,. формррования определяется передними45 фронтами импульсов О или О а окончание - импульсами Оили 044, формирования импульсов ц 0 или О 4 вмоменты равенства опорного пилообразного напряжения и результата интегрированВяеСогласно изложенному алгоритму чаотота повторения импульсов 0 щ и О 4равна частоте повторения импульсов О 8и 0, т.е. определяется уровнем напряжения 0 на выходе задатчика 17 частоты. Интервал времени между переднимифронтами импульсов Ой и О(о (соответУправление скоростью привода. 3 подачи -.осуществляется от блока 32 (фиг.1) управления скоростью привода, на первый (задающий) вход которого подается сигнал задания с выхода эадатчика 33 (фиг.1),начальной скорости. Уставяа задатчика 33 начальной скорости опреде 9 1022 ляется физико-механическими свойствами обрабатываемого камня и характеристиками применяемых резцов.На второй (корректирукяций) вхоц блока 32 управления скоростью привоца 5 подается корректирующее напряжение 0 х (фиг. 2), опрецеляющее требуемое изменение скорости в зависимости от иэ меняющихся физико-механических свойств обрабатываемой поверхности камня, Поскольку непосредственное измерение физико-механических свойств обрабатываемой поверхности затруднено, изменение физико-механических свойств оценивается по изменению энергии, поцвоцимой к виб ровозбуцителям 11 и 12 цля обеспечения заданной аьпититуцы колебаннй вибровозбуцителей, т,е. по длительности импульсов 05 и 04, При атом цлительность импульсов О и О 4, равная 2 О половине периоца колебаний вибревозбуцителей 1 1 и 1 2 (или периоцу повторения пилообразных импульсов д), соответствует максимальной загрузке резцов, а цлительность импульсов 0 я и 0 меньшие половины периоде колебаний вибровозбуцителей 1 1 и 12, соот ветствуют режиму, при котором нагрузка на резцы меньше максимальной, и, слецовательно, цля повышения пронзвоци- ЗО тельности виброобработки камня можно увеличивать скорость подачи.Таким образом, корректирование скорости подачи цолжно осуществляться,.так, чтОбы скорость поцачи соответствовала режиму виброобработки, при котором цлительность импульсов Ои О 4 близка к цлительности, равной половине периода колебаний вибровозбуцителвй 11 и 12.Для формирования корректирующего на 4 О пряжения 0 5 в устройстве цля управления виброобработкой камня установлены интегратор 34 (фиг. 1) и с двумя вхоцами элемент ИЛИ 35 (фиг.1) и элемент НЕ 36 (фиг,1)причем второй вход блока 32 скоростью привода соецинен с выходом интегратора 34, первый вход которого соединен с выхоцом элемента ИЛИ 36, первый вхоц которого соецинен со вторым выходом цврвого блока 20 управления фазой, второй вход - со вторым выхоцом второго блока 21 управления фазой, а выхоц - через элемент НЕ 36 со вторым входом интегратора 34,.На втором выхоце первого блока 20 управления фазой ( соответственно, на55 втором жхоце второго блока 21 управления фазой) формируется напряжение ц , фиг. 2 (соответственно, напряже 10ние 07, фиг.2) в вице послецовательности прямоугольных импульсов, парейние фронты которых совпадают с перецними фронтами .импульсов О О (соответственно, импульсов О), а цлительносиравны половине периода колебаний вибровоэбуцителей 11 и 12, причем импульсыц(соответственно, О 7 ) формируюся при условии, когца интервалы времени.между импульсами О О ( соответственно,0), поступающими на четвертый вхоцпервого блока 20. управления фазой (соответственно, на четвертый вхоц второгоблока 21 управления фазой), и импульсами 08 на первом выходе первого блока20 управления фазой (соответственно,Рмпульсами 0 на первом выхоце второгоблока 21 управления фазой), т.е. цлительности импульсов О Э (соответственно, импульсов О 4 ) равны половине периоца колебаний вибровозбуцителя 11(соответственно, вибровозбуцителя 12).При появлении импульсов 0или 07,что соответствует максимальной загрузкелибо резцов 5,7 и 9, либо резцов 6,8и 10, на выхоце элемента ИЛИ 35 формируется импульс напряжения Оц (фиг.2),являющийся логической суммой импульсов 0 и 07, а на выхоце элементаНЕ 36 напряжение 0 (фиг,2), которое на интервале цействия импульса Ицравно нулю. Напряжение 0 й, поступая напервый вход интегратора 34, вызываетна его выходе появление напряженияпоцающего по линейному закону, которое,поступая на второй вход блока 32 управления скоростью подачи, вызывает умень.шение скорости подачи.Уменьшение скорости лоцачи происхоцит цо.тех пор, пока не проиэойцет уменьшение нагрузки на резцы. При этом цлительности импульсов Оц и 0 ц становятся меньше половины периода колебаний вибровозбуцителей 11 и 12, прекращается формирование импульсов Оци О 7, напряжение Д,щ обращаетсяйуль, а напряжение Остановится отличкам от нуля, Напряжение Цу, поступая на второй вход интегратора 34, вызывает линейное возрастание напряженияОц на его выходе, которое, поступая навторой вход блока 32 управления скоростью поцачипривоцит к увеличению скорости подачи,Возникает периодическое изменение напряжения Ц 5 что приводит к установле-нню некоторой средней скорости подачи,соответствующей нагрузке на резцы, блнзыкой к максимальной. Виброобработка кам11 1022815 12ня на етой максимально допустимой в блока 20 управления фазой иепоередствеи данных условиях скорости обеспечивает но, а на второй вход второго блока,21 достижение максимальной производитель- управления .фазой через инвертор: 23 в ности виде напряжения О б (процесс ФаэиРоюХарактерной особенностью устройся ния механических колебанийвибровоэбува является то, что обеспечение син- дителей 11 и 12 на фнг.2 иллюстрнр)ф фазности механических колебаний вибро- ется тем,.что от одного периода механе возбудителей 11 и 12 достигается сме- ческих колебанпй к другому Напряжения юеннемимпульсов 0и Ц 9 навстречу. 0 и О уменьшаются истремятся к друг другу до полного совпадения фаэ мб нулю, импульсы 0 и 09 стремятся друг ханических колебаний Вибровозбудителей к другу, а раэюсть фаэ напряжений 0 11 и 12. Это достигается тем, что на-ф и Ц на выходах датчиков 24 н 25 коиряжение 0, пропорциональное разности лебаний стремится к нулю).фаэ механических колебаний на каждомпериоде их повторения, подается с выхо Устройство позволяет обеспечить пода фаэометра 22 на второй вход первого . вышениую производительность1022815 Составитель Л, Шарова ехрва О.Нвце .Корректор А. Пов Реаатор Л. Повха Тираа 589 ПИ Государстнеиного делам изобревений б, Москва, ЖПоади комитета СССР открытий ауяскан наб.