RO126340A2 - Metodă şi echipament pentru controlul online al stabilităţii aşchierii - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o metodă şi la un echipament de control online al stabilităţii dinamice a procesului de aşchiere. Metoda conform invenţiei constă în monitorizarea simultană, pe tot parcursul procesului de aşchiere, a unei perechi de semnale: un semnal a cărui variaţie în timp poate fi considerată ca fiind proporţională cu variaţia în timp a forţei de aşchiere şi un alt semnal care poate fi considerat proporţional cu acceleraţia mişcării relative dintre sculă şi piesă, semnalele fiind înregistrate sub forma unor perechi de serii de timp şi transmise unui sistem de control al stabilităţii unde sunt procesate conform unui algoritm, rezultatul obţinut în urma procesării fiind utilizat pentru a stabili poziţia punctului curent de funcţionare faţă de limita de stabilitate, precum şi corecţiile ce trebuie aplicate pentru a modifica poziţia acestui punct astfel încât să fie atins un deziderat sintetic, prestabilit. Echipamentul de control al stabilităţii dinamice a procesului de aşchiere, conform invenţiei, include în structura sa nişte senzori de forţă şi de acceleraţie, care determină forţa de aşchiere şi acceleraţia mişcării relative dintre o sculă şi o piesă în timpul procesului de aşchiere, nişte elemente cu ajutorul cărora se achiziţionează semnalele de la senzori, integrate într-un sistem de calcul şi control, precum şi două interfeţe de comunicare, una cu sistemul de control al sistemului tehnologic care realizează aşchierea şi una cu un operator.

Description

- Descrierea invenției Invenția se refera la o metoda de control online al stabilitatii dinamice a aschierii, stabilitate caracterizata prin absenta vibrației relative autoexcitate intre scula si piesa, si la echipamentul necesar pentru implementarea acestei metode, pe masini-unelte destinate fabricației in serie a unor loturi de produse variate.

Folosind echipamentul de control online al stabilitatii aschierii, metoda poate fi aplicata atat in cazul mașinilor unelte convenționale, cat si a celor reconfigurabile alcătuite din module independente ce se asambleaza in acord cu operația pe care mașina unealta trebuie sa o execute, ori a celor flexibile.

In mod obișnuit, pentru controlul stabilitatii dinamice a aschierii sunt aplicate metode de control offline, bazate pe sesizarea de către operator a apariției vibrației autoexcitate, urmata de oprirea procesului si modificarea in sens adecvat a regimului de așchiere sau a caracteristicilor sistemului tehnologic, astfel incat, la reluarea procesului, vibrația autoexcitata sa nu mai apara.

Privind controlul online al stabilitatii dinamice a aschierii, o metoda recent aparuta este aceea bazata pe folosirea unui sensor, care sa evidențieze apariția vibrației autoexcitate relative intre scula si piesa, urmata de modificarea ciclica a vitezei de așchiere, cu frecventa adecvata si amplitudine din ce in ce mai mare, pana la dispariția respectivei vibrații autoexcitate.

Unul dintre dezavantajele acestor metode este acela ca sistemul de control al stabilitatii dinamice reacționează numai atunci după ce a fost depășită limita de stabilitate si, in consecința, după ce a aparut deja vibrația autoexcitata, neoferind nicio reacție preventiva, care sa determine evitarea online a apariției instabilității.

Un alt dezavantaj este acela ca, atunci când punctul in care se afla procesul de așchiere aparține domeniului de stabilitate, sistemul de control al stabilitatii dinamice lașa procesul de așchiere sa se desfasoare in continuare, deși, prin apropierea acestui punct de limita de stabilitate, productivitatea ar putea fi majorata, uneori semnificativ. Cum, in lungul traiectoriei sculei aschietoare, atat limita de stabilitate dinamica, cat si poziția punctului de funcționare in interiorul domeniului de stabilitate dinamica, variaza in limite largi, exista, aproape in permanenta, o rezerva nefolosita de creștere a productivității.

In fine, daca stabilitatea dinamica este controlata prin recent aparuta metoda online, atunci singura reacție a sistemului de control este variația periodica a vitezei de așchiere, deși pot exista si alte reacții, mai eficace din punct de vedere tehnic si mai eficiente din punct de vedere economic.

Pe de alta parte, daca stabilitatea dinamica este controlata offline, atunci, urmare a faptului ca semifabricatele folosite pentru executarea unui lot de piese au caracteristici dimensionale si de material variabile in timp si spațiu, acordarea de către operator a parametrilor procesului la valorile reale ale caracteristicilor semifabricatului, astfel incat procesul de așchiere sa devină stabil, se face cu întârziere, ceea ce afecteaza nivelul calitativ al produsului rezultat.

Problema tehnica pe care o rezolva invenția consta in furnizarea unei metode de control online al stabilitatii dinamice a aschierii, metoda prin care, in cursul prelucrării unei suprafețe a piesei, secompleta a

Cerere de brevet de invenție Nr A

Data depozit...£JLl·'.'..

6.-08- ϊΟΟί capacitatii sistemului tehnologic de a prelucra stabil prin așchiere, chiar atunci când caracteristicile dimensionale si de material ale semifabricatelor si/sau caracteristicile sistemului tehnologic variaza in timp si spațiu.

Metoda si echipamentul de control online al stabilitatii dinamice a aschierii, potrivit invenției, înlătură dezavantajele de mai sus, prin aceea ca, a) in scopul de a controla poziția punctului curent de funcționare a sistemului tehnologic in raport cu limita domeniului de stabilitate dinamica, metoda de control online al stabilitatii dinamice a aschierii consta in monitorizarea, simultana, pe tot parcursul procesului de așchiere, a unei perechi de semnale - si anume un semnal a cărui variație in timp poate fi considerata ca fiind proporționala cu variația in timp a forței de așchiere, si care va fi numit in continuare semnal forța, si un alt semnal, care poate fi considerat proporțional cu accelerația mișcării relative dintre scula si piesa, si care va fi numit in continuare semnal accelerație - semnale care sunt înregistrate sub forma unor perechi de serii de timp si sunt transmise sistemului incorporat de control al stabilitatii, unde sunt procesate conform unui algoritm ce include cinci pași, si anume pasul i)-eliminarea componentei lent variabile in timp, separat pentru fiecare dintre cele doua semnale, pasul «J-scalarea celor doua semnale astfel filtrate, pasul Mi)-transformarea Fourier a celor doua semnale, pasul z'vj-stabilirea poziției procesului de așchiere fata de limita de stabilitate dinamica, a n a I i z a n d transformatele Fourier ale celor doua semnale, pe baza faptului ca, in cazurile in care procesul de așchiere se afla in zona de instabilitate, frecventele proprii importante ale sistemului tehnologic se evidențiază cu mare claritate, atat la semnalul forța cat si la semnalul accelerație, in timp ce in cazurile in care procesul de așchiere se afla in domeniul de stabilitate, cele doua semnale evidențiază in mod diferit aceste frecvente proprii ale sistemului tehnologic si anume, semnalul forța nu le evidențiază deloc, pe întreg domeniul de stabilitate, in timp ce semnalul accelerație împarte domeniul de stabilitate in doua zone, o prima zona, care va fi numita zona de stabilitate sensibila, si care se afla in vecinătatea limitei de stabilitate si se caracterizează prin aceea ca frecventa proprie a sistemului tehnologic este evidențiata cu atat mai bine cu cat procesul se afla mai aproape de aceasta limita, iar o a doua zona este formata de restul domeniului de stabilitate si va fi numita zona de stabilitate insensibila, întrucât se caracterizează prin aceea ca, la ambele semnale, frecventa proprie a sistemului tehnologic nu se evidențiază, si concluzionând in urma analizei transformatelor Fourier ale celor doua semnale, cu privire la domeniul si zona in care se afla procesul de așchiere in momentul curent, ținând cont ca, j)daca ambele semnale evidențiază o frecventa proprie a sistemului tehnologic, atunci procesul se afla in domeniul de instabilitate; //j-daca semnalul forța nu evidențiază vreo frecventa proprie, in timp ce semnalul accelerație o evidențiază, atunci procesul se afla in zona de stabilitate sensibila, cu atat mai aproape de limita de stabilitate cu cat amplitudinea semnalului accelerație, la respectiva frecventa proprie a sistemului, este mai mare; jjj)-Aaca. niciunul dintre semnale nu evidențiază frecventa proprie, atunci procesul se afla in zona de stabilitate insensibila, după care se continua cu pasul v)-stabilirea acelor mărimi de stare, fie acestea caracteristice procesului de așchiere ori caracteristice sistemului tehnologic, care vor juca rolul de variabile de control, si modificarea valorilor acestora, fata de valorile programate prin programul piesa, in scopul atingerii unui deziderat in prealabil stabilit, ținând cont ca, in multe _ 2 2^r - ⁿ n f 5 5' - 2 3 <8^: « cazuri practice, latimea așchiei si viteza de aschiere, iar uneori grosimea așchiei, sunt cei mai potriviți candidați pentru rolul de variabile de control al stabilitatii dinamice a aschierii iar productivitatea procesului este frecvent desemnata drept criteriu de evaluare a performantei economice a procesului, si prin aceea ca, b) in scopul aplicării metodei de control online al stabilitatii aschierii se folosește un echipament care, potrivit invenției, materializează bucla de reacție ce pleaca de la sistemul tehnologic inchizandu-se la unitatea prin care acesta este controlat numeric si include in structura sa trei componente, conectate in serie si anume l) senzorii care generează semnalul forța si semnalul accelerație, conform metodei, ll) elementele necesare pentru achiziția celor doua semnale, toate fiind integrate mtr-un sistem incorporat de calcul si control, care, la rândul lui, procesând respectivele semnale in acord cu algoritmul de implementare a metodei, determina modificarea necesara a poziției punctului curent de funcționare a sistemului tehnologic in raport cu limita de stabilitate, pentru a atinge dezideratul urmărit prin controlul stabilitatii, precum si lll) doua interfate de comunicare, una de comunicare cu sistemul de control numeric al sistemului tehologic, care sa asigure modificarea valorilor variabilelor de control, astfel incat dezideratul urmărit sa fie atins, si o alta, de comunicare cu operatorul, care, pe de o parte, sa asigure afișarea permanenta a caracteristicilor punctului curent de funcționare, dar si, pe de alta parte, posibilitatea ca operatorul sa intervină in setarea domeniilor de variație ale frecventelor proprii ale sistemului tehnologic si ale valorilor limita ale amplitudinilor Af si Aa ale semnalului forța, respectiv semnalului accelerație, astfel incat sa duca la discriminarea poziției punctului curent de funcționare intre cele trei poziții posibile si anume poziția in zona de stabilitate sensibila, poziția in zona de stabilitate insensibila, sau poziția in domeniul de instabilitate, toate aceste parti ale echipamentului fiind asamblate fie ca entitate de sine statatoare, atasabila sistemului tehnologic, caz in care proiectarea echipamentului trebuie sa asigure un anumit nivel de universabilitate, fie ca entitate dedicata, integrata in unitatea de comanda numerica a sistemului tehnologic.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- asigura in permanenta folosirea, optimala sub aspectul stabilitatii dinamice, a capacitatii de prelucrare a sistemului tehnologic;

- se poate aplica la toate sistemele tehnologice la care prelucrarea se bazeaza pe aschiere iar instabilitatea dinamica se manifesta prin vibrații autoexcitate intre scula si piesa;

- la proiectare, permite satisfacerea in suficienta măsură, atat a exigentelor specifice sistemelor tehnologice dedicate, cat si a celor specifice sistemelor tehnologice universale, flexibile sau reconfigurabile;

- in exploatare, necesita un număr redus de setări, pentru a se acorda la schimbări in ceea ce privește structura sistemului tehnologic sau operația pe care acesta o executa.

Un exemplu de aplicare a invenției se prezintă in continuare, in legătură cu fig. 1 ...7, unde:

- fig. 1 prezintă un exemplu de semnal forța, primit de sistemul incorporat de control al stabilitatii, de la traductorul de forța, sub forma unei serii de timp;

CV- 2 Ο Ο 9 - Ο Ο 6 5 -

- fig. 2 prezintă un exemplu de semnal accelerație, primit de sis?e&iuAncorporat de control al stabilitatii, de la traductorul de accelerație, sub forma unei serii de timp;

- fig. 3, a, b, c, d, e, f, g, h prezintă rezultatele obținute in urma procesării prin transformare Fourier a semnalelor forța, corespunzătoare strunjirii, respectiv cu turatia de 300, 350, 400, 450, 500, 550, 700 si 800 rot/min, a unei piese cu diametrul de 45 mm;

- fig. 4, a, b, c, d, e, f, g, h, i prezintă rezultatele obținute in urma procesării prin transformare Fourier a semnalelor accelerație, corespunzătoare strunjirii, respectiv cu turatia de 100, 200, 350, 450, 500, 550, 600, 750 si 800 rot/min, a unei piese cu diametrul de 45 mm;

- fig. 5 prezintă modul in care spațiul valorilor posibile ale grosimii așchiei, a, lățimii așchiei, b, si vitezei de aschiere, v, se divide in doua domenii, si anume domeniul de instabilitate si domeniul de stabilitate, iar acesta din urma se împarte in doua zone, si anume zona de stabilitate sensibila si zona de stabilitate insensibila;

- fig. 6 reprezintă o secțiune, cu planele P si Q, a spațiului valorilor posibile ale grosimii așchiei, a, lățimii așchiei, b, si vitezei de aschiere, v;

- fig. 7 reprezintă schema echipamentului pentru controlul online al stabilitatii aschierii.

Potrivit invenției, punctul de plecare in aplicarea metodei de control online al stabilitatii dinamice este monitorizarea, simultana, pe tot parcursul procesului de aschiere, a unei perechi de semnale, si anume un semnal a cărui variație in timp poate fi considerata ca fiind proporționala cu variația in timp a forței de aschiere, si care va fi numit in continuare semnal forța, si un alt semnal, care poate fi considerat proporțional cu accelerația mișcării relative dintre scula si piesa, si care va fi numit in continuare semnal accelerație.

In prezentul exemplu, metoda de control online al stabilitatii dinamice se aplica la strunjire. In acest caz, asa cum se arata in figura 7, drept semnal a cărui variație in timp este considerata ca fiind proporționala cu variația in timp a forței de aschiere, si care, de aceea, este monitorizat ca semnal forța, se adopta variația forței de strângere in portcutit a sculei, iar drept semnal ce poate fi considerat ca fiind proporțional cu accelerația mișcării relative dintre scula si piesa, si de aceea este monitorizat ca semnal accelerație, se adopta accelerația vibrației in direcție verticala a unui punct de pe cutit.

Atât primul semnal, furnizat de un traductor de forța montat in portcutit, cat si al doilea semnal, furnizat de un traductor de accelerație fixat pe cutit, sunt achiziționate numeric, cu o frecventa suficient de mare, pentru a putea surprinde variații in timp cu frecvente apropiate de frecventele proprii importante ale sistemului tehnologic. De exemplu, strungurile universale obișnuite au doua frecvente proprii importante, prima fiind de circa 150 Hz, iar cea de a doua variind intre 1000 si 2500 Hz. Ca urmare, o frecventa de achiziție de minimum 20 kHz este necesara.

Aceste semnale sunt înregistrate sub forma unor perechi de serii de timp si apoi transmise sistemului incorporat de control al stabilitatii, unde sunt procesate. In figurile 1 si 2 se redau doua semnale achiziționate simultan, deci semnale pereche, rezultate din aplicarea experimentala in laborator a metodei.

Procesarea fiecărei perechi de semnale de către sistemul incorporat de control al stabilitatii se face conform următorului algoritm:

Pasul 1 - Eliminarea componentei lent variabile in timp, separat pehtîTi liecare dintre cele doua semnale.

Pasul 2 - Scalarea celor doua semnale astfel filtrate.

Pasul 3 - Transformarea Fourier a celor doua semnale.

După transformarea Fourier se obțin rezultate a căror aliura este similara cu cea a rezultatelor experimentale prezentate in figurile 3 si 4.

Pasul 4 - Stabilirea poziției procesului de aschiere fata de limita de stabilitate dinamica, analizand transformatele Fourier ale celor doua semnale, pe baza observațiilor de mai jos.

O prima observație este aceea ca, in exemplul considerat, sistemul tehnologic are o singura frecventa proprie importanta. Apoi ca, in cazurile in care procesul de aschiere se afla in zona de instabilitate, adica la turatii de 500 rot/min sau mai mari, frecventa proprie importanta a sistemului tehnologic se evidențiază cu mare claritate, atat la semnalul forța cat si la semnalul accelerație.

Pe de alta parte, in cazurile in care procesul de aschiere se afla in domeniul de stabilitate, adica la turatii mai mici de 500 rot/min, cele doua semnale evidențiază in mod diferit aceasta frecventa proprie a sistemului tehnologic. Astfel, semnalul forța nu o evidențiază deloc, pe întreg domeniul de stabilitate, in timp ce semnalul accelerație împarte domeniul de stabilitate in doua zone. O prima zona, care va fi in continuare numita zona de stabilitate sensibila, se afla in vecinătatea limitei de stabilitate si se caracterizează prin aceea ca frecventa proprie a sistemului tehnologic este evidențiata, cu atat mai bine cu cat procesul se afla mai aproape de aceasta limita. Restul domeniului de stabilitate formează cea de a doua zona, care va fi in continuare numita zona de stabilitate insensibila, si care se caracterizează prin aceea ca, la ambele semnale, frecventa proprie a sistemului tehnologic nu se evidențiază.

In figura 5 se prezintă poziția limitei de stabilitate, reprezentata de suprafața

1-2-3-4-5, in spațiul valorilor posibile ale parametrilor procesului de aschiere si anume: viteza de aschiere, intre valoarea minima vm si valoarea maxima vM; grosimea așchiei, intre zero si valoarea maxima aM; latimea așchiei, intre zero si valoarea maxima bM. Deasupra limitei de stabilitate se afla domeniul de instabilitate. Sub aceasta limita se afla domeniul de stabilitate, care se compune din zona de stabilitate sensibila, aflata in vecinătatea suprafatei 1-2-3-4-Șj si a cărei grosime este marcata in figura, si zona de stabilitate insensibila, care este constituita de restul domeniului de stabilitate.

Analizand, pe baza observațiilor de mai sus, transformatele Fourier ale celor doua semnale, se poate stabili in care domeniu si zona se afla procesul de aschiere in momentul curent, si anume: //-daca ambele semnale evidențiază frecventa proprie a sistemului tehnologic, atunci procesul se afla in domeniul de instabilitate; zzj-daca semnalul forța nu evidențiază aceasta frecventa, in timp ce semnalul accelerație o evidențiază, atunci procesul se afla in zona de stabilitate sensibila, cu atat mai aproape de limita de stabilitate cu cat amplitudinea semnalului accelerație, la frecventa proprie a sistemului, este mai mare; zzz)-daca niciunul dintre semnale nu evidențiază frecventa proprie, atunci procesul se afla in zona de stabilitate insensibila.

Pasul 5 - Stabilirea acelor mărimi de stare, fie acestea caracteristice procesului de aschiere ori caracteristice sistemului tehnologic, care vor juca rolul de

Γ-20^ρ°-!?0Ρ.5'Γ--

6 03-'» variabile de control, si modificarea valorilor acestora, fata de valorile programate prin programul piesa, in scopul atingerii unui deziderat in prealabil stabilit.

In aplicarea metodei de control online al stabilitatii dinamice, parcurgerea acestui pas depinde de posibilitățile de control de care dispune respectivul sistem tehnologic, sau care pot fi create in mod special pentru a controla stabilitatea. In multe cazuri practice, latimea așchiei si viteza de așchiere, iar uneori grosimea așchiei, sunt cei mai frecventi candidați pentru rolul de variabile de control al stabilitatii dinamice.

Pentru exemplificare, in figura 6 se prezintă intersecția spațiului valorilor posibile ale grosimii așchiei, a, lățimii așchiei, b, si vitezei de așchiere, v, cu doua plane P si Q Planul P este perpendicular pe axa grosimii așchiei, a, si corespunde cazului in care valoarea reglata a grosimii așchiei este aO. Acest plan intersectează suprafața 1-2-3-4-5 (vezi si figura 5), după linia 7-C-8-T-9. Planul O este perpendicular pe axa vitezei de așchiere, v, si corespunde cazului in care valoarea reglata a vitezei de așchiere este vO. Acest plan intersectează suprafața 1-2-3-4-5 (vezi si figura 5), după linia 10-C-ll.

In scopul de a prezenta un exemplu de parcurgere a acestui pas, sa consideram secțiunea cu planul P si un proces de așchiere la care grosimea așchiei si latimea așchiei raman constante, la valorile lor programate, si anume aO respectiv bO. in timp ce viteza de așchiere este desemnata drept variabila de control al stabilitatii. In timpul controlului online al stabilitatii, punctul curent de funcționare a sistemului tehnologic parcurge linia R-Ș-Ț-U, aflata in acest plan. Daca dezideratul urmărit este acela de a maximiza productivitatea procesului, atunci punctul de funcționare trebuie sa se afle pe segmentul ȘT, cat mai aproape de punctul T.

Potrivit invenției, acest deziderat se atinge astfel.

Daca, atat semnalul forța, cat si semnalul accelerație, evidențiază frecventa proprie a sistemului tehnologic, atunci punctul curent se afla pe segmentul TU, aflat in domeniul de instabilitate, iar viteza de așchiere trebuie diminuata pana la aducerea punctului de funcționare pe segmentul TS, unde semnalul forța nu mai evidențiază frecventa proprie a sistemului tehnologic, iar semnalul accelerație evidențiază cu claritate maxima aceasta frecventa.

Daca, niciunul dintre cele doua semnale nu evidențiază frecventa proprie, atunci punctul curent de funcționare se afla pe segmentul RS, iar viteza de așchiere trebuie majorata pana când semnalul accelerație evidențiază cu claritate maxima frecventa proprie, in timp ce semnalul forța nu o evidențiază. Astfel, punctul de funcționare ajunge pe segmentul ST, in vecinătatea punctului Ț.

In partea de jos a planului P se prezintă diagramele pe care, in timpul controlului stabilitatii dinamice, le parcurg amplitudinea Aa a semnalului accelerație si respectiv amplitudinea Af a semnalului forța, corespunzătoare frecventei proprii a sistemului tehnologic (pentru valorile numerice din figura, vezi si figurile 3 si 4).

Un exemplu similar de parcurgere a acestui pas al algoritmului de implementare a metodei poate fi prezentat daca, drept traseu pe care punctul de funcționare il parcurge pe timpul controlului stabilitatii se considera linia A-B-C-D, conținuta in planul Q. In acest exemplu, variabila de control este latimea așchiei, b, in timp ce grosimea așchiei si viteza de așchiere raman constante, la valorile lor programate aO, respectiv vO. Prin modificarea acestei variabile de control, poziția punctului de funcționare este adusa pe segmentul BC, cat mai aproape de punctul C, in acest fel atingandu-se dezideratul de a obține un nivel de productivitate maxim.

Echipamentul pentru controlul online al stabilitatii aschierii, potrivit invenției, servește la aplicarea metodei prezentate mai sus si se compune (vezi figura 7) din:

a) senzorii care generează semnalul forța si semnalul accelerație, conform metodei;

b) elementele electronice necesare pentru achiziția celor doua semnale, ce sunt integrate intr-un sistem incorporat de calcul si control, care, la rândul lui, procesând respectivele semnale in acord cu algoritmul de implementare a metodei, determina modificarea necesara a poziției punctului curent de funcționare a sistemului tehnologic in raport cu limita de stabilitate, pentru a atinge dezideratul urmărit prin controlul stabilitatii;

c) doua interfate de comunicare, una de comunicare cu unitatea de control numeric al sistemului tehologic, care asigura modificarea valorilor variabilelor de control, astfel incat acest deziderat sa fie atins, si o alta, de comunicare cu operatorul, care asigura afișarea permanenta a caracteristicilor punctului curent de funcționare, dar si posibilitatea ca operatorul sa intervină in setarea domeniului de variație a frecventelor proprii ale sistemului tehnologic si a valorilor limita ale amplitudinilor Af si Aa ale semnalului forța, respectiv accelerație, care sa duca la discriminarea poziției punctului curent de funcționare in zona de stabilitate sensibila sau insensibila, ori in domeniul de instabilitate.

Scopul facilității de comunicare cu operatorul este de a obține robustețe si capacitate de adaptare la diferite tipuri de procese si mașini unelte. Astfel, in cazul unui proces de frezare, discriminarea intre frecventa trecerii muchiilor frezei prin zona de așchiere si frecventa proprie a sistemului tehnologic poate fi asigurata de operator, in locul unui sistem automat, complicat si, posibil, mai puțin robust, ca sa dam doar un exemplu.

In proiectare, caracteristicile componentelor ce formează echipamentul pentru controlul online al stabilitatii aschierii se stabilesc astfel incat sa fie adecvate sistemului tehnologic pe care echipamentul va fi montat, pe de o parte, si, pe de alta parte, adecvate obiectivelor economice ale procesului de fabricație realizat cu respectivul sistem tehnologic.

Echipamentul poate fi proiectat ca unitate de sine statatoare, atasabila sistemului tehnologic, caz in care construcția acestuia trebuie sa asigure un anumit nivel de universabilitate, dar si ca unitate dedicata, integrata in unitatea de comanda numerica a sistemului tehnologic.

Claims (2)

1. - Revendicări -

   1. Metoda pentru controlul online al stabilitatii dinamice a aschierii, caracterizata prin aceea ca necesita monitorizarea, simultana, pe tot parcursul procesului de aschiere, a unei perechi de semnale, si anume un semnal a cărui variație in timp poate fi considerata ca fiind proporționala cu variația in timp a forței de aschiere, si care va fi numit in continuare semnal forța, si un alt semnal, care poate fi considerat proporțional cu accelerația mișcării relative dintre scula si piesa, si care va fi numit in continuare semnal accelerație, semnale care sunt înregistrate sub forma unor perechi de serii de timp si transmise sistemului incorporat de control al stabilitatii, unde sunt procesate conform unui algoritm ce include cinci pași, si anume pasul i)-eliminarea componentei lent variabile in timp, separat pentru fiecare dintre cele doua semnale, pasul H)-scalarea celor doua semnale astfel filtrate, pasul iii)-transformarea Fourier a celor doua semnale, pasul iy)-stabilirea poziției procesului de aschiere fata de limita de stabilitate dinamica, analizand transformatele Fourier ale celor doua semnale, pe baza faptului ca, in cazurile in care procesul de aschiere se afla in zona de instabilitate, frecventele proprii importante ale sistemului tehnologic se evidențiază cu mare claritate, atat la semnalul forța cat si la semnalul accelerație, in timp ce in cazurile in care procesul de aschiere se afla in domeniul de stabilitate, cele doua semnale evidențiază in mod diferit aceste frecvente proprii ale sistemului tehnologic si anume, semnalul forța nu le evidențiază deloc, pe întreg domeniul de stabilitate, in timp ce semnalul accelerație împarte domeniul de stabilitate in doua zone, o prima zona, care va fi numita zona de stabilitate sensibila, se afla in vecinătatea limitei de stabilitate si se caracterizează prin aceea ca frecventa proprie a sistemului tehnologic este evidențiata cu atat mai bine cu cat procesul se afla mai aproape de aceasta limita, iar o a doua zona este formata de restul domeniului de stabilitate si va fi numita zona de stabilitate insensibila, întrucât se caracterizează prin aceea ca, la ambele semnale, frecventele proprii ale sistemului tehnologic nu se evidențiază, si concluzionând in urma analizei transformatelor Fourier ale celor doua semnale, cu privire la domeniul si zona se afla procesul de aschiere in momentul curent, ca, /)-daca ambele semnale evidențiază o frecventa proprie a sistemului tehnologic, atunci procesul se afla in domeniul de instabilitate; jj)-daca semnalul forța nu evidențiază vreo frecventa proprie, in timp ce semnalul accelerație o evidențiază, atunci procesul se afla in zona de stabilitate sensibila, cu atat mai aproape de limita de stabilitate cu cat amplitudinea semnalului accelerație, la respectiva frecventa proprie a sistemului, este mai mare; jjj)-daca niciunul dintre semnale nu evidențiază vreo frecventa proprie, atunci procesul se afla in zona de stabilitate insensibila, după care se continua cu pasul v)-stabilirea acelor mărimi de stare, fie acestea caracteristice procesului de aschiere ori caracteristice sistemului tehnologic, care vor juca rolul de variabile de control, si modificarea valorilor acestora, fata de valorile programate prin programul piesa, in scopul atingerii unui deziderat in prealabil stabilit, ținând cont ca, in multe cazuri practice, latimea așchiei si viteza de aschiere, iar uneori grosimea așchiei, sunt cei mai potriviți candidați pentru rolul de variabile de control al stabilitatii dinamice iar productivitatea procesului este frecvent desemnata drept criteriu de evaluare a performantei economice a procesului.

   0'- 2 0 C 9 - C 0 6 5 6 - - _z γ 6 418' '0Π9 \\
2. 2. Echipament de control online al stabilitatii dinamice a aschierii conform revendicării 1, caracterizat prin aceea ca, in scopul aplicării metodei de control online al stabilitatii aschierii, acesta include in structura sa trei componente si anume

   l) senzorii care generează semnalul forța si semnalul accelerație, conform metodei, ll) elementele necesare pentru achiziția celor doua semnale, toate fiind integrate intr-un sistem incorporat de calcul si control, care, la rândul lui, procesând respectivele semnale in acord cu algoritmul de implementare a metodei, determina modificarea necesara a poziției punctului curent de funcționare a sistemului tehnologic in raport cu limita de stabilitate, pentru a atinge dezideratul urmărit prin controlul stabilitatii, precum si lll) doua interfate de comunicare, una cu sistemul de control numeric al sistemului tehologic, care sa asigure modificarea valorilor variabilelor de control, astfel incat acest deziderat sa fie atins, si o alta, de comunicare cu operatorul, care, pe de o parte, sa asigure afișarea permanenta a caracteristicilor punctului curent de funcționare, dar si, pe de alta parte, posibilitatea ca operatorul sa intervină in setarea domeniulor de variație ale frecventelor proprii ale sistemului tehnologic si ale valorilor limita ale amplitudinilor Af si Aa ale semnalului forța, respectiv accelerație, care sa duca la discriminarea poziției punctului curent de funcționare in zona de stabilitate sensibila sau insensibila, ori in domeniul de instabilitate, toate aceste parti ale echipamentului fiind asamblate ca entitate de sine statatoare, atasabila sistemului tehnologic, caz in care proiectarea echipamentului trebuie sa asigure un anumit nivel de universabilitate, dar si ca entitate dedicata, integrata in unitatea de comanda numerica a sistemului tehnologic.