RU2009834C1 - Method for automatic control of machining of spherical surfaces - Google Patents
Method for automatic control of machining of spherical surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2009834C1 RU2009834C1 SU4944522A RU2009834C1 RU 2009834 C1 RU2009834 C1 RU 2009834C1 SU 4944522 A SU4944522 A SU 4944522A RU 2009834 C1 RU2009834 C1 RU 2009834C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- point
- workpiece
- machining
- processing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке сферических поверхностей и может найти применение в оптической промышленности для обработки линз, а также для обработки сферических поверхностей, в частности сферических кинематических пар манипуляторов и шаров большого диаметра. The invention relates to the processing of spherical surfaces and may find application in the optical industry for processing lenses, as well as for processing spherical surfaces, in particular spherical kinematic pairs of manipulators and large-diameter balls.
Известен способ автоматического управления процессом обработки сферических поверхностей, который состоит в измерении частоты вращения инструмента в процессе всего цикла обработки, сравнении ее с расчетной и по сигналу рассогласования между ними изменении силы прижима, при этом в случае превышения частотой вращения ее расчетного значения силу прижима увеличивают [1] . A known method of automatic control of the processing of spherical surfaces, which consists in measuring the frequency of rotation of the tool during the entire processing cycle, comparing it with the calculated one and by the signal of the mismatch between them changing the clamping force, while in case of exceeding the rotational speed of its calculated value, the clamping force is increased [ 1] .
Недостатком данного способа является то, что в нем не производится предварительный расчет значения номинальной силы Qн прижима инструмента в функции его перемещения по поверхности детали.The disadvantage of this method is that it does not pre-calculate the value of the nominal force Q n of the clamp tool in function of its movement on the surface of the part.
Цель изобретения - повышение качества обработки. The purpose of the invention is to improve the quality of processing.
Это достигается тем, что определяют закон изменения силы прижима Qн из условия, что Qн = Ан ˙Sн˙ Vс н, где Sн - номинальная (расчетная) площадь контакта соприкасающихся поверхностей инструмента и обрабатываемой детали, Vс н - номинальная (расчетная) скорость перемещения точки С пересечения оси симметрии инструмента и поверхности обрабатываемой детали, Ан = Рн˙ tпр н - постоянный параметр, определяющий требуемое качество и производительность процесса обработки, Рн = Qн/Sн- давление в зоне контакта инструмента и обрабатываемой детали; tпр н - функция изменения времени от пройденного пути L точки С, удовлетворяющая заданному качеству обработки.This is achieved in that they determine the law of change in the clamping force Q n from the condition that Q n = A n ˙ S n ˙ V s n , where S n is the nominal (calculated) contact area of the contacting surfaces of the tool and the workpiece, V with n - nominal (calculated) speed of moving the point C of the intersection of the axis of symmetry of the tool and the surface of the workpiece, A n = P n ˙ t pr n is a constant parameter that determines the required quality and productivity of the processing process, P n = Q n / S n is the pressure in the zone contact of the tool and the workpiece; t CR n - the function of changing the time from the distance traveled L points C, satisfying the given quality of processing.
Затем измеряют действительное значение скорости Vс д точки С, величину действительной силы Qд прижима в процессе перемещения точки С по заданной траектории, а также действительную площадь Sд контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью, формируют электрические сигналы, пропорциональные параметрам Qд, Sд и Vс д, определяют электрический сигнал, пропорциональный параметру Ag= и по сигналу рассогласования с параметром Ан изменяют силу прижима, увеличивая ее при Ад < Ан и уменьшая при Ад > Ан.Then measure the actual value of speed V from d point C, the value of the actual force Q d clamp during the movement of point C along a given path, as well as the actual area S d of contact of the tool with the workpiece, form electrical signals proportional to the parameters Q d , S d and V with d , determine the electrical signal proportional to the parameter A g = and the signal mismatch with the parameter And n change the force of the clip, increasing it at A d <A n and decreasing at A d> A n .
Существенное отличие предлагаемого способа состоит в том, что при его осуществлении автоматически поддерживают постоянным значение параметра Ан, определяющего требуемое качество и производительность процесса обработки. Данный фактор способствует снятию равномерного слоя материала с детали и, следовательно, повышению качества ее обработки.A significant difference of the proposed method is that when it is implemented, the value of the parameter A n , which determines the required quality and productivity of the processing process, is automatically kept constant. This factor contributes to the removal of a uniform layer of material from the part and, therefore, to improve the quality of its processing.
На фиг. 1 изображена схема взаимного расположения инструмента и обрабатываемой детали; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1 с дополнительным разбиением поверхности инструмента и детали на сферические пояса; на фиг. 3 - скорость Vci н точки С инструмента на каждом i-том участке пути L, представляющая собой в целом функцию Vc н = f (L); на фиг. 4 - время пребывания tпрi н точки С инструмента в каждом i-том участке, представляющей собой функцию tпр н = f (L) и штрихпунктирной линией - текущее время t; на фиг. 5 - площадь контакта Si н инструмента и обрабатываемой детали на каждом i-том участке пути, представляющая собой функцию Sн = f(L); на фиг. 6 - давление Рi н на каждом i-том участке, представляющее собой функцию РА = f(L); на фиг. 7 - сила прижима Qi н инструмента к обрабатываемой детали на каждом i-том участке, представляющая собой функцию Qн = f(L); на фиг. 8 - блок-схема системы автоматического управления процессом обработки сферических поверхностей на станках типа ШП.In FIG. 1 shows a diagram of the relative positioning of the tool and the workpiece; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1 with an additional partition of the surface of the tool and the part into spherical belts; in FIG. 3 - speed V ci n of the point C of the tool on each i-th section of the path L, which is a whole function V c n = f (L); in FIG. 4 - dwell time t pr n of the point C of the tool in each i-th section, which is a function t pr n = f (L) and the dash-dot line is the current time t; in FIG. 5 - contact area S i n of the tool and the workpiece on each i-th section of the path, which is a function of S n = f (L); in FIG. 6 - pressure P i n at each i-th section, which is a function of P A = f (L); in FIG. 7 - clamping force Q i n of the tool to the workpiece at each i-th section, which is a function of Q n = f (L); in FIG. 8 is a block diagram of a system for automatically controlling the processing of spherical surfaces on ШП type machines.
Схема для осуществления способа содержит деталь 1 и инструмент 2. The scheme for implementing the method includes a
Способ заключается в том, что первоначально назначают траекторию переносного движения инструмента 2 по детали 1. Пусть данная траектория является замкнутой кривой в виде окружности с центром в точке Со, образованной пересечением прямой, проходящей через центр кривизны детали 1 под углом Δ Ко относительно ее оси симметрии с обрабатываемой поверхностью.The method consists in initially assigning the trajectory of the portable movement of
Затем на принятой траектории выбирают точку С, которая представляет собой пересечение оси симметрии инструмента 2 с обрабатываемой поверхностью детали 1. Местоположение данной точки можно определить радиус-вектором и углами Ψ и Δ К в неподвижной системе координат ХYZ, связанной с центром обрабатываемой сферической поверхности.Then, on the adopted trajectory, point C is selected, which is the intersection of the axis of symmetry of
На фиг. 2 дополнительно произведено разбитие поверхности инструмента и детали на сферические пояса окружностями, что позволяет определить количество точек пересечения и касания верхнего и нижнего звеньев и определить с требуемой точностью площадь Sн контакта инструмента с обрабатываемой деталью, причем при увеличении числа окружностей разбивающих поверхности детали и инструмента на сферические пояса увеличивается соответственно точность определения площади Sнконтакта инструмента и детали.In FIG. 2, the surface of the tool and the part was further divided into spherical belts by circles, which makes it possible to determine the number of points of intersection and contact of the upper and lower links and determine, with the required accuracy, the area S n of the contact of the tool with the workpiece, and with an increase in the number of circles spherical belts increases accordingly the accuracy of determining the area S n the contact of the tool and the part.
Предположим, что, двигаясь вдоль выбранной траектории, инструмент (точка С) последовательно проходит через точки А, В, С, D, т. е. движется относительно неподвижной системы координат ХYZ против часовой стрелки. Причем точки А, В, С, D разбивают траекторию L на четыре равных участка. Suppose that, moving along a selected path, the tool (point C) sequentially passes through points A, B, C, D, i.e., it moves counterclockwise relative to the fixed coordinate system XYZ. Moreover, points A, B, C, D divide the trajectory L into four equal sections.
Рассмотрим алгоритм составления "жесткой" программы управления по силе Qн для станков типа ШП.Consider the algorithm for compiling a "hard" control program for the strength of Q n for machine tools such as silos.
Из условия сохранения постоянным значения параметра Ан, определяющего требуемое качество и производительность обработки, представляется возможность предварительно рассчитать закон изменения силы прижима Qн, зная закон изменения площади контакта Sн инструмента и обрабатываемой детали, при заданной траектории точки С и скорости Vс н, как некоторой функции от пройденного пути L точкой С.From the condition that the value of the parameter A n , which determines the required quality and productivity of processing, be kept constant, it is possible to pre-calculate the law of change in the clamping force Q n , knowing the law of change in the contact area S n of the tool and the workpiece, for a given trajectory of point C and speed V s n , as a function of the distance L traveled by C.
В этом случае полученное значение Qн= Aн·Sн· есть некоторая функция от пройденного пути точкой С, воспроизведение этой функции обеспечивает "жесткое" программное управление силой прижима. Так, например, для станков типа ШП максимальный путь, пройденный точкой С определяется размахом выходного звена исполнительного механизма, при обработке плоскостей траектория точки С - дуга окружности. Скорость точки Vc = f(L) как некоторая функция от пути легко определяется скоростью выходного звена исполнительного механизма. Таким образом, зная требуемую производительность q = , где Т - время кинематического цикла, за которое точка С возвращается в исходное положение; n - количество кинематических циклов, необходимое для съема припуска обрабатываемой поверхности, определяют время кинематического цикла T = (время одного оборота кривошипа исполнительного механизма). Скорость же точки С, например, для станков типа ШП в каждом i-том шаге легко найти, представив функцию в дискретном виде. Так время пребывания точки С в каждом участке пути i, i-1 определяется по формуле: t
Требуемое качество обрабатываемой поверхности в предлагаемом техническом решении увязывается с величиной давления Рн = Qн/Sн. Так, для заданных диаметров заготовки dн и инструмента dв, а также радиуса R обрабатываемой сферы аналитически устанавливается зависимость Sн = f(L). Такую функцию Sн = f(L) определяют для каждой траектории точки С. Далее путь L разбивают на N равных участков, как показано на фиг. 3 N = 10.The required quality of the processed surface in the proposed technical solution is linked to the pressure value P n = Q n / S n . So, for given diameters of the workpiece d n and tool d in , as well as the radius R of the machined sphere, the dependence S n = f (L) is analytically established. Such a function S n = f (L) is determined for each trajectory of point C. Next, the path L is divided into N equal sections, as shown in FIG. 3 N = 10.
На каждом участке i, i-1 определяют среднее значение площади контакта Si н инструмента и обрабатываемой детали в функции от пути L точки С. Силу прижима Qi н инструмента и обрабатываемой детали на каждом участке i, i-1 определяют из условия сохранения постоянным параметра Aнi= ·t
Таким образом, предлагаемый способ управления предусматривает сохранение постоянства значения параметра Ai н (i= ), сила же прижима Qi н меняется в соответствие с изменением площади контакта инструмента и обрабатываемой детали, а также с изменением времени tпрi н пребывания инструмента на каждом участке i, i-1 траектории L точки С.Thus, the proposed control method involves maintaining the constancy of the value of the parameter A i n (i = ), the force of the clamp Q i n changes in accordance with the change in the contact area of the tool and the workpiece, as well as with the change in the time t pr n of the tool stay in each section i, i-1 of the trajectory L of point C.
Такой алгоритм отработки расчетной силы прижима может быть использован для большинства типов станков, работающих в оптико-механической промышленности. Он может быть использован для составления программ, обеспечивающих "жесткое" управление по силе Qн. Неучтенные (случайные) факторы, приводящие к отклонению от описанного "жесткого" программного управления по силе Qн, могут быть учтены введением обратной связи по параметру Аi н, сохраняющему постоянное значение за все время Т кинематического цикла. При этом в случае отклонения действительного значения от номинального Аi н изменяют силу прижима, увеличивая ее, если Анi > Aдi и уменьшая, если Анi < Aдi .Such an algorithm for developing the calculated clamping force can be used for most types of machines operating in the opto-mechanical industry. It can be used to compile programs that provide "hard" control by the force of Q n . Unaccounted (random) factors leading to a deviation from the described "hard" program control by the force Q n can be taken into account by introducing feedback on the parameter A i n , which keeps a constant value for the entire time T of the kinematic cycle. In this case, in case of deviation of the actual value from the nominal value, A i n change the pressing force, increasing it if A ni > A di and decreasing if A ni <A di .
Блок-схема системы автоматического управления процессом обработки сферических поверхностей на станках типа ШП состоит из блока СУ (система управления), группы усилителей У1, У2, У3, У4, У5, исполнительных механизмов ИМ1, ИМ2, блоков перемножения номинальных величин БПН и действительных величин БПД, блока сравнения БС, тахогенератора ТГ, тензодатчика ТД, сканирующего устройства, обрабатываемой детали 1 и инструмента 2. The block diagram of the automatic control system for the processing of spherical surfaces on ШП machines consists of a control unit (control system), a group of amplifiers U1, U2, U3, U4, U5, actuators IM1, IM2, multiplication units for nominal values of BPN and actual values of BPD , BS comparison unit, TG tachogenerator, TD strain gauge, scanning device,
Система автоматического управления работает следующим образом. Блок СУ вырабатывает электрические сигналы, пропорциональные номинальной скорости Vс н точки С инструмента, поступающей на усилитель У1 и БПН, номинальной силе Qн прижима инструмента к обрабатываемой детали, поступающей на усилитель У2 и БПН, номинальной площади Sн контакта инструмента и обрабатываемой детали, поступающей на БПН. Электрические сигналы с усилителей У1 и У2 поступают на исполнительные механизмы ИМ1 и ИМ2, обеспечивающие соответственно изменение скорости Vc д точки С и силы прижима Qд по номинальному закону. Электрические сигналы тахогенератора ТГ, пропорциональные действительной скорости Vс д инструмента, с тензодатчика ТД, пропорциональные действительной силе Qд прижима инструмента к обрабатываемой детали, со сканирующего устройства, пропорциональные действительной площади Sд контакта инструмента и детали, поступают на БПД.The automatic control system operates as follows. The SU unit generates electrical signals proportional to the nominal speed V from n the point C of the tool supplied to the amplifier U1 and BPN, the nominal force Q n of the clamp of the tool to the workpiece supplied to the amplifier U2 and BPN, the nominal area S n of the contact of the tool and the workpiece, arriving at the BPN. Electrical signals from amplifiers U1 and U2 are fed to actuators IM1 and IM2, providing respectively a change in speed V c d of point C and clamping force Q d according to the nominal law. Electrical signals of the TG tacho generator, proportional to the actual speed V s d of the tool, from the TD strain gauge, proportional to the real force Q d of the tool pressing against the workpiece, from the scanning device, proportional to the actual area S d of the tool and part contact, are fed to the BJP.
С блоков перемножения номинальных БПН и действительных БПД параметров электрические сигналы, пропорциональные соответственно параметрам Ан и Ад через датчики У3 и У4 поступают на блок сравнения БС. Последний производит сравнение параметров Ан и Ад и в случае отклонения действительного значения параметра Ад от номинального Ан вырабатывает электрический сигнал, поступающий на ИМ2 и изменяющий силу Qн прижима, увеличивая ее, если Ан > Ад, и уменьшая, если Ан < Ад. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1496991, кл. В 24 В 13/00, 1989.From the multiplication units of the nominal BPN and actual BPD parameters, electrical signals proportional to the parameters A n and A d , respectively , through the sensors U3 and U4 are fed to the BS comparison unit. The latter makes a comparison of the parameters A n and A d, and if the actual value of the parameter A d deviates from the nominal A n, it generates an electric signal supplied to IM2 and changes the force Q n of the clamp, increasing it if A n > A d and decreasing if A n <A d . (56) 1. USSR author's certificate N 1496991, cl. B 24 V 13/00, 1989.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4944522 RU2009834C1 (en) | 1993-06-13 | 1993-06-13 | Method for automatic control of machining of spherical surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4944522 RU2009834C1 (en) | 1993-06-13 | 1993-06-13 | Method for automatic control of machining of spherical surfaces |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009834C1 true RU2009834C1 (en) | 1994-03-30 |
Family
ID=21578797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4944522 RU2009834C1 (en) | 1993-06-13 | 1993-06-13 | Method for automatic control of machining of spherical surfaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2009834C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7913712B2 (en) | 2004-01-21 | 2011-03-29 | Raval A.C.S. Ltd. | Fuel accessory for fuel tank and method for internally attaching same |
-
1993
- 1993-06-13 RU SU4944522 patent/RU2009834C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7913712B2 (en) | 2004-01-21 | 2011-03-29 | Raval A.C.S. Ltd. | Fuel accessory for fuel tank and method for internally attaching same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8195325B2 (en) | Numerical controller having oscillating operation function capable of changing speed in optional section | |
KR910005974A (en) | Optical element polishing method and device | |
CA2089335A1 (en) | Apparatus and method for feedback-adjusting working condition for improving dimensional accuracy of processed workpieces | |
JP2012022388A (en) | Numerical controller for machine tool with function of controlling speed of arc operation | |
KR0158481B1 (en) | Method of cutting ellipse contour with numerically controlled machine tool | |
RU2009834C1 (en) | Method for automatic control of machining of spherical surfaces | |
CN110174871B (en) | Control device, machine learning device, and system | |
KR100439055B1 (en) | Numerical control apparatus and cam system | |
US4908559A (en) | Robot control apparatus | |
Zhou et al. | Improving workpiece roundness through centerless grinding cycle optimization | |
MacKay et al. | Strategies for variability reduction | |
Gao et al. | Computer simulation of the deformation of slender, multidiameter rollers during grinding | |
Collins et al. | Automated PI tuning for a weigh belt feeder via unfalsified control | |
JPH1195821A (en) | Contact detection method and device therefor | |
Hanson et al. | Reducing cutting force induced bore cylindricity errors by learning control and variable depth of cut machining | |
Charles-Owaba et al. | Sequence dependent machine set-up times and similarity of parts: a mathematical model | |
Ihalainen et al. | Optimal grade changes | |
KR960035191A (en) | Processing condition determining device | |
KR102585246B1 (en) | Method of diagnosing process abnormality using virtual processing | |
JP2001154719A (en) | Method for interpolating free curve | |
SU1761383A1 (en) | Method for tools dynamical stiffness testing | |
Kalinski et al. | Simplified Map-based Selection of Optimal Spindle Speeds When Milling Complex Structures | |
SU1054015A2 (en) | Apparatus for machining non-rigid parts | |
Sufian et al. | Robotic Grinding for Surface Repair | |
RU2195390C2 (en) | Method for electrochemical and mechanical working of ducts and apparatus for performing the same |