RU2465116C2 - Nc lathe cutting stabiliser - Google Patents
Nc lathe cutting stabiliser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2465116C2 RU2465116C2 RU2010134471/02A RU2010134471A RU2465116C2 RU 2465116 C2 RU2465116 C2 RU 2465116C2 RU 2010134471/02 A RU2010134471/02 A RU 2010134471/02A RU 2010134471 A RU2010134471 A RU 2010134471A RU 2465116 C2 RU2465116 C2 RU 2465116C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- unit
- tailstock
- input
- block
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области станкостроения, в частности к системам активного контроля и управления точностью обработки деталей на прецизионном токарном оборудовании с ЧПУ в режиме реального времени. Так как в процессе токарной обработки в зоне резания происходит нагрев режущего инструмента и детали, то вследствие этого появляется температурная погрешность. Управление этой величиной позволяет в режиме реального времени стабилизировать процесс резания.The invention relates to the field of machine tools, in particular to systems for active control and accuracy control of machining of parts on precision turning equipment with CNC in real time. Since in the process of turning in the cutting zone the cutting tool and the part are heated, a temperature error appears as a result of this. The control of this value allows you to stabilize the cutting process in real time.
Известно устройство управления высокоточной обработки деталей на оборудовании с ЧПУ [Патент РФ №2280540, кл. В23В 25/06, 2006 (аналог)].A control device for precision machining of parts on CNC equipment is known [RF Patent No. 2280540, class. B23B 25/06, 2006 (analog)].
Недостатком устройства является наличие АЦП, использующегося для преобразования аналогового в цифровой сигнал, что усложняет его конструкцию.The disadvantage of this device is the presence of the ADC used to convert analog to digital signal, which complicates its design.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство теплового контроля точности обработки деталей, содержащее тепловизор с цифровым кодом на выходе, компьютер, блок усиления сигнала, исполнительные механизмы оборудования с ЧПУ, резец, переднюю и заднюю бабки, деталь, а также блок подачи смазочно-охладительной жидкости [Патент РФ №2381888, кл. B23Q 15/18, В23В 25/06, 2010 (прототип)].Closest to the invention in technical essence is a thermal control device for precision machining of parts, containing a thermal imager with a digital code at the output, a computer, a signal amplification unit, actuators of CNC equipment, a cutter, a headstock and a tailstock, a part, and a lubricant cooling fluid [RF Patent No. 2381888, cl. B23Q 15/18, B23B 25/06, 2010 (prototype)].
Недостатками этого устройства являются снижение динамической точности из-за быстроты изменения температуры в зоне резания, то есть устройство настроено на определенный порог срабатывания, при достижении которого происходят включение и перемещение исполнительных механизмов на величину температурной погрешности, однако в реальности температура после достижения определенного порога в зоне резания может значительно увеличиться или уменьшиться, а известное устройство будет осуществлять перемещение только на величину определенной ранее погрешности, что снижает точность работы устройства, другой недостаток - наличие механизма подачи в зону резания смазочно-охлаждающей жидкости, что усложняет конструкцию устройства.The disadvantages of this device are the decrease in dynamic accuracy due to the speed of temperature changes in the cutting zone, that is, the device is configured for a certain response threshold, upon reaching which the actuators are switched on and moved by the temperature error, however, in reality, the temperature after reaching a certain threshold in the zone cutting can significantly increase or decrease, and the known device will only move by the value of a certain wound its errors, which reduces the accuracy of the device, another disadvantage is the presence of a feed mechanism in the cutting zone of cutting fluid, which complicates the design of the device.
Известен способ управления смешиванием горячей и холодной воды [Патент №JP 3110442, кл. 7 G05D 23/13, 2000 (аналог)]. Недостаток данного способа заключается в том, что нечеткий регулятор, выполняющий операции нечеткой логики, обладает большим временем отклика, что в ряде случаев делает невозможным его применение для управления быстродействующими технологическими процессами, к которым относится токарная обработка деталей на оборудовании с ЧПУ.A known method of controlling the mixing of hot and cold water [Patent No. JP 3110442, class. 7 G05D 23/13, 2000 (analogue)]. The disadvantage of this method is that the fuzzy controller that performs fuzzy logic operations has a long response time, which in some cases makes it impossible to use it to control high-speed processes, which include turning parts on CNC equipment.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, используемый для нечеткого регулятора с лингвистической обратной связью для управления технологическими процессами [Патент РФ №2309443, кл. G05B 13/02, G05B 11/01, 2007 (прототип)]. Однако в системе продукционных правил (1) (стр.6, абз. 40) в пятом правиле «Если Р≤Рном, то В=В0», указано, что Р меньше или равно Рном, а это значит, что для пятого правила продукционной системы будут справедливы еще два выражения: Р≤Рниж и Р≤Рд ниж. Поэтому вывод «то В=В0» будет иметь еще два решения: В=+0,5Bmax и В=+Bmax, а это несомненно вызовет сбой и/или зацикливание в работе алгоритма, то есть результат работы пятого правила будет выдавать неправильный результат.Closest to the claimed technical solution is the method used for a fuzzy controller with linguistic feedback for process control [RF Patent No. 23039443, cl. G05B 13/02, G05B 11/01, 2007 (prototype)]. However, in the system of production rules (1) (p. 6, para. 40) in the fifth rule “If P≤P nom , then B = B 0 ”, it is indicated that P is less than or equal to P nom , which means that for the fifth rule of the production system will be true two more expressions: P≤P lower and P≤R d lower . Therefore, the conclusion "then B = B 0 " will have two more solutions: B = + 0.5B max and B = + B max , and this will undoubtedly cause a failure and / or loop in the algorithm, that is, the result of the fifth rule will produce wrong result.
Технической задачей изобретения является стабилизация температурных погрешностей, возникающих в зоне резания при прохождении резца по обрабатываемой поверхности детали.An object of the invention is the stabilization of temperature errors that occur in the cutting zone when the cutter passes along the workpiece surface.
Поставленная задача решается тем, что в способе стабилизации процесса резания на токарном оборудовании с ЧПУ, включающем определение значения температуры в зоне резания по формулеThe problem is solved in that in a method of stabilizing the cutting process on CNC turning equipment, including determining the temperature in the cutting zone according to the formula
Θ=166,5·V0,4·t0,105·S0,2,Θ = 166.5 · V 0.4 · t 0.105 · S 0.2 ,
где V - скорость резания; t - глубина резания; S - подачаwhere V is the cutting speed; t is the depth of cut; S - feed
и сравнение полученного результата с текущем значением температуры в зоне резания, поступающей от тепловизора с цифровым выходом, при несовпадении текущего и расчетного значения температуры в зоне резания осуществляется перерасчет угла поворота шагового электродвигателя в зависимости от нечетких правил управленияand comparing the result with the current value of the temperature in the cutting zone coming from the thermal imager with a digital output, if the current and calculated values of the temperature in the cutting zone do not match, the angle of rotation of the stepper motor is recalculated depending on fuzzy control rules
1. Если «t≤tо_м», то «u≤uсильно_влево»;1. If "t≤t o_m ", then "u≤u is strongly left ";
2. Если «t=tм», тo «u=uвлево»;2. If "t = t m ", then "u = u left ";
3. Если «t=tн», то «u=uн»;3. If "t = t n ", then "u = u n ";
4. Если «t=tб», то «u=uвправо»;4. If "t = t b ", then "u = u to the right ";
5. Если «t≥to_б», to «u≥uсильно_вправо»5. If “t≥t o_b ”, to “u≥u strongly_right ”
по формулеaccording to the formula
где umin…max - численные значения угла поворота шагового электродвигателя в зоне резания (от минимального до максимального значения, то есть от -90° до +90°); µ' (umin…max) - новые значения выходной величины угла поворота шагового электродвигателя в виде новых термов функций принадлежности.where u min ... max - numerical values of the angle of rotation of the stepper motor in the cutting zone (from minimum to maximum value, that is, from -90 ° to + 90 °); µ '(u min ... max ) - new values of the output value of the angle of rotation of the stepper motor in the form of new terms of membership functions.
Устройство для стабилизации процесса резания на токарном оборудовании с ЧПУ содержит тепловизор с цифровым выходом, блок усиления сигнала, резцедержательный блок, переднюю и заднюю бабки, деталь, отличающееся тем, что оно снабжено шаговым электродвигателем, зубчатым колесом, кулисой, пинолью задней бабки и направляющими задней бабки, представляющие собой механизм преобразования вращательного движения в поступательное, а также нечетким контроллером, содержащим блок формирования функций принадлежности, блок фаззификации, блок композиции, блок аккумуляции и блок дефаззификации, соединенные последовательно между собой, позволяющий в режиме реального времени вырабатывать управляющие сигналы в зависимости от изменения температуры в зоне резания и взаимодействовать посредством механизма преобразования вращательного движения в поступательное на пиноль задней бабки с целью изменения ее и детали пространственного расположения.A device for stabilizing the cutting process on CNC turning equipment includes a thermal imager with a digital output, a signal amplification unit, a tool holder, a front and rear headstock, a part characterized in that it is equipped with a stepping motor, a gear wheel, a link, a tailstock of the tailstock and rear guides headstock, which is a mechanism for converting rotational motion into translational, as well as a fuzzy controller containing a block for forming membership functions, a fuzzification block, a composition block II, the accumulation unit and the defuzzification unit, connected in series with each other, which allows real-time generation of control signals depending on the temperature change in the cutting zone and interact through the mechanism of converting rotational motion into translational motion on the tailstock tailstock to change it and the spatial arrangement details .
На фиг.1 приведена схема устройства стабилизации процесса резания на токарном оборудовании с ЧПУ.Figure 1 shows a diagram of a device for stabilizing the cutting process on CNC turning equipment.
Устройство стабилизации процесса резания на токарном оборудовании с ЧПУ содержит тепловизор с цифровым выходом 1, нечеткий контроллер 2, включающий блок формирования функций принадлежностей 3, блок фаззификации 4, блок композиции 5, блок аккумуляции 6, блок дефаззификации 7, блок усиления сигнала 8, шаговый электродвигатель 9, зубчатое колесо 10, кулису 11, пиноль задней бабки 12, направляющие пиноли задней бабки 13, деталь 14, переднюю бабку 15 и резцедержательный блок 16.The stabilization device of the cutting process on CNC turning equipment contains a thermal imager with
Связи в устройстве стабилизации процесса резания на токарном оборудовании с ЧПУ расположены в следующем порядке: цифровой выход тепловизора 1 подключен к входу блока фаззификации 4, к которому также подсоединен выход блока формирования функций принадлежностей 3, входящие в структуру нечеткого контроллера 2. Выход блока фаззификации 4 соединен с входом блока композиции 5, выход которого подключен к входу блока аккумуляции 6. Выход блока аккумуляции 6 соединен с входом блока деффазификации 7. Выходным сигналом нечеткого контроллера 2 является сигнал с выхода блока дефаззификации 7, который подключен к входу блока усиления сигнала 8. Выход блока усиления сигнала 8 соединен с входом шагового электродвигателя 9, на шпинделе которого жестко закреплено зубчатое колесо 10. Зубчатое колесо 10 взаимодействует с входом кулисы 11, а выход кулисы 11 воздействует на пиноль задней бабки 12, при этом пиноль задней бабки 12 перемещается по направляющим пиноли задней бабки 13. При этом деталь 14 установлена в центрах передней бабки 15 и пиноли задней бабки 12, а с обрабатываемой поверхностью детали 14 взаимодействует резцедержательный блок 16. Использование этих связей в устройстве позволяет стабилизировать процесс резания на токарном оборудовании с ЧПУ в реальном времени с целью повышения точности обрабатываемых поверхностей детали.The connections in the stabilization device of the cutting process on CNC turning equipment are arranged in the following order: the digital output of the
На фиг.2 приведена схема преобразования вращательного движения шагового электродвигателя 9 в поступательное движение пиноли задней бабки 12. В случае поворота шаговым электродвигателем 9 зубчатого колеса 10 на -90° (положение 1) относительно оси ординат y1 происходит перемещение пиноли задней бабки 12 вдоль направляющих 13 на величину w1 относительно ее оси ординат y2. В случае поворота шаговым электродвигателем 9 зубчатого колеса 10 на +90° (положение 2, выделено пунктиром) относительно оси ординат y1 происходит перемещение пиноли задней бабки 12 вдоль направляющих 13 на величину w2 относительно ее оси ординат y2. Максимальное перемещение вдоль оси абсцисс x2 пиноли задней бабки 12 относительно направляющих 13 составляет w=w1+w2. При этом перемещение вдоль оси абсцисс x2 не должно превышать величины биения, так для токарных станков с ЧПУ с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки 400 мм биения не должны превышать 0,02 мм, то есть величина перемещения составляет w=0,02 мм, a w1=w2=0,01 мм.Figure 2 shows the conversion of the rotational movement of the stepper motor 9 into the translational movement of the tailstock of the
Устройство стабилизации процесса резания на токарном оборудовании с ЧПУ работает следующим образом. С момента включения вращения детали 14 в центрах передней 15 и пиноли задней 12 бабок станка с ЧПУ при прохождении резца резцедержательного блока 16 по ее поверхности происходит изменение температуры в зоне резания, вызывающие непостоянство силы резания и/или смещение и перекос оси шпинделей передней и задней бабок относительно оси детали. Вследствие этого происходит снижение точности обрабатываемой поверхности и может появиться бочкообразность, седлообразность или конусность детали.The stabilization process of cutting on turning equipment with CNC operates as follows. From the moment of turning on the rotation of the part 14 in the centers of the front 15 and the back of the rear 12 of the headstock of the CNC machine when the cutter of the
Тепловизор с цифровым выходом 1 постоянно контролирует температуру в зоне резания. При этом цифровой сигнал текущего значения температуры t с тепловизора 1 поступает на вход блока фаззификации 4, входящего в структуру нечеткого контроллера 2. В нечетком контроллере в зависимости от текущего значения температуры по способу, рассмотренному ниже, происходит перерасчет управляющего сигнала - угла поворота шагового электродвигателя 9, который передается на шаговый электродвигатель 9 через блок усиления сигнала 8. При этом происходит перемещение пиноли задней бабки станка с ЧПУ вдоль оси абсцисс. Поворот шагового электродвигателя 9 на -90° перемещает пиноль задней бабки 12 влево на 0,01 мм, а поворот шагового электродвигателя 9 на +90° перемещает пиноль задней бабки 12 вправо на 0,01 мм. Например, если шаговый электродвигатель 9 повернул зубчатое колесо 10 на -45°, то пиноль задней бабки переместится влево относительно оси ординат y2 на 0,005 мм. Если текущая температура t меньше расчетной, то пиноль задней бабки 12 должна перемещаться влево и смещать ось детали 14 ближе к резцедержательному блоку 16. Если текущая температура t больше расчетной, то пиноль задней бабки 12 должна перемещаться вправо и смещать ось детали 14 дальше от резцедержательного блока 16. Следовательно, в режиме реального времени производится стабилизация тепловых процессов в зоне резания. Таким образом, осуществляется автоматизированная стабилизация процесса резания при токарной обработке деталей на оборудовании с ЧПУ.The thermal imager with
Способ стабилизации процесса резания на токарном оборудовании с ЧПУ осуществляется следующим образом.A method of stabilizing the cutting process on CNC turning equipment is as follows.
Перед началом токарной обработки на оборудовании с ЧПУ для деталей из стали, как известно [стр.76, Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т.Т.1. / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. 656 с.] определяется температура в зоне резания:Before turning on CNC equipment for steel parts, as is known [p. 76, Handbook of a machine-building technologist. In 2 T.T.1. / Ed. A.G. Kosilova and R.K. Meshcheryakova. - 4th ed., Revised. and add. - M.: Engineering, 1986. 656 S.] is determined by the temperature in the cutting zone:
где V - скорость резания; t - глубина резания; S - подача.where V is the cutting speed; t is the depth of cut; S - feed.
В блоке формирования функций принадлежностей 3, входящего в состав нечеткого контроллера 2, формируются функции принадлежностей термов входной (температура - Т) и выходной (угол поворота шагового электродвигателя - U) величин:In the block of forming the functions of accessories 3, which is part of the fuzzy controller 2, the functions of the accessories of the terms input (temperature - T) and output (rotation angle of the stepper motor - U) are formed:
где tmin…max - численные значения температуры в зоне резания (от минимального до максимального значения); µ(tmin…max)→[0, 1] - соответствующие величинам температуры значения функции принадлежности (из интервала от 0 до 1); umin…max - численные значения угла поворота шагового электродвигателя в зоне резания (от минимального до максимального значения, то есть от -90° до +90°); µ(umin…max)→[0, 1] - соответствующие величинам угла поворота значения функции принадлежности (из интервала от 0 до 1).where t min ... max - numerical values of temperature in the cutting zone (from minimum to maximum value); µ (t min ... max ) → [0, 1] - values of the membership function corresponding to the temperature values (from the interval from 0 to 1); u min ... max - numerical values of the angle of rotation of the stepper motor in the cutting zone (from minimum to maximum value, that is, from -90 ° to + 90 °); µ (u min ... max ) → [0, 1] - the values of the membership function corresponding to the angle of rotation (from the interval from 0 to 1).
Функция принадлежности входной Т и выходной U величин состоит из пяти термов. Для температуры Т=(tо_м, tм, tн, tб, to_б), для угла поворота U=(uсильно_влево, uвлево, uнормально, uвправо, uсильно_вправо). Принципиальных ограничений на количество термов входной и выходной переменных нет, в целях сокращения объема вычислений ограничимся пятью термами.The membership function of the input T and output U quantities consists of five terms. For the temperature T = (t o_m , t m , t n , t b , t o_ b ), for the angle of rotation U = (u is strongly left , u left , u is normal , u right , u is strongly right ). There are no fundamental restrictions on the number of terms of the input and output variables; in order to reduce the amount of computation, we restrict ourselves to five terms.
В блок фаззификации 4 из блока формирования функций принадлежностей 3 передаются значения функций принадлежностей и в зависимости от текущего значения температуры t, полученного от тепловизора 1, формируется фаззифицированный вектор значений для каждого терма функции принадлежности t', где текущее значение температуры t является аргументом µ(tmin…max), позволяя найти количественное значение из интервала [0, 1] для t'=µ(t). Этап фаззификации считается законченным, когда будут найдены значения t' для пяти термов функции принадлежностей входной величины Т:The fuzzification unit 4 from the accessory function generation unit 3 transfers the values of the membership functions and depending on the current temperature t received from the
В блоке композиции 5 введена система нечетких правил управления, состоящая из пяти правил и имеющая следующий вид:In composition block 5, a system of fuzzy control rules is introduced, consisting of five rules and having the following form:
1. Если «t≤t0_м», то «u≤uсильно_влево»;1. If "t≤t 0_m ", then "u≤u is strongly left ";
2. Если «t=tм», то «u=uвлево»;2. If "t = t m ", then "u = u to the left ";
3. Если «t=tн», то «u=uн»; (4)3. If "t = t n ", then "u = u n "; (four)
4. Если «t=tб», то «u≤uвправо»;4. If "t = t b ", then "u≤u right ";
5. Если «t≥t0_б», то «u≥uсильно_вправо».5. If "t≥t 0_b ", then "u≥u is strongly_right ."
При этом система нечетких правил управления построена таким образом, чтобы в любой момент времени условная часть истина только в одном нечетком правиле управления и ложна во всех остальных правилах этой системы. Вследствие этого в каждом цикле сканирования системы нечетких правил управления обрабатывается не вся система, а только та ее часть, которая имеет в формуле (3) значения весовых коэффициентов (t'o_м, t'м, t'н, t'б, t'o_б), отличные от нуля.Moreover, the system of fuzzy control rules is constructed in such a way that at any moment the conditional part is true in only one fuzzy control rule and false in all other rules of this system. As a result of this, in each scan cycle of the system of fuzzy control rules, not the entire system is processed, but only that part of it that has in the formula (3) the values of the weight coefficients (t ' o_m , t' m , t ' n , t' b , t ' o_b ) other than zero.
Также в блоке композиции каждому правилу присваиваются весовые коэффициенты: F=(f1, f2, f3, f4, f5). Численные значения весовых коэффициентов назначает эксперт. Если они не заданы, то по умолчанию эти коэффициенты равны единице, то есть f1=f2=f3=f4=f5=1.Also, in the composition block, each rule is assigned weighting factors: F = (f 1 , f 2 , f 3 , f 4 , f 5 ). The numerical values of the weights are assigned by the expert. If they are not specified, then by default these coefficients are equal to unity, that is, f 1 = f 2 = f 3 = f 4 = f 5 = 1.
Далее в блоке композиции 5 производится алгебраическое произведение величин фаззифицированного вектора значений для каждого терма функции принадлежности t' на значения соответствующих весовых коэффициентов F:Next, in the composition block 5, an algebraic product of the values of the fuzzified value vector is made for each term of the membership function t 'by the values of the corresponding weight coefficients F:
После этого методом нечеткой композиции по формуле:After that, the method of fuzzy composition according to the formula:
µ'(umin…max)1…5=min{a1…5,µ(umin…max)} (6)µ '(u min ... max ) 1 ... 5 = min {a 1 ... 5 , µ (u min ... max )} (6)
вычисляются новые значения выходной величины угла поворота шагового электродвигателя в виде новых термов функций принадлежности.new values of the output value of the angle of rotation of the stepper motor are calculated in the form of new terms of membership functions.
В блоке аккумуляции 6 производится логическое объединение новых термов функции принадлежностей, полученных по формуле (6), и формируется нечеткий вектор функций принадлежностей U':In
В блоке дефаззификации 7 нечеткий вектор функций принадлежностей U' преобразуется в единственное четкое значение по методу центра тяжести:In the defuzzification unit 7, the fuzzy vector of the accessory functions U 'is converted to a single clear value by the method of center of gravity:
где n - количество нечетких правил управления.where n is the number of fuzzy control rules.
Таким образом, выбор нового значения для выходного параметра угла поворота шагового электродвигателя для стабилизации процесса резания при токарной обработки на оборудовании с ЧПУ производится по формулам (1)-(8).Thus, the choice of a new value for the output parameter of the angle of rotation of the stepper motor to stabilize the cutting process during turning on CNC equipment is made according to formulas (1) - (8).
В качестве примера разберем стабилизацию процесса резания при чистовом проходе в ходе токарной обработки детали 14 в зависимости от текущего значения температуры в зоне резания t, полученного от тепловизора 1. Данные для расчета: скорость резания V=130 м/мин; глубина резания tp=0,5 мм; подача 0,18 мм/об.As an example, we will analyze the stabilization of the cutting process during the finishing pass during turning part 14 depending on the current temperature in the cutting zone t obtained from the
Шаг 1. По формуле (1) необходимо рассчитать значение температуры в зоне резания и передать его в блок формирования функций принадлежностей 3:
Θ=166,5·1300,4·0,50,105·0,180,2=768°С.Θ = 166.5 · 130 0.4 · 0.5 0.105 · 0.18 0.2 = 768 ° С.
Шаг 2. В блоке формирования функций принадлежностей 3 строим по формуле (2) термы функций принадлежностей для входной и выходной величин. Графики функций принадлежностей приведены на фиг.3. На фиг.3,а представлен график для входной величины - температуры. При этом крайние точки на графике равны: Θ1=Θ-100=768-100=668, °С; Θ2=Θ+100=768+100=868, °С. Середина графика соответствует рассчитанному значению температуры по формуле (1), то есть 768°С. Термы tо_м и tо_б представлены в виде трапеции и равны: tо_м=[668, 668, 678, 728], tо_б=[808, 858, 868, 868]. Термы tм, tн и tб представлены в виде треугольников и равны: tм=[668, 718, 768], tн=[718, 768, 818] и tб=[768, 818, 868]. Данные указаны в градусах Цельсия.Step 2. In the block for forming accessory functions 3, we construct, according to formula (2), the terms of the accessory functions for input and output quantities. Graphs of accessory functions are shown in FIG. 3. Figure 3, a presents a graph for the input value - temperature. Moreover, the extreme points on the graph are equal: Θ 1 = Θ-100 = 768-100 = 668, ° С; Θ 2 = Θ + 100 = 768 + 100 = 868, ° С. The middle of the graph corresponds to the calculated temperature value according to the formula (1), i.e. 768 ° С. The terms t o_m and t o_b are presented in the form of a trapezoid and are equal to: t o_m = [668, 668, 678, 728], t o_b = [808, 858, 868, 868]. The terms t m , t n and t b are presented in the form of triangles and are equal: t m = [668, 718, 768], t n = [718, 768, 818] and t b = [768, 818, 868]. Data are in degrees Celsius.
На фиг.3,б представлен график для выходной величины - угла поворота шагового электродвигателя 9. При этом крайние точки на графике равны u1=-90°, u2=+90°, то есть при вращении зубчатого колеса 10 на эти углы перемещение пиноли задней бабки составит: при вращении зубчатого колеса 10 влево на -90°, пиноль задней бабки 12 переместится по направляющим 13 влево на 10 мкм; при вращении зубчатого колеса 10 вправо на +90°, пиноль задней бабки 12 переместится по направляющим 13 вправо на 10 мкм. Середина графика соответствует нулю, то есть шпиндель шагового электродвигателя 9 не вращается по часовой или против часовой стрелки. Термы uсильно_влево и uсильно_вправо представлены в виде трапеции и равны: uсильно_влево=[-90, -90, -85, -40], uсильно_вправо=[40, 85, 90, 90]. Термы uвлево, uнормально и uвправо представлены в виде треугольников и соответственно равны: uвлево=[-90, -45, 0], uнормально=[-45, 0, 45] и uвправо=[0, 45, 90]. Данные указаны в углах.Figure 3, b shows a graph for the output value - the angle of rotation of the stepper motor 9. In this case, the extreme points on the graph are equal to u 1 = -90 °, u 2 = + 90 °, that is, when the
Шаг 3. Значения функций принадлежностей из блока 3 поступают в блок фаззификации 4. Также в блок фаззификации передается в режиме реального времени от тепловизора 1 текущее значение температуры в зоне резания. Пусть тепловизор 1 определил, что температура в зоне резания 708°С, данная величина не равна расчетной, то есть 708≠768°С. Далее в блоке фаззификации 4 находится фаззифицированный вектор значений для каждого терма функции принадлежности t' (фиг.4):Step 3. The values of the accessories functions from block 3 are sent to the fuzzification unit 4. Also, the current temperature value in the cutting zone is transmitted in real time from the
t'=(,,,,)=(0,4;0,8;0;0;0).t '= ( , , , , ) = (0.4; 0.8; 0; 0; 0).
Третий, четвертый и пятый термы имеют нулевой результат, поэтому в дальнейших расчетах использоваться не будут. Полученный вектор передается в блок композиции 5.The third, fourth and fifth terms have a zero result, therefore, they will not be used in further calculations. The resulting vector is transmitted to composition block 5.
Шаг 4. В блоке композиции 5 определяется, что значения первого t'о_м и второго t'м терма вектора t' отличны от нуля, поэтому для дальнейшего нечетко-логического вывода будут рассматриваться только первое и второе нечеткое правила управления, определенные формулой (4):Step 4. In the composition block 5, it is determined that the values of the first t ' о_м and the second t' m term of the vector t 'are nonzero, therefore, for the further fuzzy-logical conclusion, only the first and second fuzzy control rules defined by formula (4) will be considered :
1. Если «t≤to_м», тo «u≤uсильно_влево»;1. If "t≤t o_m ", then "u≤u is strongly left ";
2. Если «t=tм», то «u=uвлево».2. If "t = t m ", then "u = u to the left ."
Далее в блоке композиции 5 производится по формуле (5) алгебраическое произведение величин фаззифицированного вектора значений для каждого терма функции принадлежности t' на значения соответствующих весовых коэффициентов F. Пусть все весовые коэффициенты равны 1, тогда:Further, in the composition block 5, according to formula (5), an algebraic product of the values of the fuzzified value vector for each term of the membership function t 'is produced by the values of the corresponding weight coefficients F. Let all the weight coefficients be 1, then:
А=(а1,а2)=(0,4·1;0,8·1)=(0,4;0,8).A = (a 1 , a 2 ) = (0.4 · 1; 0.8 · 1) = (0.4; 0.8).
Затем по формуле (6) методом нечеткой композиции вычисляются новые значения выходной величины угла поворота шагового электродвигателя 9 в виде новых термов функций принадлежности. На фиг.5,а приведен новый терм µ'(umin…max)1, соответствующий терму uсильно_влево. На фиг.5,б приведен новый терм µ'(umin…max)2, соответствующий терму uвлево.Then, using the formula (6), using the fuzzy composition method, new values of the output value of the angle of rotation of the stepper motor 9 are calculated in the form of new terms of membership functions. Figure 5, a shows the new term µ '(u min ... max ) 1 , corresponding to the term u strongly_left . Figure 5, b shows the new term µ '(u min ... max ) 2 , corresponding to the term u to the left .
Шаг 5. В блоке аккумуляции 6 по формуле (7) производится логическое объединение двух новых термов функции принадлежностей, полученных по формуле (6), и формируется нечеткий вектор функций принадлежностей U'. Результат операции графически показан на фиг.6.Step 5. In the
Шаг 6. В блоке дефаззификации 7 согласно формуле (8) вектор функций принадлежностей U' преобразуется в единственное четкое значение (фиг.7), с целью упрощения вычислительной процедуры для расчета ограничимся четырьмя точками, для более точного вычисления количество точек нужно увеличить:
. .
Поворот шаговым электродвигателем 9 зубчатого колеса 10 на -57° вызовет перемещение пиноли задней бабки 12 влево по направляющим 13 относительно нулевой линии y2 (фиг.2) на 0,0063 мм.The rotation of the
Таким образом, с помощью предложенного способа осуществляется расчет угла поворота шагового электродвигателя с целью стабилизации процесса резания и передачи его на исполнительные механизмы оборудования с ЧПУ.Thus, using the proposed method, the rotation angle of the stepper motor is calculated in order to stabilize the cutting process and transfer it to the actuators of the CNC equipment.
Таким образом, предлагаемый способ и реализованное на нем устройство позволяют в режиме реального времени осуществлять стабилизацию процесса резания при токарной обработке детали на оборудовании с ЧПУ в режиме реального времени путем расчета угла поворота, на который необходимо повернуть зубчатое колесо с помощью шагового электродвигателя с целью смещения пиноли задней бабки станка с ЧПУ.Thus, the proposed method and the device implemented on it allow real-time stabilization of the cutting process when turning the part on CNC equipment in real time by calculating the angle of rotation by which the gear wheel must be rotated with the help of a stepper motor in order to offset the pins tailstock of the CNC machine.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010134471/02A RU2465116C2 (en) | 2010-08-17 | 2010-08-17 | Nc lathe cutting stabiliser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010134471/02A RU2465116C2 (en) | 2010-08-17 | 2010-08-17 | Nc lathe cutting stabiliser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010134471A RU2010134471A (en) | 2012-02-27 |
RU2465116C2 true RU2465116C2 (en) | 2012-10-27 |
Family
ID=45851649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010134471/02A RU2465116C2 (en) | 2010-08-17 | 2010-08-17 | Nc lathe cutting stabiliser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2465116C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677443C2 (en) * | 2017-06-15 | 2019-01-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" | Device of high-precision processing of details on lathe tools with numerical program control |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2025254C1 (en) * | 1991-02-25 | 1994-12-30 | Коуров Георгий Николаевич | Method for automatic control of machining process |
US6640676B2 (en) * | 2001-01-31 | 2003-11-04 | Mori Seiki Co., Ltd. | Tool presetter and tool offset amount calculation method |
RU2309443C1 (en) * | 2006-03-09 | 2007-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for feedback control of production processes |
RU2379169C2 (en) * | 2008-03-11 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет | Method and device for accuracy control of details treatment |
RU2381888C2 (en) * | 2008-02-05 | 2010-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет | Heat control device of working accuracy of details |
-
2010
- 2010-08-17 RU RU2010134471/02A patent/RU2465116C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2025254C1 (en) * | 1991-02-25 | 1994-12-30 | Коуров Георгий Николаевич | Method for automatic control of machining process |
US6640676B2 (en) * | 2001-01-31 | 2003-11-04 | Mori Seiki Co., Ltd. | Tool presetter and tool offset amount calculation method |
RU2309443C1 (en) * | 2006-03-09 | 2007-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for feedback control of production processes |
RU2381888C2 (en) * | 2008-02-05 | 2010-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет | Heat control device of working accuracy of details |
RU2379169C2 (en) * | 2008-03-11 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет | Method and device for accuracy control of details treatment |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677443C2 (en) * | 2017-06-15 | 2019-01-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" | Device of high-precision processing of details on lathe tools with numerical program control |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010134471A (en) | 2012-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1869531B1 (en) | Method of tolerance-based trajectory planning | |
Chiu et al. | Contouring control of machine tool feed drive systems: a task coordinate frame approach | |
Su et al. | Contouring accuracy improvement using cross-coupled control and position error compensator | |
Yeung et al. | Virtual CNC system. Part I. system architecture | |
US9274517B2 (en) | Numerical controller for speed control according to instructed path speed condition | |
Emami et al. | A look-ahead command generator with control over trajectory and chord error for NURBS curve with unknown arc length | |
US5930142A (en) | Numerical control system with hierarchical interpolation functions | |
Lee et al. | Adaptive nonlinear contour coupling control for a machine tool system | |
JP2000250614A (en) | Backlash correction device and numerical control system | |
Zhong et al. | A linear cross-coupled control system for high-speed machining | |
JP2015011669A (en) | Numerical control device with starting point path shortening function of complex fixed cycle | |
Molina et al. | Artificial hydrocarbon networks fuzzy inference systems for CNC machines position controller | |
JP2009009274A (en) | Numerical controller | |
RU2465116C2 (en) | Nc lathe cutting stabiliser | |
Yan et al. | NC program evaluator for higher machining productivity | |
RU2465115C2 (en) | Nc lathe cutting speed control device | |
JPS63229506A (en) | Output system for axis speed | |
JP2011070483A (en) | Numerical control device for table turning five-axis machine tool | |
US11003161B2 (en) | Numerical controller | |
RU2458773C2 (en) | Feed control device in turning at cnc lathes | |
CN116872199A (en) | Method and device for pre-compensating dynamic contour errors of parallel robots | |
Guo et al. | A rapid and accurate positioning method with linear deceleration in servo system | |
WO2023002627A1 (en) | Movement route determination device and computer program | |
RU2586189C2 (en) | Method and device for controlling cutter cooling | |
JP4982170B2 (en) | Machining control device and machining control program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120818 |