RU2649353C1 - Method of automatic control of a copying lathe with an automatic feed rate box - Google Patents
Method of automatic control of a copying lathe with an automatic feed rate box Download PDFInfo
- Publication number
- RU2649353C1 RU2649353C1 RU2017101701A RU2017101701A RU2649353C1 RU 2649353 C1 RU2649353 C1 RU 2649353C1 RU 2017101701 A RU2017101701 A RU 2017101701A RU 2017101701 A RU2017101701 A RU 2017101701A RU 2649353 C1 RU2649353 C1 RU 2649353C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- feed
- along
- workpiece
- cutter
- vertical axis
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 102100025577 Leukocyte immunoglobulin-like receptor subfamily B member 5 Human genes 0.000 description 1
- 101710145801 Leukocyte immunoglobulin-like receptor subfamily B member 5 Proteins 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/013—Control or regulation of feed movement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам управления станками и может быть использовано во всех мехатронных устройствах независимо от типа привода, в том числе и в одноприводных устройствах с разветвленной системой управляемых координат.The invention relates to methods for controlling machines and can be used in all mechatronic devices regardless of drive type, including single-drive devices with an extensive system of controlled coordinates.
Известен способ управления токарным станком с механическими регуляторами перемещения с помощью кулачков, например в токарно-револьверных станках, многошпиндельных токарных автоматах и полуавтоматах [Справочник металлиста. – М.: Машиностроение, 1978, том 5, с. 431-453].A known method of controlling a lathe with mechanical motion control using cams, for example, in turret lathes, multi-spindle automatic lathes and semiautomatic devices [Reference metalworker. - M.: Mechanical Engineering, 1978,
Недостатком такого способа является малая гибкость, связанная с трудоёмкостью изготовления управляющих кулачков под каждую новую деталь. Кроме того, такие системы достаточно дороги, так как для изготовления управляющих кулачков требуется специальное оборудование.The disadvantage of this method is the low flexibility associated with the complexity of manufacturing control cams for each new part. In addition, such systems are quite expensive, since special equipment is required for the manufacture of control cams.
Частично указанного недостатка лишен способ управления станками с помощью способа копирования с использованием систем слежения при перемещении щупа по листовому механическому копиру, повторяющего контур изготовляемой детали [Справочник металлиста. – М.: Машиностроение, 1978, том 5, с. 431-453].Partially indicated drawback is deprived of the way to control the machines using the copy method using tracking systems when moving the probe on a sheet mechanical copy machine, repeating the contour of the manufactured part [Reference metalworker. - M.: Mechanical Engineering, 1978,
Недостатком такого способа является низкая точность и трудоёмкость, а иногда и невозможность изготовления сложнопрофильных деталей, напрямую зависящие от точности изготовления самих копиров и доступности следящего щупа до некоторых поверхностей, например мелких канавок, переходов с малыми радиусами кривизны и другое.The disadvantage of this method is the low accuracy and laboriousness, and sometimes the impossibility of manufacturing complex parts, which directly depends on the accuracy of manufacturing the copiers themselves and the accessibility of the tracking probe to some surfaces, for example, small grooves, junctions with small radii of curvature, and more.
Частично указанного недостатка лишен способ, включающий формирование и передачу управляющих команд от цифровой системы управления на шаговые двигатели станка [Патент RU 2245774, МПК B23 Q15/007, 2005 г.].A partially indicated drawback is devoid of the method, including the formation and transmission of control commands from the digital control system to the stepper motors of the machine [Patent RU 2245774, IPC B23 Q15 / 007, 2005].
Недостатком такого способа является его узкая специализация с точки зрения привязки именно к шаговым двигателям, высокая стоимость самих шаговых двигателей.The disadvantage of this method is its narrow specialization in terms of binding specifically to stepper motors, the high cost of the stepper motors themselves.
Частичного указанного недостатка лишен способ автоматического управления копировальным токарным станком с разветвленной системой управляемых координат, являющийся прототипом, в котором профиль обрабатываемой детали представляется цифровой моделью в виде координат большого числа элементарных отрезков и вносится в память УЧПУ, затем в процессе обработки определяются отклонения реального положения рабочего органа станка от исходного теоретического профиля и, в зависимости от величины отклонения, направления подачи и угла наклона текущего элементарного отрезка профиля формируются управляющие сигналы, поступающие на электромагнитные муфты следящей подачи, и, тем самым, обеспечивают автоматическое слежение траектории движения рабочего органа за положением линии каждого элементарного отрезка [Патент RU 2543020, МПК B23 Q15/007, 2014 г.].The method of automatic control of a copying lathe with a branched system of controlled coordinates, which is a prototype, in which the profile of the workpiece is represented by a digital model in the form of the coordinates of a large number of elementary segments and stored in the CNC, is then deprived of a partial drawback, then deviations of the real position of the working body are determined during processing the machine from the initial theoretical profile and, depending on the magnitude of the deviation, feed direction and angle of inclination of the current elementary section of the profile, control signals are generated that are transmitted to the electromagnetic couplings of the servo feed, and thereby automatically track the path of the working body for the position of the line of each elementary segment [Patent RU 2543020, IPC B23 Q15 / 007, 2014].
Недостатком такого способа является невысокое качество обработанной поверхности и неточное воспроизведение геометрии детали.The disadvantage of this method is the low quality of the processed surface and inaccurate reproduction of the geometry of the part.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение качества обработанной поверхности и геометрической точности детали.The problem to which the invention is directed is to improve the quality of the machined surface and the geometric accuracy of the part.
Это достигается тем, что управляющие сигналы, поступающие на электромагнитную муфту (ЭМ) следящей подачи (СП), переводятся в частотно-импульсный режим (ЧИР) особой структуры, позволяющей более точно управлять скоростью подачи режущего инструмента.This is achieved by the fact that the control signals supplied to the electromagnetic coupling (EM) of the servo feed (SP) are transferred to the frequency-pulse mode (PIR) of a special structure that allows more precise control of the feed rate of the cutting tool.
Суть предложенного способа поясняется фиг. 1 и заключается в следующем. На ЭМ СП по оси OZ подаются импульсы напряжения uу(СП) с постоянной минимальной длительностью τи = const, которая определяется экспериментально с учётом особенностей динамики работы механической системы станка, ЭМ и технического состояния приводов. Длительность τи выбирается такой, чтобы за время действия этого импульса режущая кромка резца успела сместиться на некоторое расстояние от теоретического профиля обрабатываемой поверхности (точки 2, 5, 8, 11 и т.д.). При этом ток в ЭМ iэм не успевает возрасти до максимального значения. После чего ЭМ СП отключается с одновременным включением тормозной муфты и после небольшого дополнительного перемещения (интервалы между точками 2-3, 5-6, 8-9, 11-12) движение резца вдоль оси OZ (в направлении следящей подачи) прекращается. При этом напряжение uу(ВП) на ЭМ ведущей подачи (ВП) остается постоянным и резец продолжает движение с постоянной скоростью Sз по горизонтали (ось OX) до точки пересечения резца с теоретическим профилем обрабатываемой поверхности (точки 4, 7, 10 и т.д.). В момент этого пересечения ЭМ СП на короткое время τи вновь включается, осуществляется очередной возврат с повторением цикла (перемещение резца вдоль оси OZ, а затем в отключенном режиме ЭМ СП остановка движения резца вдоль оси OZ) до перемещения резца в конечную точку b обрабатываемого профиля. The essence of the proposed method is illustrated in FIG. 1 and is as follows. Voltage pulses u y (SP) with a constant minimum duration τ u = const, which is determined experimentally taking into account the characteristics of the dynamics of the mechanical system of the machine, the EM and the technical condition of the drives, are fed to the EM SP along the OZ axis. The duration τ and is selected such that for the duration of the pulse time to the cutting edge of the tool displaced to a distance from the theoretical profile of the treated surface (the
Для перемещения резца используются только участок разгона и участок выбега (торможения) при движении по оси OZ, что делает траекторию движения резца сглаженной и улучшает качество обработанной поверхности за счёт снижения шероховатости. Величина интервалов времени τп, когда включена только ВП, на каждом такте не остается постоянной и зависит от многих факторов (величины подачи Sз, угла наклона теоретического отрезка αi, постоянной времени электромагнитной муфты τэм и т.д.). Однако учитывать их нет необходимости, так как момент начала очередного такта строго синхронизирован с моментом касания режущей кромки резца с теоретическим профилем обрабатываемой поверхности (точки 1, 4, 7, 10 и т.д.). С этой точки зрения данный способ является адаптивным. При этом за счёт изменения интервала τп автоматически меняется частота следования импульсов управления СП
Средняя скорость СП Sср определяется суммарной длительностью перемещения по этой оси и рассчитывается по формуле:The average SP velocity S av is determined by the total duration of movement along this axis and is calculated by the formula:
где n – число включений СП в процессе движения резца от начальной (точка a) до конечной точки b обрабатываемого профиля.where n is the number of inclusions of the joint venture during the movement of the cutter from the initial (point a) to the end point b of the profile being processed.
По своей эффективности система слежения за линией отрезка с использованием ЧИР регулятора средней скорости СП приближается к системам управления электроприводами с линейными интерполяторами. In its effectiveness, the line tracking system using the PIR controller of the average speed of the joint venture approaches the control systems of electric drives with linear interpolators.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, представлено на фиг. 2 и включает: главный электропривод – 1; автоматическую коробку скоростей подач и управления осями – 2; блок электромагнитных муфт 3 ступенчатого изменения скоростей подач; блок электромагнитных муфт 4 управления горизонтальной осью ОX; блок электромагнитных муфт 5 для управления движением подачи вдоль вертикальной оси OZ; цифровая система управления 6; перемещающийся вдоль оси OX суппорт 7; перемещающаяся вдоль оси OZ каретка 8, на которой в резцедержателе 9 крепится резец 10; 11 – датчик линейного перемещения суппорта по оси X; 12 – датчик линейного перемещения ползуна по оси Z; обрабатываемая деталь 13; планшайба 14.A device implementing the proposed method is shown in FIG. 2 and includes: main electric drive - 1; automatic gearbox feed speeds and axis control - 2; block of
Работа устройства, реализующего способ, осуществляется следующим образом. На планшайбу 14 устанавливается деталь 13, а в резцедержателе 9 закрепляется резец 10. После этого в цифровую систему управления 6 вводится цифровая модель обрабатываемой детали 13, запускается главный электропривод 1 и в соответствии с технологическим процессом обработки детали задаются скорость подачи Sз и глубина резания t. После подачи команды “ПУСК” в соответствии с управляющей программой начинается обработка по заданной программой траектории. При этом цифровая система управления генерирует сигналы, которые поступают в блоки электромагнитных муфт 4 и 5 управления осями X и Z, и резец 10 перемещается в соответствии с заданной программой. При этом информация с датчиков линейных перемещений 11 и 12 поступает в цифровую систему управления 6 и используется для расчётов и формирования управляющих сигналов.The operation of the device that implements the method is as follows.
Экспериментальная проверка предложенного способа управления производилась в ОАО “ЦС “Звездочка” на токарно-карусельном копировальном станке модели 1525, оборудованным УЧПУ NC-201M и преобразователями линейных перемещений ЛИР-8 с разрешающей способностью 1 мкм. Как показали экспериментальные исследования, предложенный способ управления даёт хорошие результаты, обеспечивает высокую точность и хорошее качество обработанной поверхности, а также расширяет функциональные возможности станка.An experimental verification of the proposed control method was carried out at TsS Zvyozdochka OJSC on a model 1525 turning and rotary copying machine equipped with NC-201M CNC Unit and LIR-8 linear displacement transducers with a resolution of 1 μm. As experimental studies have shown, the proposed control method gives good results, provides high accuracy and good quality of the machined surface, and also extends the functionality of the machine.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017101701A RU2649353C1 (en) | 2017-01-19 | 2017-01-19 | Method of automatic control of a copying lathe with an automatic feed rate box |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017101701A RU2649353C1 (en) | 2017-01-19 | 2017-01-19 | Method of automatic control of a copying lathe with an automatic feed rate box |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2649353C1 true RU2649353C1 (en) | 2018-04-02 |
Family
ID=61867545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017101701A RU2649353C1 (en) | 2017-01-19 | 2017-01-19 | Method of automatic control of a copying lathe with an automatic feed rate box |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2649353C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110548895A (en) * | 2019-09-10 | 2019-12-10 | 苏州瓦泊特智能科技有限公司 | Drilling device for electromechanical accessories |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4639172A (en) * | 1983-05-31 | 1987-01-27 | Fanuc Ltd. | Trace control method |
JPS6279953A (en) * | 1985-09-09 | 1987-04-13 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | Digital copying and cutter |
US4814998A (en) * | 1985-07-01 | 1989-03-21 | Fanuc Ltd. | Digitizing method |
RU2245774C2 (en) * | 2002-07-09 | 2005-02-10 | Кабардино-Балкарский государственный университет им.Х.М.Бербекова | Lathe automatic control method |
RU2504456C2 (en) * | 2012-04-20 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" | Profiling lathe acs |
RU2543020C2 (en) * | 2013-05-20 | 2015-02-27 | Открытое акционерное общество "Центр судоремонта "Звездочка" | Automatic control over profiling lathe with lathe feed rate automatic gear-box |
-
2017
- 2017-01-19 RU RU2017101701A patent/RU2649353C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4639172A (en) * | 1983-05-31 | 1987-01-27 | Fanuc Ltd. | Trace control method |
US4814998A (en) * | 1985-07-01 | 1989-03-21 | Fanuc Ltd. | Digitizing method |
JPS6279953A (en) * | 1985-09-09 | 1987-04-13 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | Digital copying and cutter |
RU2245774C2 (en) * | 2002-07-09 | 2005-02-10 | Кабардино-Балкарский государственный университет им.Х.М.Бербекова | Lathe automatic control method |
RU2504456C2 (en) * | 2012-04-20 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" | Profiling lathe acs |
RU2543020C2 (en) * | 2013-05-20 | 2015-02-27 | Открытое акционерное общество "Центр судоремонта "Звездочка" | Automatic control over profiling lathe with lathe feed rate automatic gear-box |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110548895A (en) * | 2019-09-10 | 2019-12-10 | 苏州瓦泊特智能科技有限公司 | Drilling device for electromechanical accessories |
CN110548895B (en) * | 2019-09-10 | 2020-07-28 | 河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂 | Drilling device for electromechanical accessories |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6140130B2 (en) | Numerical control device for protecting tools and workpieces | |
CN101154102B (en) | Machining control method and machining information generating method for machine tool | |
EP2295181B1 (en) | Method and use of a machine for machining parts using spark-erosion milling | |
JP2006195862A (en) | Numerical control device and numerical control method | |
CN101563661B (en) | Working control device | |
RU2649353C1 (en) | Method of automatic control of a copying lathe with an automatic feed rate box | |
CN109725602A (en) | Numerical control device and method, CNC machine, computer-readable information recording medium | |
EP0320515A1 (en) | Acceleration/deceleration controller | |
CA1181839A (en) | Machine tool for forming contours | |
US3381557A (en) | Method and apparatus for cutting threads | |
JPH0123269B2 (en) | ||
CN109960221B (en) | Numerical controller | |
RU2543020C2 (en) | Automatic control over profiling lathe with lathe feed rate automatic gear-box | |
EP3659787B1 (en) | Numerical control device and method for controlling additive manufacturing device | |
RU2504456C2 (en) | Profiling lathe acs | |
CN111791088A (en) | Numerical controller | |
JPH03238184A (en) | Laser beam machining method | |
US9964940B2 (en) | Numerical controller for performing axis control of two parallel axes | |
TWI409601B (en) | Numerical control device and system of controlling corner motion and method of controlling the corner motion | |
US3579069A (en) | Numerical machine tool control system including means to digitally simulate a template follower | |
EP3217239B1 (en) | Feed shaft control method and numerically controlled machine tool | |
CN102117056A (en) | Numerically-controlled corner motion method | |
JP7175340B2 (en) | Machine tools, information processing devices and information processing programs | |
CN110036350A (en) | For through feeding the process equipment, control device and method of processing | |
JPS60231207A (en) | Command generating system of multi-axis servo system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190120 |