RU2772478C1 - Active control system for error compensation and method for operation thereof - Google Patents

Active control system for error compensation and method for operation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2772478C1
RU2772478C1 RU2020144289A RU2020144289A RU2772478C1 RU 2772478 C1 RU2772478 C1 RU 2772478C1 RU 2020144289 A RU2020144289 A RU 2020144289A RU 2020144289 A RU2020144289 A RU 2020144289A RU 2772478 C1 RU2772478 C1 RU 2772478C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
size
comparing
processing
active control
Prior art date
Application number
RU2020144289A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Николаевич Мальцев
Сергей Иванович Дмитриев
Евгения Анатольевна Евгеньева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2772478C1 publication Critical patent/RU2772478C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: controlling.
SUBSTANCE: group of inventions relates to active control systems applied on metal working machines, and can be used on grinding machines. The active control system consists of a measuring apparatus connected with a drive and a dimensional comparing apparatus connected with a driver and a control unit connected with an actuator. The dimensional comparing apparatus and the driver are coupled via a setting converter. The driver is coupled with the temperature comparing apparatus via a temperature converter, the temperature comparing apparatus is connected with two temperature sensors. The main loop compares the current size of the processed part with the size of a sample part, changes the operating mode of the machine, and stops processing when the part reaches said size. The first additional loop corrects the setting level in the course of processing the part, based on the results of comparing the temperature thereof with the sample part, and compensates for the temperature deformation of the processed part, and the second loop corrects the setting level after the part is processed, measures the sample part, and compensates for the error from the setting level offset.
EFFECT: accuracy of processing the part is increased.
2 cl, 4 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к системам активного контроля, применяемым на металлообрабатывающих станках, а конкретно на шлифовальных станках, и к способам работ таких систем.The present invention relates to active control systems used on metalworking machine tools, and in particular on grinding machines, and to methods of operating such systems.

При механической обработке заготовок деталей особенно с точными размерами для повышения точности применяют активный контроль. Применение активного контроля также создает возможность многостаночного обслуживания и использования рабочих более низкой квалификации. В широком смысле активный контроль это такой контроль, по результатам которого осуществляется вмешательство в процесс обработки (вручную или автоматически).In the machining of workpieces, especially those with precise dimensions, active control is used to improve accuracy. The use of active control also creates the possibility of multi-machine maintenance and the use of lower-skilled workers. In a broad sense, active control is such control, as a result of which intervention is carried out in the processing process (manually or automatically).

Повышение точности обработки с применением активного контроля достигается за счет компенсации ряда погрешностей, вызываемых, например, неточностью настройки технологической системы, износом и температурной деформацией режущего инструмента и др.Increasing the accuracy of processing with the use of active control is achieved by compensating for a number of errors caused, for example, by inaccurate settings of the technological system, wear and temperature deformation of the cutting tool, etc.

Согласно известным данным [Проектирование технологических процессов машиностроительных производств: учебник / [В.А. Тимирязев [и др.]. - Санкт-Петербург: Лань, 2014, С. 95], средства активного контроля (САК) размеров по выполняемым ими функциям делятся на четыре группы:According to known data [Design of technological processes of machine-building industries: textbook / [V.A. Timiryazev [i dr.]. - St. Petersburg: Lan, 2014, p. 95], means of active control (ACS) of sizes according to their functions are divided into four groups:

1. Устройства, контролирующие детали непосредственно в процессе обработки.1. Devices that control parts directly during processing.

2. Подналадчики.2. Adjusters.

3. Блокирующие устройства.3. Blocking devices.

4. Устройства, контролирующие детали до процесса обработки.4. Devices that control parts before processing.

Наиболее точными из них считаются устройства, контролирующие размеры детали непосредственно в процессе их обработки (в дальнейшем речь идет об активном контроле в процессе обработки).The most accurate of them are devices that control the dimensions of the part directly in the process of processing them (hereinafter we will talk about active control in the process of processing).

Из практики применения активного контроля последний удобнее всего реализуется на шлифовальных операциях ввиду отсутствия стружки, наличие которой затрудняет измерение размеров детали в процессе обработки.From the practice of using active control, the latter is most conveniently implemented in grinding operations due to the absence of chips, the presence of which makes it difficult to measure the dimensions of the part during processing.

Существует большое разнообразие систем, реализующих активный контроль [Гейлер З.Ш. Самонастраивающиеся системы активного контроля. - 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. - 224 с.], [Активный контроль размеров / С.С. Волосов, М.Л. Шлейфер, В.Я. Рюмкин и др.; Под ред. С.С. Волосова. - М.: Машиностроение, 1984. - 224 с.]. Традиционная схема активного контроля при круглом наружном шлифовании приведена в [3, с. 96, рис. 4.1-а]. Измерение детали ведется измерительным устройством, данные от которого поступают в сравнивающее устройство, куда также поступают данные о заданном размере с задающего устройства. При достижении заданного размера сигнал отсутствия рассогласования этих данный усиливается усиливающим устройством и станок выключается.There is a wide variety of systems that implement active control [Geiler Z.Sh. Self-adjusting active control systems. - 2nd ed. revised and additional M.: Mashinostroenie, 1978. - 224 p.], [Active size control / S.S. Volosov, M.L. Shleifer, V.Ya. Ryumkin and others; Ed. S.S. Volosov. - M.: Mashinostroenie, 1984. - 224 p.]. The traditional scheme of active control in external cylindrical grinding is given in [3, p. 96, fig. 4.1-a]. The measurement of the part is carried out by a measuring device, the data from which are sent to the comparing device, which also receives data on a given size from the setting device. When the specified size is reached, the signal of the lack of mismatch of these data is amplified by the amplifying device and the machine is turned off.

Однако не все погрешности могут быть компенсированы при применении активного контроля. Одной из некомпенсируемых погрешностей являются температурные деформации обрабатываемой детали. Доля температурных погрешностей может составлять примерно 40-60% от общей погрешности обработки.However, not all errors can be compensated for by applying active control. One of the uncompensated errors is the temperature deformation of the workpiece. The proportion of temperature errors can be approximately 40-60% of the total processing error.

Как известно, при механической обработке (особенно при шлифовании) происходит значительное выделение тепла от процесса резания, и деталь нагревается. Как следствие, из-за нагрева детали изменяются ее геометрические размеры. Если деталь измеряется нагретой, то это приводит к погрешности измерения. Если вмешательство в настройку станка осуществлять по таким результатам измерения, то это приведет к погрешности размера детали. А поскольку при применении активного контроля измерение детали может происходить непосредственно в процессе обработки, то и возникает данная погрешность.As you know, during machining (especially when grinding), there is a significant release of heat from the cutting process, and the part heats up. As a result, due to the heating of the part, its geometric dimensions change. If the workpiece is measured hot, then this leads to measurement errors. If intervention in the machine setting is carried out on the basis of such measurement results, this will lead to an error in the size of the part. And since when using active control, the measurement of the part can occur directly in the process of processing, then this error arises.

Для компенсации температурных деформаций обрабатываемой детали при активном контроле предлагаются различные схемы и устройства. Они могут быть основаны на измерении:To compensate for thermal deformations of the workpiece under active control, various schemes and devices are proposed. They can be based on the measurement:

- обрабатываемой детали;- workpiece;

- температурных деформаций обрабатываемой детали;- temperature deformations of the workpiece;

- температуры смазочно-охлаждающей жидкости и др.- coolant temperature, etc.

В их основе - специальный дополнительный контур, который вносит поправку в настройку САК по результатам этих измерений.They are based on a special additional circuit that corrects the SAO setting based on the results of these measurements.

Более широкое распространение получили САК в которых коррекция настройки производится по контролю температуры обрабатываемой детали.SAC have become more widespread in which the setting is corrected by controlling the temperature of the workpiece.

Структурная схема САК с компенсацией температурных деформаций обрабатываемой детали по контролю ее температуры приведена в [Гейлер З.Ш. Самонастраивающиеся системы активного контроля - 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. С. 128, рис. 40]. Измерение детали ведется измерительным устройством, данные от которого поступают через преобразователь как изменение величины входного сигнала (размера обрабатываемой детали) основного управляющего контура, который в блоке управления непрерывно сравнивается с заданной величиной, соответствующей окончательно обработанному размеру детали. При достижении равенства заданной величины и входного сигнала блок управления дает команду на исполнительный механизм и подача прекращается. При определенных соотношениях заданной величины и входного сигнала скорость подачи может быть изменена. В компенсационном контуре его преобразователь учитывает изменение размера от температуры детали, передает данные задатчику, который пропорционально изменяет заданную величину.Structural diagram of the CAC with compensation for temperature deformations of the workpiece to control its temperature is given in [Geiler Z.Sh. Self-adjusting active control systems - 2nd ed. revised and additional M.: Mashinostroenie, 1978. S. 128, fig. 40]. The measurement of the part is carried out by a measuring device, the data from which are received through the converter as a change in the input signal value (the size of the workpiece) of the main control circuit, which is continuously compared in the control unit with the set value corresponding to the finished size of the part. When the equality of the set value and the input signal is reached, the control unit gives a command to the actuator and the feed stops. With certain ratios of the set value and the input signal, the feed rate can be changed. In the compensation circuit, its converter takes into account the change in size from the temperature of the part, transmits data to the setpoint, which proportionally changes the set value.

Наиболее близким к предлагаемому, является одно из устройств, реализующее приведенную выше схему, в котором производится сравнение температуры обрабатываемой детали и измерительного устройства, осуществляющего контроль размера обрабатываемой детали, приведено в [Гейлер З.Ш. Самонастраивающиеся системы активного контроля - 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978., С. 138, рис. 45].Closest to the proposed one is one of the devices that implements the above scheme, which compares the temperature of the workpiece and the measuring device that controls the size of the workpiece, is given in [Geiler Z.Sh. Self-adjusting active control systems - 2nd ed. revised and additional M.: Mashinostroenie, 1978., S. 138, fig. 45].

Сжатый воздух от сети через блок фильтра и стабилизатора и входные сопла поступает в отсчетное устройство, к соплу измерительного устройства и к соплу противодавления компенсационного устройства.Compressed air from the network through the filter and stabilizer unit and inlet nozzles enters the reading device, to the nozzle of the measuring device and to the counter-pressure nozzle of the compensating device.

Термосопротивление, измеряющее температуру скобы, встраивают непосредственно в каретку прибора. Измерение температуры детали производится термосопротивлением, которое контактирует с обрабатываемой деталью по ее торцу вблизи зоны обработки. Таким образом, измеряется усредненная температура изделия, по которой вводится поправка. Сигнал с термосопротивления, которое вращается вместе с деталью, снимается через коллектор, установленный на шпинделе бабки изделия станка. Оба термосопротивления включены в электрическую схему, управляющую положением заслонки противодавления, смещение которой регулирует величину зазора ветви противодавления. Поскольку измерительная ветвь и ветвь противодавления выполняются идентичными по характеристикам, изменение зазора ветви противодавления, соответствует изменению зазора измерительной ветви. Из этого следует, что если команда на окончание обработки давалась при установленных зазорах обеих ветвей, то при изменении одного зазора, выдача команды производится прибором при равном изменении второго зазор. Электрическая часть термокомпенсационной системы состоит из самобалансирующейся мостовой схемы, в которую включены термосопротивления, и сервоусилитель с реверсивным двигателем, смещающим заслонку противодавления. Термосопротивления образуют два плеча моста, два других плеча образованы сопротивлениями и реохордом.The thermal resistance, which measures the temperature of the bracket, is built directly into the device carriage. The workpiece temperature is measured by a thermal resistance, which is in contact with the workpiece along its end near the processing zone. Thus, the average temperature of the product is measured, according to which a correction is introduced. The signal from the thermal resistance, which rotates with the part, is taken through a collector mounted on the headstock spindle of the machine product. Both thermal resistors are included in the electrical circuit that controls the position of the backpressure damper, the displacement of which controls the backpressure branch gap. Since the measuring branch and the counterpressure branch are identical in characteristics, the change in the gap of the counterpressure branch corresponds to the change in the gap of the measuring branch. It follows from this that if the command to complete the processing was given with the set gaps of both branches, then when changing one gap, the command is issued by the device with an equal change in the second gap. The electrical part of the thermal compensation system consists of a self-balancing bridge circuit, in which thermal resistances are included, and a servo amplifier with a reversible motor that shifts the back pressure damper. Thermal resistances form two arms of the bridge, the other two arms are formed by resistances and a rheochord.

С диагонали моста снимается напряжение разбаланса, которое усиливается усилителем напряжения и подается на серводвигатель. Последний смещает движок реохорда до баланса моста. Движок реохорда непосредственно связан с микровинтом, так что при повороте движка вследствие перемещения микровинта происходит поворот заслонки и таким образом изменяется зазор над соплом противодавления.The unbalance voltage is removed from the diagonal of the bridge, which is amplified by the voltage amplifier and fed to the servomotor. The latter shifts the slider of the reochord to the balance of the bridge. The slider of the rheochord is directly connected to the microscrew, so that when the slider is turned, due to the movement of the microscrew, the shutter rotates and thus the gap above the counterpressure nozzle changes.

Перед началом работы любая САК настраивается на заданный размер. В процессе работы уровень первоначальной настройки, как правило, изменяется в нежелательном направлении под действием различных факторов. Причиной этого являются: износ измерительных наконечников, тепловые и упругие деформации, вибрации технологической системы. Смещение уровня первоначальной настройки может быть также вызвана смещением характеристик электрических, механических и пневматических устройств и факторов, появление и влияние которых невозможно учесть.Before starting work, any SAK is adjusted to a given size. During operation, the initial setting level, as a rule, changes in an undesirable direction under the influence of various factors. The reason for this is: wear of measuring tips, thermal and elastic deformations, vibrations of the technological system. A shift in the initial setting level can also be caused by a shift in the characteristics of electrical, mechanical and pneumatic devices and factors whose appearance and influence cannot be taken into account.

Для проверки уровня настройки приходиться останавливать процесс обработки, проверять уровень настройки и, при необходимости, производить поднастройку САК. Это приводит к потере производительности и требует определенной квалификации рабочего.To check the level of adjustment, one has to stop the processing process, check the level of adjustment and, if necessary, perform a sub-adjustment of the ACS. This leads to loss of productivity and requires a certain skill of the worker.

Для поддержания уровня первоначальной настройки предлагается вводить дополнительный контур и образцовую деталь (эталон), по результатам измерения которой принимается решение о необходимости поднастройки и при необходимости вносится коррекция в ее уровень.To maintain the level of initial adjustment, it is proposed to introduce an additional contour and a reference part (standard), based on the measurement results of which a decision is made on the need for adjustment and, if necessary, a correction is made to its level.

Недостатком такой САК является возникновение дополнительной погрешности, вносимой самой системой, а именно смещение уровня настройки САК на заданный размер, особенно при продолжительной работе. Кроме того при наличии в САК образцовой детали такая схема для компенсации температурной деформации обрабатываемой детали не эффективна. Основным недостатком известной САК является отсутствие учета разницы температур образцовой и обрабатываемой деталей.The disadvantage of such an ACS is the occurrence of an additional error introduced by the system itself, namely, a shift in the ACS setting level by a given size, especially during prolonged operation. In addition, if there is an exemplary part in the SAC, such a scheme for compensating for the thermal deformation of the workpiece is not effective. The main disadvantage of the well-known SAC is the lack of consideration of the temperature difference between the exemplary and machined parts.

Очевидно, что температуры обрабатываемой детали и образцовой, находящейся вне зоны обработки, отличаются. Температура образцовой детали равна температуре окружающей среды, т.к. она не обрабатывается. Температура детали во время обработки значительно отличается от температуры окружающей среды. Для достоверности результатов измерения обработанной детали после ее снятия со станка температура последней должна не отличаться от температуры окружающей среды.Obviously, the temperatures of the workpiece and the exemplary one outside the processing zone are different. The temperature of the sample part is equal to the ambient temperature, because it is not processed. The temperature of the part during processing differs significantly from the ambient temperature. For the reliability of the measurement results of the machined part after it is removed from the machine, the temperature of the latter should not differ from the ambient temperature.

В случае применения образцовой детали для выдерживания требуемого размера обрабатываемой детали имеет значение разница температур обрабатываемой детали и образцовой, а не температура измерительного устройства. Главное, чтобы при измерении обрабатываемой детали и образцовой, температура измерительного устройства не изменялась. И если процесс проверки настройки по образцовой детали занимает незначительное время, то температура измерительного устройства не может значительно измениться.In the case of using a reference part, to maintain the required size of the workpiece, the temperature difference between the workpiece and the reference part matters, and not the temperature of the measuring device. The main thing is that when measuring the workpiece and the exemplary one, the temperature of the measuring device does not change. And if the process of checking the adjustment against a reference part takes a short time, then the temperature of the measuring device cannot change significantly.

Для устранения указанных недостатков предлагается САК с двумя дополнительными взаимозависимыми компенсационными контурами.To eliminate these shortcomings, a SAC with two additional interdependent compensation circuits is proposed.

Система активного контроля размера детали при ее обработке на шлифовальном станке, содержащая измерительное устройство, соединенное с приводом и сравнивающим размерным устройством, соединенным с задающим устройством и блоком управления, который соединен с исполнительным устройством, причем система снабжена двумя термодатчиками, предназначенными для измерения температур обрабатываемой и образцовой деталей, настроечным преобразователем, связанным с указанными сравнивающим размерным устройством и задающим устройством, и сравнивающим температурным устройством, соединенным с указанными двумя термодатчиками и связанным с задающим устройством через температурный преобразователь, при этом система активного контроля выполнена в виде основного контура регулирования, обеспечивающего сравнение текущего размера обрабатываемой детали с размером образцовой детали, и двух взаимозависимых компенсационных контуров регулирования, один из которых - контур разности температуры, обеспечивает компенсацию температурной деформации обрабатываемой детали и включает указанные измерительное устройство, сравнивающее размерное устройство, задающее устройство, сравнивающее температурное устройство и температурный преобразователь, а другой - контур смещения уровня настройки, обеспечивает компенсацию погрешности от смещения уровня настройки относительно допустимой величины смещения системы активного контроля и включает указанные сравнивающее размерное устройство, задающее устройство и настроечный преобразователь.A system for active control of the size of a part during its processing on a grinding machine, comprising a measuring device connected to a drive and a comparing dimensional device connected to a master device and a control unit that is connected to an actuator, the system being equipped with two temperature sensors designed to measure the temperatures of the processed and exemplary part, a tuning transducer connected to the specified comparing dimensional device and a setting device, and a comparing temperature device connected to the indicated two temperature sensors and connected to the setting device through a temperature converter, while the active control system is made in the form of a main control loop that provides a comparison of the current the size of the workpiece with the size of the reference part, and two interdependent compensation control loops, one of which is the temperature difference loop, provides compensation for the deformation of the workpiece and includes the specified measuring device that compares the dimensional device, the setting device that compares the temperature device and the temperature converter, and the other - the adjustment level offset circuit, provides compensation for the error from the adjustment level offset relative to the allowable offset value of the active control system and includes the specified comparing dimensional device, setting device and tuning transducer.

Способ активного контроля размера детали при ее обработке на шлифовальном станке с использованием системы активного контроля, причем осуществляют настройку измерительного устройства на заданный размер по образцовой детали, запоминание полученного при измерении сигнала в задающем устройстве, непрерывное измерение размера обрабатываемой детали измерительным устройством во время обработки и передачу сигналов о размере детали в сравнивающее устройство для сравнения с запомненным сигналом задающего устройства, причем при их равенстве сравнивающее устройство подает сигнал в блок управления, который прекращает обработку детали за счет управления исполнительным устройством, при этом во время обработки измеряют температуру обрабатываемой и образцовой деталей посредством термодатчиков, сигналы от которых поступают в сравнивающее температурное устройство и при превышении допустимой разницы температур сравнивающее температурное устройство направляет сигнал в температурный преобразователь, который вносит коррекцию в сигнал заданного размера в задающем устройстве, а после окончания обработки измерительное устройство отводят от обрабатываемой детали и измеряют размер образцовой детали, при этом приA method for active control of the size of a part during its processing on a grinding machine using an active control system, wherein the measuring device is adjusted to a given size according to a reference part, the signal obtained during the measurement is stored in the setting device, the size of the workpiece is continuously measured by the measuring device during processing and transmission signals about the size of the part to the comparing device for comparison with the stored signal of the master device, and if they are equal, the comparing device sends a signal to the control unit, which stops processing the part by controlling the actuator, while during processing the temperature of the processed and reference parts is measured by means of thermal sensors , the signals from which are sent to the comparing temperature device and, when the permissible temperature difference is exceeded, the comparing temperature device sends a signal to the temperature converter, which makes a correction to the signal of a given size in the setting device, and after the end of processing, the measuring device is removed from the workpiece and the size of the reference part is measured, while

превышении допустимой величины смещения настройки, сравнивающее размерное устройство вырабатывает сигнал и передает его в настроечный преобразователь, который вносит коррекцию в сигнал заданного размера детали в задающем устройстве.exceeding the allowable value of the adjustment offset, the comparing dimensional device generates a signal and transmits it to the adjustment converter, which makes a correction to the signal of the specified size of the part in the setting device.

На фиг. 1 приведена схема устройства предлагаемой САК (на примере круглого наружного шлифования).In FIG. 1 shows a diagram of the device of the proposed SAK (on the example of circular external grinding).

На фиг. 2 приведена схема устройства с сигналами, вырабатываемыми элементами, задействованными при первоначальной настройке на требуемый размер по образцовой детали.In FIG. 2 shows a diagram of the device with the signals generated by the elements involved in the initial adjustment to the required size according to the exemplary part.

На фиг. 3 приведена схема устройства с сигналами, вырабатываемыми элементами, задействованными при обработке детали с использованием контура, компенсирующего температурную деформацию детали.In FIG. 3 shows a diagram of a device with signals generated by the elements involved in the processing of a part using a circuit that compensates for the thermal deformation of the part.

На фиг. 4 приведена схема устройства с сигналами, вырабатываемыми элементами, задействованными при внесении коррекции в уровень настройки после окончания обработки детали.In FIG. 4 shows a diagram of the device with the signals generated by the elements involved in making corrections to the tuning level after the end of the processing of the part.

В соответствии с фиг. 1 система активного контроля состоит из измерительного устройства 1, соединенного с приводом 2 и сравнивающим размерным устройством 3, соединенным с задающим устройством 4 и блоком управления 5, который в свою очередь соединен с исполнительным устройством 6, сравнивающее размерное устройство 3 и задающее устройство 4 помимо непосредственной связи также связаны через настроечный преобразователь 7, кроме того задающее устройство 4 связано со сравнивающим температурным устройством 8 через температурный преобразователь 9, а сравнивающее температурное устройство 8 соединено с двумя термодатчиками 10.In accordance with FIG. 1, the active control system consists of a measuring device 1 connected to a drive 2 and a comparing dimensional device 3 connected to a master device 4 and a control unit 5, which in turn is connected to an actuator 6, which compares a dimensional device 3 and a master device 4 in addition to the direct connections are also connected through the tuning converter 7, in addition, the setting device 4 is connected to the comparing temperature device 8 through the temperature converter 9, and the comparing temperature device 8 is connected to two temperature sensors 10.

Контур смещения уровня настройки включает в себя сравнивающее размерное устройство 3, задающее устройство 4 и настроечный преобразователь 7.The tuning level offset circuit includes a comparing dimensional device 3, a setting device 4 and a tuning transducer 7.

Контур разности температуры включает в себя измерительное устройство 1, сравнивающее размерное устройство 3, задающее устройство 4, сравнивающее температурное устройство 8 и температурный преобразователь 9.The temperature difference circuit includes a measuring device 1, a measuring device 3, a setting device 4, a temperature device 8, and a temperature converter 9.

В качестве измерительного устройства 1 может выступать измерительная скоба. Привод 2 может быть гидравлическим, пневматическим, электромагнитным или иным.The measuring device 1 can be a measuring clamp. Actuator 2 may be hydraulic, pneumatic, electromagnetic or otherwise.

Предлагаемая САК работает следующим образом.The proposed SAC works as follows.

Обрабатываемая деталь 11 устанавливается на станок. Перед началом ее обработки измерительное устройство 1 настраивается на необходимый размер по образцовой детали 12, которая для удобства работы может располагаться между измерительными наконечниками устройства 1. Полученный при измерении образцовой детали 12 сигнал поступает в задающее устройство 4, минуя сравнивающее устройство 3, где запоминается.The workpiece 11 is installed on the machine. Before starting its processing, the measuring device 1 is adjusted to the required size according to the exemplary part 12, which for convenience of work can be located between the measuring tips of the device 1. The signal obtained during the measurement of the exemplary part 12 enters the setting device 4, bypassing the comparing device 3, where it is stored.

Шлифовальный круг 13 подводится к обрабатываемой детали 11 и начинается процесс шлифования, при этом размер детали 11 непрерывно изменяется. С началом процесса обработки, измерительное устройство 1 подводиться приводом 2 к детали 11 и производит непрерывно измерение ее размера. Получаемые данные о размере детали 11 поступают от измерительного устройства 1 в сравнивающее размерное устройство 3, где сравниваются с заданным размером от задающего устройства 4.The grinding wheel 13 is brought to the workpiece 11 and the grinding process is started, while the size of the workpiece 11 is continuously changed. With the beginning of the processing process, the measuring device 1 is driven by the drive 2 to the workpiece 11 and continuously measures its size. The received data about the size of the part 11 comes from the measuring device 1 to the comparing dimensional device 3, where it is compared with the specified size from the setting device 4.

При отсутствии возмущающих воздействий процесс регулирования происходит, как обычно при контроле в процессе обработки.In the absence of disturbing influences, the control process proceeds as usual with control during processing.

При достижении заданного размера детали 11 сигнал отсутствия рассогласования размера детали 11 и заданного размера, хранящимся в задающем устройстве 4, подается в блок управления 5, а от него на исполнительное устройство 6, и обработка прекращается. Шлифовальный круг 13 и измерительное устройство 1 отводятся от детали 11 для удобства и безопасности ее снятия и установки следующей.When the specified size of the part 11 is reached, the signal of the absence of a mismatch between the size of the part 11 and the specified size stored in the master device 4 is fed to the control unit 5, and from it to the actuator 6, and the processing stops. The grinding wheel 13 and the measuring device 1 are retracted from the part 11 for the convenience and safety of its removal and installation of the next one.

В реальных условиях на систему действуют возмущающие воздействия, в первую очередь нагрев детали 11 от процесса резания.In real conditions, the system is affected by disturbing influences, primarily heating of the part 11 from the cutting process.

В ходе обработки, температуры детали 11 и образцовой детали 12 измеряются термодатчиками 10, сигналы от которых поступают в сравнивающее температурное устройство 8. При превышении допустимой разницы температур сравнивающее температурное устройство 8 вырабатывает сигнал рассогласования и передает его в температурный преобразователь 9, который вносит коррекцию в сигнал заданного размера в задающем устройстве 4. Вследствие этого сигнал на окончание обработки, передаваемый в блок управления 5 будет дан раньше или позднее относительно первоначальной настройки без учета возмущающих воздействий.During processing, the temperatures of the part 11 and the exemplary part 12 are measured by temperature sensors 10, the signals from which are sent to the comparing temperature device 8. When the permissible temperature difference is exceeded, the comparing temperature device 8 generates a mismatch signal and transmits it to the temperature converter 9, which corrects the signal a given size in the setting device 4. As a result, the signal for the end of processing transmitted to the control unit 5 will be given earlier or later relative to the initial setting without taking into account disturbing influences.

Так компенсируется температурная деформация детали 11.In this way, the temperature deformation of the part 11 is compensated.

После окончания обработки детали 11 последняя снимается, а измерительное устройство 1 отводится из зоны обработки и измеряет образцовую деталь 12. Если смещение уровня настройки не превышает допустимой величины, обрабатывается следующая деталь 11. Если произошло смещение уровня настройки, превышающее допустимую величину, то начинает работать контур смещения уровня настройки.After the processing of the part 11, the latter is removed, and the measuring device 1 is removed from the processing zone and measures the exemplary part 12. If the adjustment level offset does not exceed the allowable value, the next part 11 is processed. If the adjustment level shift exceeds the allowable value, the circuit starts to work adjustment level offset.

Сигнал от измерительного устройства 1, измеряющего образцовую деталь 12, сравнивается с сигналом от задающего устройства 4 (имеющемся после первоначальной настройки) в сравнивающем размерном устройстве 3. При превышении допустимой величины смещения настройки сравнивающее размерное устройство 3 вырабатывает сигнал рассогласования и передает его в настроечный преобразователь 7, который вносит коррекцию в сигнал заданного размера в задающем устройстве 4.The signal from the measuring device 1, which measures the exemplary part 12, is compared with the signal from the setting device 4 (available after the initial setting) in the comparing dimensional device 3. If the allowable value of the setting offset is exceeded, the comparing dimensional device 3 generates a mismatch signal and transmits it to the tuning converter 7 , which makes a correction to the signal of a given size in the setting device 4.

Так компенсируется смещение уровня настройки САК.This compensates for the offset of the SAK setting level.

Далее устанавливается новая деталь 11 и работа системы повторяется.Next, a new part 11 is installed and the operation of the system is repeated.

Таким образом, данная САК имеет два дополнительных контура регулирования, которые являются взаимозависимыми, т.к. температура и размер образцовой детали 12 используется для работы двух контуров.Thus, this SAK has two additional control loops, which are interdependent, since temperature and size of reference part 12 is used to operate two circuits.

Данные контуры должны работать последовательно: первый - в ходе обработки детали, второй - после окончания обработки детали и перед началом обработки следующей.These contours must work sequentially: the first - during the processing of the part, the second - after the end of the processing of the part and before the start of processing the next one.

Техническим результатом является повышение точности обработки каждой детали, а также снижение числа бракованных изделий.The technical result is to increase the accuracy of processing each part, as well as to reduce the number of defective products.

Claims (2)

1. Система активного контроля размера детали при ее обработке на шлифовальном станке, содержащая измерительное устройство, соединенное с приводом и сравнивающим размерным устройством, соединенным с задающим устройством и блоком управления, который соединен с исполнительным устройством, отличающаяся тем, что она снабжена двумя термодатчиками, предназначенными для измерения температур обрабатываемой и образцовой деталей, настроечным преобразователем, связанным с указанными сравнивающим размерным устройством и задающим устройством, и сравнивающим температурным устройством, соединенным с указанными двумя термодатчиками и связанным с задающим устройством через температурный преобразователь, при этом система активного контроля выполнена в виде основного контура регулирования, обеспечивающего сравнение текущего размера обрабатываемой детали с размером образцовой детали, и двух взаимозависимых компенсационных контуров регулирования, один из которых - контур разности температуры, обеспечивает компенсацию температурной деформации обрабатываемой детали и включает указанные измерительное устройство, сравнивающее размерное устройство, задающее устройство, сравнивающее температурное устройство и температурный преобразователь, а другой - контур смещения уровня настройки, обеспечивает компенсацию погрешности от смещения уровня настройки относительно допустимой величины смещения системы активного контроля и включает указанные сравнивающее размерное устройство, задающее устройство и настроечный преобразователь.1. A system for active control of the size of a part during its processing on a grinding machine, containing a measuring device connected to a drive and a comparing dimensional device connected to a setting device and a control unit that is connected to an actuator, characterized in that it is equipped with two thermal sensors designed for measuring the temperatures of the workpiece and sample parts, a tuning transducer connected to the specified comparing dimensional device and a setting device, and a comparing temperature device connected to the indicated two temperature sensors and connected to the setting device through a temperature converter, while the active control system is made in the form of a main circuit control, which provides a comparison of the current size of the workpiece with the size of the reference part, and two interdependent compensation control loops, one of which is the temperature difference loop, provides for compensation for thermal deformation of the workpiece and includes the specified measuring device that compares the dimensional device, the setting device that compares the temperature device and the temperature converter, and the other - the adjustment level offset circuit, provides compensation for the error from the adjustment level offset relative to the allowable offset value of the active control system and includes the specified comparing dimensional device, setting device and tuning transducer. 2. Способ активного контроля размера детали при ее обработке на шлифовальном станке с использованием системы активного контроля по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют настройку измерительного устройства на заданный размер по образцовой детали, запоминание полученного при измерении сигнала в задающем устройстве, непрерывное измерение размера обрабатываемой детали измерительным устройством во время обработки и передачу сигналов о размере детали в сравнивающее устройство для сравнения с запомненным сигналом задающего устройства, причем при их равенстве сравнивающее устройство подает сигнал в блок управления, который прекращает обработку детали за счет управления исполнительным устройством, при этом во время обработки измеряют температуру обрабатываемой и образцовой деталей посредством термодатчиков, сигналы от которых поступают в сравнивающее температурное устройство, и при превышении допустимой разницы температур сравнивающее температурное устройство направляет сигнал в температурный преобразователь, который вносит коррекцию в сигнал заданного размера в задающем устройстве, а после окончания обработки измерительное устройство отводят от обрабатываемой детали и измеряют размер образцовой детали, при этом при превышении допустимой величины смещения настройки сравнивающее размерное устройство вырабатывает сигнал и передает его в настроечный преобразователь, который вносит коррекцию в сигнал заданного размера детали в задающем устройстве.2. The method of active control of the size of the part during its processing on a grinding machine using the active control system according to claim 1, characterized in that the measuring device is adjusted to a given size according to the exemplary part, storing the signal obtained during the measurement in the setting device, continuous measurement of the size of the workpiece by the measuring device during processing and transmission of signals about the size of the part to the comparing device for comparison with the stored signal of the master device, and if they are equal, the comparing device sends a signal to the control unit, which stops processing the part by controlling the actuator, while during processing, they measure the temperature of the processed and exemplary parts by means of temperature sensors, the signals from which are sent to the comparing temperature device, and when the permissible temperature difference is exceeded, the comparing temperature device sends a signal to the temperature th converter, which makes a correction to the signal of a given size in the setting device, and after the end of processing, the measuring device is removed from the workpiece and the size of the reference part is measured; which makes a correction to the signal of the specified size of the part in the setting device.
RU2020144289A 2020-12-29 Active control system for error compensation and method for operation thereof RU2772478C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2772478C1 true RU2772478C1 (en) 2022-05-20

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802691C1 (en) * 2022-10-03 2023-08-30 Закрытое акционерное общество "Мезон" Method for control of hole diameter during grinding

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU271824A1 (en) *
SU891393A1 (en) * 1980-02-25 1981-12-23 Ростовский-На-Дону Институт Сельскохозяйственного Машиностроения Apparatus for active monitoring of parameters with automatic subadjustement
SU1404305A1 (en) * 1986-05-28 1988-06-23 Вильнюсский Инженерно-Строительный Институт Device for active check of part dimensions
JP4359573B2 (en) * 2005-03-31 2009-11-04 オークマ株式会社 Machine tool thermal displacement compensation method
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU271824A1 (en) *
SU891393A1 (en) * 1980-02-25 1981-12-23 Ростовский-На-Дону Институт Сельскохозяйственного Машиностроения Apparatus for active monitoring of parameters with automatic subadjustement
SU1404305A1 (en) * 1986-05-28 1988-06-23 Вильнюсский Инженерно-Строительный Институт Device for active check of part dimensions
JP4359573B2 (en) * 2005-03-31 2009-11-04 オークマ株式会社 Machine tool thermal displacement compensation method
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2802691C1 (en) * 2022-10-03 2023-08-30 Закрытое акционерное общество "Мезон" Method for control of hole diameter during grinding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101549476B (en) Post-process sizing control device for grinding machine
KR100688818B1 (en) Method and grinding machine for controlling the process during rough grinding of a workpiece
US5095788A (en) Method for compensating thermally induced displacement in machine tools
US5513113A (en) Method of and device for correcting position of cutting-edge of tool in numerically controlled machine tool
EP2214070B1 (en) Machine tool with workpiece size measurement
KR950005873B1 (en) Numerically controlled machine tool
US20100188035A1 (en) Machine tool and controlling method thereof
RU2772478C1 (en) Active control system for error compensation and method for operation thereof
KR100408794B1 (en) Method of detecting grinding residual amount and apparatus thereof
GB2024671A (en) Machine tool control
KR101787347B1 (en) Control method of numerical control machine tool
US4905551A (en) Apparatus for fixing workpieces to be machined and method of fixing a workpiece by means of that apparatus
US4829717A (en) Method and relevant apparatus for controlling the machining of mechanical pieces
JPH0435279B2 (en)
CN111660142B (en) Machine tool with automatic correction function during tool replacement
JPS6048307B2 (en) Measurement control device for internal polishing machine
JPH0947941A (en) Method and device for controlling feed speed of nc machine tool
JP2713584B2 (en) Machine tool dimensional control method
EP3367190B1 (en) Work method for a cartesian machine tool
JP3104357B2 (en) Adjustment method for the amount of retraction in internal grinding
JPH0716803B2 (en) Work transfer confirmation method and control device for opposed type two-axis spindle lathe
SU408708A1 (en) DEVICE FOR AUTOMATIC COMPENSATION
KR20230126944A (en) Development of an Automatic Tool Rectification System in NC Lathe Machine
JPH07186004A (en) Tool position correction method in nc machine tool
JP2000190168A (en) Nc machining method and its device