SU1024225A1 - Способ позиционировани металлорежущего инструмента - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА , вклк)чающий перемещение инструмента в направлении базовой поверхности до взаимодействи  с ней и перемещение в обратном направлении, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности, после взаимодействи  с базовой поверхностью продолжают перемещение инструмента до достижени  заданной величины общего пр мого перемещени , измер ют величину перемещени  от базовой поверхности до конечной точки перемещени , а величину обратного перемещени  задают как сумму перемещени  в пр мом направлении и величины измеренного перемещени .

Description

/V

«э

yv

«Q

f (

«о

Ю

4 Ю Ю

м

д

ос

М V

сл

Фиг.1 Изобретение относитс  -к маншностроению и предназначено дл  размерной настройки металлорежущих станков с ЧПУ. Известен способ коррекции позиционных ошибок режущего инструмента в управл емом станке, основанный на проверке фактического положени  режущих кромок инструмента относительно контрольных поверхностей датчиков, расположенных на станке. В этом способе перемещением режущего инструмента производ т отклонение воспринимающей поверхности датчика от исходного положени , измер ют Бе ;ичину этого отклонени  и по результата,,: измерений производ т корректировку положени  вершины инструмента 1. Недостатком этого способа  вл етс  то, что поскольку коррекцию положени  производ т опосредованно, по сигналу с датчика , то ошибка позиционировани  увеличиваетс  за счет погрешности датчика. Кроме того, дл  увеличени  точности позиционировани  подвод инструмента приходитс  осуществл ть на медленной скорости, что приводит к снижению производительности способа. Целью изобретени   вл етс  повышение точности позиционировани . Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу позиционировани  металлорежущего инструмента, включающему перемещение инструмента в направлении базовой поверхности до взаимодействи  с ней и перемещение в обратном направлении, после взаимодействи  с базовой поверхностью продолжают перемещение инструмента до дост1 жени  заданной величины общего пр мого перемещени , измер ют величину перемещени  г;- базовой поверхности до конечной точки перемещени , а величину обратного пере.мещени  задают как сумму перемещени  в пр мом направлении и величины измеренного перемещени . На фиг. 1 изображена схема, по сн юща  способ; на фиг. 2 - два случа  позиционировани  инструмента при подводе с разными скорост ми; на фиг. 3 - схема устройства , реализующего способ; на фиг. 4 - вариант схемы устройства, реализующего способ; на фиг. 5 а и б - варианты установки датчиков обратной св зи (ДОС). На фиг. 1а пр ма  NN условно изображает базовую поверхность, перпендикул рную к плоскости чертежа, например, воспринимающую поверхность электроконтактного датчика, установленного в рабочей зоне токарного станка с ЧПУ. Точкой М условно изображена вершина токарного резца, закрепленного в резцедержателе станка и перемешаемого по програ.мме. Поверхность датчика расположена перпендикул рно одной из координатных осей станка, например X, на заранее известном рассто нии относительно соответствующей базы станка. Рассто ние А от вершины резца до поверхности датчика , измеренное по оси X, известно с точностью до величины погрещности, с которой резец установлен в резцедержателе. Задача позиционировани  по оси X состоит в точном определении положени  вершины резца М по этой оси. Дл  этого вершине М задаетс  программное перемещение С по оси X в сторону датчика, причем заведомо . После того , как вершина резца М переместилась на рассто ние А, она взаимодействует с воспринимающей поверхностью датчика. Датчик вырабатывает единичный сигнал, который определ ет начало отсчета оставшейс  части перемещени , т.е. С-А В. Величина В может быть определена, например, подсчетом числа импульсов, пропорционального величине перемещени , либо как разность координат положени  точки М в момент взаимодействи  с поверхностью и в конце перемещени  С. По окончании пр мого перемещени  С вершине М задаетс  обратное перемещение, величина которого равна сумме С + В. В конце этого перемещени  верщина резца М окажетс  на рассто нии В от своего исходного положени , а, следовательно, на рассто нии А + В С от воспринимающей поверхности датчика, Теперь допустим, что верщина резца М первоначально отстоит от базовой поверхности NN на величину . Схема перемещений дл  этого случа  приведена на фиг. 16. Как и прежде, верщине М задавалось программное перемещение С в пр мом направлении, определ лась величина Ви задавалось обратное перемещение, рав„Qg умме С -+- В . В результате верщина м также оказываетс  на рассто нии С от базовой поверхности образом, способ позвол ет при произвольном первоначальном рассто нии. А от верщины резца до воспринимающей поверхности датчика устанаЕ5ЛИвать вершину на заданном рассто нии С от этой поверхности . Если аналогичную операцию позиционировани  произвести и по другой оси токарного станка, то верщина резца займет в координатной плоскости станка определенное , причем заранее известное положение . На фиг. 2 изображены случаи позиционировани  при подводе с разными скорост ми . При перемещении на очень медленной скорости в конце подвода не возникло погрешности позиционировани  (фиг. 1а). В случае, представленном на фиг. 2а, перемещение подвода осуществл етс  на гораздо более высокой подаче, вследствие его в момент окончани  подвода получаетс  перебег - погрешность Aj. В случае, представленном на фиг. 26, перемещение подвода имеет еще более высокую скорость, соответственно выростает и величина перебега ). Как видно из рис. 2а и б, после отвода инструмента в конечную точку позиционировани  все эти конечные точки М окажутс  на условной оси РР, т.е. величина погрешности AI, АЗ не вносит ощибки в конечное позиционирование. Проследим, за счет чего это происходит. Как следует из существа предлагаемого способа, если перемещение подвода равно С (фиг. 1а), то перемещение отвода А равно С -f В. Величины С и А заранее записаны в управл ющей программе и  вл ютс  неизменными. Величина же В в зависимости от точности позиционировани  в точке М м.ен етс  (В +Л), В + АЗ) Тогда при обратном отводе величина перемещени  отвода равна сумме С + В -Ь AI или С + + дл  случаев 2а и 26. Однако в этих услови х, как видно из фиг. 2а и б, и рассто ни  от точки М до условной оси РР равны соответственно С -f- В -Ь А| и С -f В ч-А. Поэтому при отводе, независимо от величины погрёщности Л{ илиЛ , конечна  точка позиционировани  М всегда окажетс  на условной оси РР, отсто щей от базовой поверхности NN на величину С. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет использовать быстрые ско,рости подвода и отвода. Устройство, реализующее способ (фиг. 3) содержит резец 1, датчик 3 (например, электроконтактный ), воспринимающую поверхность 2 датчика, импульсный датчик 4 (например , круговой фотоэлектрический датчик ) , кодовую маску 5, считывающий элемент 6, усилитель 7, электронный ключ 8, счетчик 9 импульсов, устройство ЧПУ 10, двигатель 11, механическую передачу 12, ходовой винт 19, рабочий орган станка 20. В момент взаимодействи  верщины инструмента 1 с поверхностью NN 2 датчика по сигналу датчика 3 открываетс  электронный ключ 8, пропускающий импульсы с фотоэлектрического датчика 4 на вход счетчика 9 импульсов, подсчитывающего измер емую величину В. Если вследствие инерционности кинематических звеньев станка или других причин происходит доворот ходового винта 19 на величинуAcf, который приводит к по влению погрешности позиционировани  рабочего органа 20 с инструментом А , то эта погрещность также регистрируетс  фотоэлектричесКИМ датчиком 4, причем число импульсов, внесенных в счетчик 9 при повороте кодовой маски 5 фотоэлектрического датчика относительно считывающего элемента 6 на величину АЧ , пропорционально величине А Общее же число импульсов, внесенное в счетчик от момента взаимодействи  с NN, соответствует величине В -f А. На фиг. 4 представлен вариант схемы устройства дл  реализации способа, в котором вместо кругового фотоэлектрического датчика, установленного на ходовом винте, использован линейный фотоэлектрический датчик, с помощью которого непосредственно отсчитываютс  линейные перемещени  В и А. Представлен вариант определени  величины В (при наличии А - величины В + + А (как разность координат положени  точки М в момент взаимодействи  с поверхностью NN и в конце перемещени  С). В данном случае подразумеваетс  возможность использовани  показаний системы измерени  положени  рабочего органа (СИП) 14, вход щей в цепь обратной св зи след щего привода подачи (фиг. 4). След щими приводами подач в насто щее врем  оснащаетс  больщинство современных моделей металлорежущих станков- с ЧПУ ввиду высоких динамических качеств этих приводов. В контур след щего привода вход т: устройство ЧПУ 10, формирующее сигнал управлени  тиристорным электроприводом (ТЭП) 13 посто нного тока, который, в свою очередь, через механическую передачу 12 осуществл ет перемещение рабочего органа станка 20, Фактическое положение рабочего органа станка 20 непрерывно контролируетс  системой измерени  положени  (СИП) 14, в состав которой вход т датчик обратной св зи (ДОС) 15 по положению и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16. Варианты установки ДОС 15 такие же, как описанные выще варианты установки фотоэлектрических датчиков (фиг. 5а и б). Наиболее распространенными ДОС  вл ютс  круговые индуктосины (фиг. 5а), устанавливаемые на ходовом винте 19, а также линейные индуктосины, щкала 17 которых устанавливаетс  вдоль одной из координат станка, а головка 18 жестко св зана с рабочим органом станка 20 и совершает вместе с ним линейное перемещение вдоль щкалы 17. Сигналы АЦП 16 (фиг. 4) поступают в устройство ЧПУ 10, которое учитывает текущее положение рабочего органа станка 20 при отработке заданного перемещени  по соответствующей координате. Если сн ть показани  АЦП 16 дважды: в момент взаимодействи  верщины инструмента 1 с поверхностью NN 2 и в конце перемещени , после полной остановки рабочего органа (эту полную остановку легко зафиксировать автоматически как момент когда выходной сигнал АЦП перестает измен тьс ), то разность этих показаний равна В, а при наличии погрешности позиционировани  Л, разность равна В +А. ТаКИМ образом, и в этом случае выполн етс  прием (измер ют величину- перемещени  от базовой поверхности до конечной точки перемещени ) .

Техническа  реализаци  вычислени  разности может бьгь различной. Наиболее типичный аппаратурный подход - использование многоразр дного двоичного сумматора параллельного действи  и лвух регистров пам ти.

Предлагаемый способ не накладывает принципиальных ограничений на первонаФиг2

чальное положение инструмента по отношению к базовой поверхности, а также имеет относительно несложную техническую реализацию .

Использование способа позвол ет повысить точность позиционировани  и повышение производительности.

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, включающий перемещение инструмента в направлении базовой поверхности до взаимодействия с ней и перемещение в обратном направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, после взаимодействия с базовой поверхностью продолжают перемещение инструмента до достижения заданной величины общего прямого перемещения, измеряют величину перемещения от базовой поверхности до конечной точки перемещения, а величину обратного перемещения задают как сумму перемещенйя в прямом направлении и величины измеренного перемещения.

   ьо ьо СП