SU1075232A1 - Адаптивна система управлени шлифованием изделий сложной формы - Google Patents

Abstract

АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ШЛИФОВАНИЕМ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ , содержаща  первый блок пам ти, последовательно соединенные двигатель вращени  шлифовального круга, измеритель активной полезности мощности , нуль-орган уровн  врез ани , регул тор вре.звой дискретной подачи и, привод, последовательно соединенные измеритель припуска, крМандноПрограммный блок и осцилл тор продольной подачи, подключенный выходом к первому входу объекта управлени , второй вход которого соединен с выходом привода,третий вход - с выходом двигател  вращени  шлифоваль ного круга, четвертый вход - с выходом регул тора продольной подачи, а выход объекта регулировани  соединен с входом измерител  припуска. Причем второй вход регул тора ррезной дискретной подачи соединен с ; выходом генератора дискретной врезной подачи, а третий вход - с вторым выходом камандно-программного блока, последовательно соединенные сгхему выделени  экстремума, первый блок разности и реверсирующий нульорган , при этом первый вход схемы выделени-  экстремума подключен к выходу измерител  активной полезной мощности, а выход задатчика точности формы - к второму входу реверсирующего нуль-органа, выход которого подключен: к входу регул тора продольной подачи, отличающа с  тем,что, с целью повышени  точности и производительности обработки , она снабжена вторым блоком пам ти, первым и вторым согласующими усилител ми, вторым блоком разности и схемой синхронизации, (Л вход которой соединен с выходом реверсирующего нуль-органа, первый с выход соединен с первым блоком пам ти , второй выход - с вторым входом схемы выделени  экстремума, третий выход - с вторым блоком пам ти , вторым входом соединенного э У1 с выходом второго блока разности, первый вход которого соединен с Выходом схемы выделени  экстремума и первым выходом первого блока паSD 10 м ти, второй вход которого соединен с вторым входом второго блока разности , а выход второго блока пам ти to через первый согласующий усилитель, соединен с задатчиком точности формы и через второй согласующий усилитель подключен к третьему входу регул тора врезной дискретной подачи

Description

Изобретение относитс  к устройствам автоматики и может быть использовано , в частности, дл  управлени  точностью формы заготовки в процессе шлифовани .

Известна система дл  управлени  точностью формы детали, котора  контролирует отклонени  формы, обрабатываемой датчиком, перемещающимс  вдоль образующей, по результатам измерени  измен ет поверхность шлифовального круга, перемеща  прав щий алмазный карандащ вдоль образующей шлифовального круга синхронно с дат чиком IX

Система не обеспечивает высокую точность обработки, поскольку предполагает правку круга в процессе обработки: на изделии остаютс  ступеньки - следы алмазного- карандаша, оставленные на шлифовальном круге, кроме того, она не может быть использована дл  исправлени  формы образующей круглого издели , шлифуемого с использованием возвратно-поступательного движени  стола станка (осцилл ции) при шлифовании изделий, длина которых больше длины шлифовального круга, например гильз двигателей внутреннго сгорани , .

Известна также адаптивна  систе а управлени  шлифованием изделий сложной формы, содержаща  первый блок пам ти, последовательно соединенные двигатель вращени  шлифовального круга, измеритель активной полезной мощности, нуль-орган уровн  врезани , регул тор врезной дискретной подачи и привод, последовательно соединенные измеритель припуска, командно-программный блок и осцил- л тор подачи, подключенный выходом к первому входу объекта управлени , второй вход которого соединен свыходом привода, третий вход - с выходом двигател  вращени  шлифовального круга, четвертый вход - с выходом регул тора продольной подачи, а выход объекта регулировани  соединен с входом измерител  припуска, второй вход регул тора врезной дискретной подачи соединен с выходом генератора дискретной врезной подачи, а третий вход - с вторымвыходом командно-программного блока, последовательно соединенные схем.выделени  экстремума, первый блок разности и реверсирующий нуль-орган, первый вход сехмы выделени  экстремума подключен к выходу измерител  активной полезной мощности, выход задатчика точности формы подключен к второму входу реверсирующего нуль-органа, выход которого подключен к входу регул тора продольной подачи.

Дл  осуществлени  съема пр.«пусг ка рпифовальную бабку, на которой установлен вращающийс  шлифовальйый круг, перемещают к вращающемус  изделию. В результате сопротивлени  со стороны сил резани  шпиндель прогибаетс , и создаютс  упругие деформации У в системе станок-приспособление-инструмент-дёталь (спид). Св зь У с мгновенным

значением съема припуска записыв.аетс  уравнением

.dS

T-rrtS .5ignSAl,

где Т - коэффициент податливости

системы СП1Щ}

К - коэффициент, характеризующий шлифуемость шлифоваль-ного круга, т.е. показывающий осыпаемость режущих зерен круга S, - амплитуда дискретной подачи f

с помощью которой осуществл етс  создание упругих деформаций и обеспечиваетс  съем припуска.

Из (1) при 8д О запишем величин врезани  круга в изделие, т.е. глубину снимаемого припуска

-i,-t

(be)e

где tj) -- врем  одного оборота издели ; ; ,

t ,- текущее значение времени. Как следует из (2), глубина ареза S зависит не только от величины упругих деформаций У системы СПИД,

но также и от податливости ее, характеризуемой величиной Т.

Из (2) следует также, что S зайисит и от to , однако, как показала количественна  оценка, величина S

практически не зависит от tg, а определ етс  количеством оборотов издели , т.е. определ етс  общим временем шлифовани  2 .

Недостатки адаптивной системы

управлени  шлифованием/ изделий сложной формы заключаютс  в том, что она не обеспечивает высокую интенсивность исправлени  исходной погрешности формы заготовки, поскольку при формировании сигнала в задатчике . допуска не учитываютс  услови , при которых деталь обрабатываетс , в результате снижаетс  производительность обработки, что объ сн етс  следующим.

На первом ходе шлифовальной бабки вдол.ь издели  сошлифовываетск слой металла 5 , величина которого определ етс  значением Т и У. При следующем ходе - слой Sj, меньший S( , поскольку за счет S( , сошлифованного на предыдущем ходе стола, уменьшилась деформаци  У. Она равнаУ У-S .Дл  компенсации уменьшившейс  упругой деформации на следующем ходе шлифовальной бабки ее перемещают к изделию на величину Зд, котора  не равна S| , а определ етс  конструкцией привода подачи. В .процессе шлифовани  ходов шлифовальной бабки вдоль издели  много (дес тки и сотни) и если не учесть разницу между заданным подачи Сд и величиной сошлифова ного припуска S , $2 , ., ., 83 , то деформации, У системы СПИД либо умен шАютс  (если S S ..«)/ что приво . дит к увеличению машинного времени шлифовани , либо увеличиваютс  (если 8д s,.,,), что ПРИВОДИТ к завышенным режимам шлифовани  и влечет, за собой прижоги на обраба тываёмой поверхности или пов ш1енные экономические затраты (за счет повышенного износа абразивных кругов ) . Анализ процесса исправлени  исходной . погрешности формы детали -с использованием системы автоматичес кого регулировани  длины хода стола шлифовального станка показывает,что дл  обеспечени  высокого качества шлифованной поверхности (по геометрии и отсутствию дефектного, например , по прижогам сло ) с одновремен ным максимальным использованием возможностей станка по производител ности, необходимо регулировать величину вредной подачи 8д в зависимости от величины сло  припуска S , S ,, ., , s, срезаемого (сошлифовыва емого) на каждом ходе стола станка Целью изобре.тени   вл етс  повышение точности обработки и производительности обработки. Поставленна  цель достигаетс  тем что система снабжена вторым блоком пам ти, первым и вторым согласующими усилител ми, вторым блоком разности и схемой синхронизации, вход которой соединен с выходом реверсирующего нуль-органа, первый выход соединен с первым блоком пам ти, второй выход - с вторым входом схемы выделени  з;кстремума, третий выход,- с вторым блоком пам ти, вторым входом соединенного с выходом второго блока разности, первый вход которого соединен с выходом схеки выделени  экст ремума и первым выходом первого блока пам ти, второй вход которого соединен с вторым входом второго бло ка разности, а выход второго блока пам ти через первый согласующий усилитель соединен с задатчиком точности формы и через второй согласующий усилитель подключен к . третьел1у входу регул тора врезной дискретной подачи.. На чергеуке приведена блок-схема адаптивной системы управлени  шлифованием изделий сложной формы. ; Система содержит первый блок пам ти , двигатель 2 вращени  шлифовального круга, измеритель 3 активной полезной мощности, нуль-орган 4 уровн  врезани , регул тор 5 врезной дискретной подачи, привод 6, измеритель 7 припуска, командно-программный блок 8, осцилл тор 9 продольной подачи, объект 10 управлени , регул тор 11 продольной подачи, генератор 12 дискретной врезной подачи , схему 13 выделени  экстремума, первый блок 14 разности, реверсирующий нуль-орган 15, задатчик 16 точности формы, второй блок 17 пам ти, первый 18 и второй 19 согласующие усилители, второй блок 20 разности, исхему 21 синхронизации. Система работает следующим образом . При включении станка ишиф- вальна  бабка перемещаетс  в зону шлифовани . При достижении зоны шлифовани  начинает работать осцилл тор 9 продольной подачи. Одновремен ,но с генератора 12 врезной дискретной подачи через регул тор 5 врезной дискретной подачи на привод б врезной подачи поступают импульсыj час .,.тота которых соответствует скорости быстрого подвода шлифовального кру- . га к изделию. При врезании шлифовального круга в изделие возрастает . активна  мощность двигател  2 вращени  шлифовального круга, котора  измер етс  измерителем 3 активной по лезной мощности и соотве|;ствует Мощности сил резани  (в качестве параметра сил г зани  могут быть использованы также полезна  мощность двигател  привода издели , величина упругих деформаций системы СПИД и Т.п.) ..Сигнал с выхода измерител  3 активной полезной мощности подаетс  на вход нуль-органа 4 уровн  врезани . При достижении Мощностью двигател  2 вращени  шлифоВального круга заданного уррвн  Ро срабатывает .нуль-орган 4 уровн  врезани . Сигнал с его выхода подаетс .  на первый вход регул тора 5 дискретной врезной подачи и выключает скорость быстрого подвода шлифовального круга. Одновременно включаетс  в работу канал адаптивного управлени  точностью формы детали. На вход cxeivoj 13 выделени  кстремума непрерывно подаетс  игнал с измерител  3 активной полезной мощности. Максимальнее значение этого сигнала в течение продольного хода выдел етс  в схеме 13 выделени  экстремума и с ее выхода подаетс  на первый вход первого

блока 14 разности, на второй вход блока 14 |1епрерывно подаетс  сигнал с измерител  3 активной полезной мощности. Сигнал на выходе схемы 13 выделени  экстремума нарастает по мере, продвижени  шлифовального круга к наиболее выступающей точке на образующей поверхности обрабатываемой детали. Сигнал на выходе первого блока 14 разности при этом равен нулю. По мере удалени  шлифовального круга от наиболее выступающей точки на поверхности детали сигнал на выходе измерител  3 активной полезной мощности уменьшаетс , однако сигнал на выходе схемы 13 выделени  экстремума остаетс  на прежнем уровне. Таким образс 4, на выходе первого блока 14 разности по вл етс  сигнал, пропорциональный разности между максимальным значением активной полезной мощности шлифовани  и ее текущим значением. Когда величина этого сигнала, подаваемого на первый вход реверсирующего нуль-органа 15,достигнет значени , равного значению задающего напр жени , по- . даваемого на второй вход реверсирующего нуль-органа 15 с задатчика 16 точности формы, на выходе реверисрующего нуль-органа 15 по вл етс  команный сигнал реверса. Этот сигнал-через регул тор 11 продольной подачи, и осцилл тор 9 продольной .подачи осуществл ет реверс стола шлифовального станка. Одновременно сигнал с выхода реверсирующего нуль-органа .15 запускает схему 21 синхронизации.СИт ,нал с третьего выхода схемы 21 синхронизации записывает во второй блок 17 пам ти значение сигнала на выходе BTopofo блока 20 разности. По окончании записи во второй блок 17 пам ти на первом выходе схемы 21 синхронизации по вл етс  импульс записи, которым переписываетс  значение сигнала на выходе схемы .13 выделени  экстремума в первый блок 1 пам ти. Таким образом, в первый блок пам ти записываетс  сигнал, соответствующий максимальной активной мощности двигател  2 вращени , шлифовального круга за предыдущий продольный ход шлифовальнсэй бабки. По окончании записи в первый блок 1 пам ти на втором выхбде схемы 21 синхронизации по вл ет с  сигнал сброса на схему 13 вьоделени  экстремума. Начинаетс  новый цик измерени .

Сигнал с выхода второго блока 17 пам ти, представл ющий собой сигнал

крррекции, пропорциональный разности .

максимальных значений активной полезной мощности двигател  2 шлифовального круга за предыдущий и последующий продольные ходы шлифовальной бабки, через первый согласующий усилитель 18 подаетс  на вход задатчика 16 точности формы, а через второй согласующий усилитель 19 - на четвертый вход регул тора 5 врезной дискретной подачи, измен   таким образом длину продольных ходов шлифовальной бабки и амплитуду врезной дискретной подачи в зависимости от точности формы детали в продольном сечении и величины нат гов в системе СПИД;

Контроль размера обрабатываемой детали веретс  .измерителем 7 припуска , сигнал с выхода которого подаетс  на вход командно-программного блока 8. При достижении размером детали заданной величины команднопрограммный блок 8 выдает сигналы и осцилл тор 9 продольной подачи на пре кращениё осцилл ции шлифовальной бабки и в регул тор дискретной врезной подачи 5 на отвод шлифовальной бабки из зоны обработки..Процесс шлифовани  заканчиваетс .

В результате испытаний предлагавмой системы установлено следующее.

Применение системы при изготовлении гильзы дизельного двигател  теплВоза обеспечивает дисперсию размера в пределах 0,018 мм (по существующей технологии - до 0,050-0,060 мм), погрешность формы по образующей состав|л ет 0,009 мм (по существующей техно:логии погрешность формы достигает величины 0,025-0,04 мм).

Дл  обеспечени  высоких показателей обработанных поверхностей по существующей технологии предусмотрено исправление этих погрешностей путем примени  дополнительной операции - хонинговани .

Предлагаемое техническое решение позвол ет обеспечить высокие качественные показатели обработанной поверхности при одновременном снижении машинного времени на операции шлифовани  (на 25-30%) за счет адаптивного управлени  исправлением исходной погрешности формы гильзы в процессе сошлифовани  припуска и исключает необходимость применени  дополнительной операции, хонинговани . Все это в совокупности повышает производительность обработки до 70% и создает пр мой экономический эффект только по системе МПС 406,2 тыс. руб.

Claims (1)

1. АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ШЛИФОВАНИЕМ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ, содержащая первый блок памяти, последовательно соединенные двигатель вращения шлифовального круга, измеритель активной полезности мощности', нуль-орган уровня врезания, регулятор вре.зной дискретной подачи и привод, последовательно соединенные измеритель припуска, команднопрограммный блоки осциллятор продольной подачи, подключенный выходом к первому входу объекта управления, второй вход которого соединен с выходом привода,третий вход - с выходом двигателя вращения шлифовального круга, четвертый вход - с выходом регулятора продольной подачи, а выход объекта регулирования соединен с входом измерителя припуска, Причем второй вход регулятора врезной дискретной подачи соединен с выходом генератора дискретной врезной подачи, а третий вход - с вто рым выходом камандно-программного блока, последовательно соединенные ’ схему выделения экстремума, первый блок разности и реверсирующий нульорган, при этом первый вход схемы выделения экстремума подключен к выходу измерителя активной полезной мощности, а выход задатчика точности формы - к второму входу реверсирующего нуль-органа, выход которого подключен: к входу регулятора продольной подачи, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и производительности обра-! ботки, она снабжена вторым блоком памяти, первыми вторым согласующими усилителями, вторым блоком разности и схемой синхронизации, вход которой соединен с выходом реверсирующего нуль-органа, первый выход соединен с первым блоком памяти, второй выход - с вторым входом схемы выделения экстремума, третий выход - с вторым блоком памяти, вторым входом соединенного с выходом второго блока разности, первый вход которого соединен с выходом схемы выделения экстремума и первым выходом первого блока памяти, второй вход которого соединен с втдрым входом второго блока разности, а выход второго блока памяти через первый согласующий усилитель, соединен с задатчиком точности формы и через второй согласующий усилитель подключен к третьему входу регулятора врезной дискретной подачи.