SU1100074A1

SU1100074A1 - Method of adaptive control of dimensional working of parts in numerically controlled turning machines

Info

Publication number: SU1100074A1
Application number: SU833559648A
Authority: SU
Inventors: Алексей Борисович Вишкарев; Александр Маркович Дейч; Владимир Николаевич Карякин; Валерий Германович Серебренный
Priority date: 1983-01-25
Filing date: 1983-01-25
Publication date: 1984-06-30

Abstract

СПОСОБ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКОЙ Д ТАЛЕЙ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ, включающий, измерение размера детали в сечении, смещенном вдоль оси относительно зоны обработки, сравнение измеренного размера с заданным и введение коррекции в программу обработки, отличающийс тем, что, с целью повышени производительности станка, измерение размера детали производ т непрерывно, перемеща измеритель по программе обработки детали, и дискретно через интервалы времени, определ емые как частное от делени смещени на скорость продольной подачи, корректируют программу, причем величину коррекции по оси выбирают пропорциональной последнему отклонению размера от заданного, a коэффициент пропорциональности последова- тельно измен ют, на величину среднего арифметического отношений разности от клонени и перемещени двух смежных ; циклов к последней величине. - - у ОеMETHOD FOR ADAPTIVE CONTROL OF DIMENSIONAL TREATMENT OF CNC TURNE MACHINES, including measuring the part size in a section offset along the axis relative to the machining zone, comparing the measured size with the target size and introducing a correction into the machining program that differs from , measurement of the size of the part is made continuously, moving the meter according to the program of processing the part, and discretely at intervals of time, defined as the quotient from the division of the shift by the speed of longitudinal supply, the program is corrected, the axis correction value proportional to the last selected deviation from a predetermined size, a proportionality factor sequentially varied, the magnitude relationship of the difference arithmetic average deviation from movement and two adjacent; cycles to the last value. - - oh

Description

Изобретение относитс к станкостроению и может быть использовано дл создани высокопроизводительных адаптивных программно-управл емых станков, преимущественно токарных. Известен способ управлени точностью обработки на станках с ЧПУ, включающий измерение размера детали в сечении, смещенном вдоль оси относительно ЗОНЫ обработки, сравнение измеренного размера с заданными и введение коррекции в программу обработки l} . Однако известный способ характеризуетс недостаточной производител ностью технологического оборудовани обусловленной разделением во времени процессов измерени и обработки. Цель изобретени - повышение проиэводительности станков с ЧПУ. Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу адаптивного управлени размерной обработкой детале на токарных станках с ЧПУ, включающе му измерение размеров детали всечении , смещенном вдоль оси относительн зоны обработки, сравнение измеренног размера с заданн лм и введение коррек ции в программу обработки, измерение размера детали производ т непрерьшно перемеща измеритель по программе обработки детали, и дискретно через интервалы времени, определ емые как частное от делени смещени на скорость продольной подачи, корректируют программу, причем величину коррек ции по оси X выбирают пропорциональ ной последнему отклонению размера от заданного, а коэффициент пропорциональности последовательно измен ют на величину среднего арифметического отношений разности отклонени и перемещени двух смежных циклов к последней величине. На фиг. 1 показана детальна посл довательность действий способа; на фиг. 2 - пример устройства, реализующего способ, а на фиг. 3 - примеры обработки детали дл прототипа и предлагаемого способа. Реализаци последовательности опе раций способа (фиг. 1) включает следующие этапы: 1 - закрепление загото ки в патроне, 2 - вывод инструмента на исходную поперечную координату, 3 - вывод измерител на исходную поперечную координату, 4 - вывод инструмента на исходную продольную координату, 5 - введение смешени измерител вдоль оси относительно зоны обработки, 6 - включение программы обработки детали, 7 - работа программы, 8 - продольна синхронизаци движени измерител и инструмента , 9 - поперечное движение инструмейта , 10 - поперечное перемеще ние измерител X(t) по программе обработки детали с учетом смещени , 11 - определение временных интервалов коррекции t (Е) как частного от делени величины смещени на скорость продольной подачи, 12 непрерывное измерение размера детали в сечении, смещенном вдоль оси относительно зоны обработки, и сравнение измеренного размера с заданным, 13выбор величины коррекции по оси X , пропорциональной последнему отклонению размера от заданного, 14 - дискретна (через интервалы времени t ()),. корректировка программы. Технологические признаки, характеризующие способ, вл ютс последовательностью действий, изображенной на фиг. 1, а именно: вслед за закреплением (этап 1) заготовки в патроне производитс вывод в исходные позиции инструмента и измерител (этапы 2-5.), причем вводимое на этапе 5 фиксированное смещение измерител выбираетс исход из технологии обработки детали и остаетс неизменным при заданной оборотной подаче. Следующим действием вл етс этап 6 - включение программы и ее работа (этап 7), в процессе которой осуществл ютс синхронные . продольные перемещени (этап 8) инструмента и измерител и поперечные перемещени инструмента (этап 9) и измерител по программе (этап 10). В продольном направлении обеспечиваетс жестка синхронизаци этих двух движений, а поперечное перемещение измерител (этап 10) производитс с учетом возникающих временных задержек (этап И) за счет продольного смещени , введенного на этапе 5. Этап 12, включающий измерение детали и сравнение размера с заданным, выполн етс аналогично известному способу; на этапе 13 выбираетс величина коррекции , а ввод коррекций в программу на этапе 14 производитс не-мгновенно, а спуст врем , требуемое дл того, чтобы измерительное устройство вышло на продольную координату, дл которой производилось измерение.The invention relates to machine tools and can be used to create high-performance adaptive software-controlled machines, mainly lathes. There is a known method of controlling the machining accuracy on CNC machines, which includes measuring the part size in a section offset along the axis relative to the processing ZONE, comparing the measured size with the specified ones and introducing a correction into the processing program l}. However, the known method is characterized by insufficient productivity of the process equipment due to the time separation of the measurement and processing processes. The purpose of the invention is to increase the productivity of CNC machines. The goal is achieved by the fact that, according to the method of adaptive control of dimensional machining of a part on CNC lathes, including measurement of the dimensions of a part across the section, offset along the axis relative to the machining zone, comparison of the measured size with a given LM and introduction of a correction into the machining program, measurement of the size of the part produced t continuously moving the meter according to the part program, and discretely at intervals of time, defined as the quotient of dividing the shift by the speed of the longitudinal feed, corrected comfort program, the value-compensation tion of X-axis proportional hydrochloric last selected deviation from a predetermined size, and the proportionality constant are successively varied by the value of the arithmetic mean deviation of the difference relations and movement of two adjacent cycles to final size. FIG. 1 shows a detailed sequence of actions of the method; in fig. 2 shows an example of a device implementing the method, and FIG. 3 shows examples of processing a part for a prototype and a proposed method. The implementation of the sequence of operations of the method (Fig. 1) includes the following steps: 1 - fixing the feed piece in the cartridge, 2 - outputting the tool to the initial transverse coordinate, 3 - outputting the meter to the original transverse coordinate, 4 - outputting the tool to the initial longitudinal coordinate, 5 - introduction of meter mixing along the axis relative to the machining zone, 6 - switching on the part program, 7 - program operation, 8 - longitudinal synchronization of meter and tool movement, 9 - tool transverse movement, 10 - transverse displacement e measuring instrument X (t) according to the part-processing program with regard to displacement, 11 — determination of correction time intervals t (E) as a quotient from dividing the displacement amount by the speed of longitudinal feed, 12 continuous measurement of the part size in the cross section offset along the axis relative to the processing zone, and comparing the measured size with the set, 13 selecting the correction value along the X axis, proportional to the last size deviation from the set one, 14 is discrete (at time intervals t ()),. program adjustment. The technological features characterizing the method are the sequence of actions depicted in FIG. 1, namely: following the fixing (step 1) of the workpiece in the cartridge, the tool and the gauge are removed to the initial positions (steps 2-5.), And the fixed displacement of the gauge introduced in step 5 is selected based on the part processing technology and remains unchanged for a given reverse filing. The next step is the step 6 - switching on the program and its operation (step 7), during which synchronous ones are carried out. longitudinal movements (step 8) of the tool and gauge and transverse movements of the tool (step 9) and gauge according to the program (step 10). In the longitudinal direction, these two movements are tightly synchronized, and the transverse movement of the meter (step 10) is performed taking into account the arising time delays (step I) due to the longitudinal displacement introduced in step 5. Step 12, which includes measuring the part and comparing the size with the specified, performed similarly to the known method; at step 13, the correction value is selected, and the input of corrections to the program at step 14 is made non-instantaneously, and after a while, the time required for the measuring device to reach the longitudinal coordinate for which the measurement was made.

Способ может быть реализован с помощью устройства, структурна схема которого показана на фиг. 2.The method can be implemented using a device whose structural scheme is shown in FIG. 2

Устройство содержит измерительный суппорт 1 с измерител ми 2 и с устройством формировани измерительных сигналов 3, концевой датчик 4, преднаначенный дл ограничени поперечного отвода измерительных датчиков; привод продольного перемещени 5 инструмента и измерительного суппорта 1, причем измерительный суппорт 1 и резцедержка 6 жестко св заны между собой и установлены на продольном суппорте станка (не показан), привод поперечного смещени инструмента 7, привод поперечного смещени измерительного суппорта 8. Управление перемещением приводов обеспечиваетс электронным устройством, содержащим устройство ЧПУ 9, управл емый элемент задержки 10, управл емый генератор 11, устройство формировани коррекции 12, первьй диз юнктор 13, реверсивные счетчики импульсов перемещени резцедержки 14 и импульсов перемещени измерительного суппорта 15, схему формировани разности 16 и второй дизъюнктор 17.The device comprises a measuring caliper 1 with gauges 2 and with a device for generating measuring signals 3, an end sensor 4 designed to limit the transverse removal of the measuring sensors; the longitudinal movement drive 5 of the tool and the measuring caliper 1, wherein the measuring caliper 1 and the cutting tool 6 are rigidly connected to each other and mounted on the machine longitudinal slide (not shown), the transverse displacement drive of the tool 7, the transverse displacement drive of the measuring caliper 8. The movement control of the drives is provided an electronic device containing a CNC device 9, a controlled delay element 10, a controlled generator 11, a correction shaping device 12, a first designer 13, a reversible counter and pulses of movement of the cutting edge 14 and pulses of movement of the measuring caliper 15, a circuit for forming a difference 16 and a second disjunctor 17.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

По программе режущий инструмент, предварительно прив занный к системе координат станка, выводитс в зону об работки, и в требуемый момент времени устройство ЧПУ 9 подает команду М на начало управлени измерительным суппортом 1 через предварительно обнуленный элемент задержки 10. Продоль- ные перемещени измерительного суппорта 1 воспроизвод т продольные пе ремещени резцедержки 6, задаваемые программой, с некоторым фиксированным запаздыванием. Это обеспечиваетс подачей задержанных импульсов поперечного перемещени суппорта на привод 8 что позвол ет осуществл ть перемещение измерител 2 по той же траектории , что и траектори режзтчей кромки инструмента. С целью повышени точности измерени радиус щупа измерител 2 выбираетс равным радиусурежу щей кромки инструмента. Импульсы поперечного перемещени инструмента i X подаютс через элемент задержки 10 и дизъюнкторы 13 и 17 на привод 8 измерительного суппорта 1.According to the program, the cutting tool, previously linked to the machine coordinate system, is output to the machining zone, and at the required time, the CNC unit 9 sends the command M to start controlling the measuring caliper 1 through the preset zero delay element 10. Longitudinal movements of the measuring caliper 1 reproduces the longitudinal displacements of the reztsederzhki 6, set by the program, with some fixed delay. This is ensured by applying delayed pulses of lateral movement of the caliper to the actuator 8, which allows movement of the meter 2 along the same trajectory as the path of the cutting edge of the tool. In order to increase the measurement accuracy, the probe radius of the meter 2 is chosen equal to the radius receiving edge of the tool. The pulses of transverse movement of the tool i X are fed through a delay element 10 and disjointrs 13 and 17 to the actuator 8 of the measuring caliper 1.

Сигнал с устройства формировани измерительных сигналов 3 поступает на устройство формировани коррекции 12, выполн ющее функции анализа результатов предьздущих коррекций и выработки корректирующих импульсов, подаваемых ни привод 7 поперечного смещени с таким расчетом, чтобы свести к нулю сигнал ошибки; по результатам первого измерени в соответствии с алгоритмом, реализуемым в устройстве формировани коррекций 12, ввод тс сигналы коррекции, поступающие на привод 7. Следующий цикл измерени и ввода коррекций производ тс через интервалы времени , задаваемый управл емым элементом задержки 10. Величина этой задержки определ етс линейным смещением измерител 2 относительно кромки режущего инструмента и скоростью перемещени . Далее этот процесс повтор етс вплоть до окончани обработки детали.The signal from the device forming the measuring signals 3 is fed to the device forming the correction 12, which performs the function of analyzing the results of the previous corrections and generating corrective pulses applied to the transverse displacement actuator 7 so as to reduce to zero the error signal; according to the results of the first measurement, in accordance with the algorithm implemented in the correction generator 12, the correction signals are input to the actuator 7. The next cycle of measurement and correction input is performed at intervals specified by the controlled delay element 10. The magnitude of this delay is determined linear displacement of the meter 2 relative to the edge of the cutting tool and the speed of movement. Further, this process is repeated until the end of the machining of the part.

На тех участках траектории, где измерение невозможно (например, при подходе к участку малого радиуса р дом с больши1 1 радиусом), измерение отключаетс программным сн тием команды измерени М. Это обуславливает вырабатывание генератором 11 импульсов, поступающих через дизъюнкторы 13 и 17 на привод измерительного суппорта 8 и вызывающих отвод измерител 2 до срабатывани концевого датчика 4,отключающего генератор 11. Одновременно сн тие команды измерени М запрещает выдачу импульсов элементом задержки 10 и приводит все его узлы в исходное состо ние.In those parts of the trajectory where measurement is impossible (for example, when approaching a section of small radius near large 1 radius), the measurement is switched off by programmatically clearing the measurement command M. This causes the generator to generate 11 pulses fed through disjunctors 13 and 17 to the measuring drive caliper 8 and causing rejection of the meter 2 until the end sensor 4 trips, disconnecting the generator 11. Simultaneously removing the measurement command M prohibits the impulses to be output by the delay element 10 and brings all its nodes to the original condition.

При повторных включени х команды измерени необходимо обеспечить вывод щупа измерительного датчика на поперечную координату, соответствующую координате инструмента. С этой целью все перемещени резцедержки и измерительного суппорта посто нно подают на реверсивные счетчики 14 и 15. Выт вод на начальную координату измерительного датчика осуществл етс выработкой команды Ml начальной установки с одновременной отработкой устройством ЧПУ команды Пауза. Эта команда запускает схему формировани разности 16, на выходе которой по вл ютс импульсы, число которых соответствует разности координат теку1чего положени инструмента и измеригел 2, которые передаютс со счетчиков 14 и 15. Через дизъюнктор 17 эти импульсы подаютс на управление приводом 8 измерительного суппорта 1. По окончании паузы снимаетс команда Ml начальной установки, что вызывает сброс счетчиков 14 и 15. На примере обработки ступенчатого валика (фиг. 3) показано разделение сн ти припуска по проходам а - дл сброса, прин того за прототип; б дл описьгоаемого способа, где 1 - . первый черновой проход, 2 - второй черновой проход, 3 - третий черновой 11 46 проход, 4 - чистовой проход, 5 - черновой проход при обработке детали с использованием описываемого способа. Использование способа позвол ет повысить точность каждого прохода при обработке деталей на станках с ЧПУ, поскольку любые ошибки, возникающие за счет упругих деформаций злементов станка и детали, устран ютс автоматически в процессе обработки. Одновременно существенно снижаетс количество проходов, что значительно повышает производительность оборудовани .When the measurement command is switched on again, it is necessary to ensure that the probe of the measuring sensor is output to the transverse coordinate corresponding to the instrument coordinate. For this purpose, all the movements of the cutting edge and the measuring caliper are constantly fed to the reversible counters 14 and 15. The water is pulled out to the initial coordinate of the measuring sensor by generating the Ml command of the initial installation while the CNC command pauses the Pause command. This command triggers a difference shaping circuit 16, the output of which gives rise to pulses, the number of which corresponds to the coordinate difference of the current tool position and gauge 2, which are transmitted from counters 14 and 15. Through the disjunctor 17, these pulses are sent to control the drive 8 of the measuring caliper 1. At the end of the pause, the Ml command of the initial setup is removed, which causes the counters 14 and 15 to be reset. The processing example of the stepped roller (Fig. 3) shows the separation of the removal allowance along the a-passes to reset toip; b for a descriptive method, where 1 -. the first roughing passage, 2 - the second roughing passage, 3 - the third roughing 11 46 pass, 4 - the finishing pass, 5 - the roughing pass when machining a part using the described method. The use of the method improves the accuracy of each pass when machining parts on CNC machines, since any errors resulting from the elastic deformations of the machine elements and parts are eliminated automatically during processing. At the same time, the number of passes is significantly reduced, which greatly improves the performance of the equipment.

Изнёрит сигнал Резцедержка Приводы. /да. Г, Л ( ис) игнал кон(. dffmi/uKaffffl) ff3Mef)tf/n, суппорт.Signal will be reztsederzhka Drives. /Yes. G, L (ies) ignal con (. Dffmi / uKaffffl) ff3Mef) tf / n, caliper.

ЛЛл уyNXNNXNXNxVxNVxXxV XxVxVxXXX tVLL yyNXNNXNXNxVxNVxXxV XxVxVxXXX tV

j jjjjj i 2l2i2jtiAj 22S2jj jjjjj i 2l2i2jtiAj 22S2j

Фиг.ЗFig.Z

Claims

METHOD OF ADAPTIVE MANAGEMENT (NIA DIMENSIONAL MACHINING OF PARTS ON CNC LATHES, including.

processing, comparing the measured size with the specified one and introducing a correction into the processing program, characterized in that, in order to increase the productivity of the machine, the part size is measured continuously by moving the meter according to the part processing program and discretely at time intervals defined as the quotient of dividing the offset by the longitudinal feed rate, adjust the program, and the correction value along the axis is chosen proportional to the last deviation of the size from the set, and the coefficient is proportional awn consistently change the value of the arithmetic mean of the difference relations from * -