SU1144858A1 - Способ управлени процессом врезного шлифовани - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВРЕЗНОГО ШЛИФОВАНИЯ, включающий регулирование поперечной подачи по значению силы резани  и по скорости съема в функции припуска, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  производительности путем более полного использовани  режущей способности шлифовального круга в течение всего периода его стойкости, на этапе врезани  управление ведут по силе резани , измер   скорость съема припуска, а при достижении скоростью съема заданного значени  по скорости съема в функции припуска .

Description

4

00

сл

00

ш

0иг.1 f - 1 Изобретение относитс  к машиностроению и предназначено дл  исполь зовани  на кругло- и внутришлифовал ных станках, Целью изобретени . вл етс  повышение производительности путем боле полного использовани  режущей способности шлифовального круга в тече ние всего периода его стойкости за счет учета реального значени  силы резани  на этапе врезани . На фиг. 1 и 2 представлены блоксхемы устройств дл  реализации пред лагаемого способа; на фиг. 3 и 4 графики изменени  силы резани , и скорости съема, иллюстрирующие рабо ту устройств соответственно фиг.1 и 2. Устройство, изображенное на фиг. 1, содержит измерительную скоб с первичным преобразователем 1, В7ЮРИЧНЫЙ преобразователь 2, первый формирователь 3 команды на отвод шл фовального круга, дифференциальную цепочку 4с усилителем 5, первый формирователь 6 команды на управление поперечной подачей, задатчик 7 силы резани , измерительный преобра зователь 8 силы резани , второй фор мирователь 9 команды на управление поперечной подачей, сумматор 10, привод 11 поперечной подачи шлифовального круга. Устройство работает следующим образом . . . Измерительна  скоба с первичным измерительным преобразователем 1 воспринимает размер обрабатываемой детали и вьщает сигнал переменного тока на вход вторичного преобразовател  2, которьй вырабатывает посто нное напр жение U,, пропорциональное текущему значению припуска (фиг.З); Этот сигнал подаетс  одновременно на входы формировател  3 команды на отвод шлифовального кру га, дифференцирующей цепочки 4 и на первый вход первого формировател  6 команды на управление поперечной подачей. Дифференцирующа  цепочка 4 вырабатывает сигнал Uy , пропорциональньй скорости съема припуска , которьй после усилени  в усилителе 5 в k раз подаетс  на второй вход первого формировател  6 команды в виде сигнала kUy. Одновременно с этим производитс  измерение текущего значени  силы 82 резани  измерительным, преобразователем 8. Пропорциональньй силе резани  сигнал Up с выхода измерительного преобразовател  8 подаетс  на второй вход второго формировател  9 команды на управление поперечной подачей,а на первьй вход этого формировател  с выхода задатчика 7 поступает сигнал Up, определ ющий требуемое значение силы резани  на предварительном этапе съема припуска. Первьй и второй формирователи 6 и 9 выполнены в виде двухпозиционных релейных элементов. Они сравнивают поступающие на их входы сигналы и в зависимости от результатов сравнени  вьщают команды на включение или вьшлючение поперечной подачи щлифовального круга. Команда на включение , подачи каждым из этих формирователей вьщаетс  при выполнении следующих условий и; up В противоположном случае, когда соблюдаютс  услови  Uh kU, и; .Up указанные формирователи вьщают команды на выключение поперечной подачи шлифовального круга. Сумматор 10 выполнен в виде логического элемента ИЛИ и предназначен дл  вьщачи в привод 11поперечной подачи команд на включение или выключение поперечной подачи шлифовального круга. Команду на включение этот сумматор выдает в тех случа х, когда соответствующие командь поступают одновременно на оба его входа, т.е. при одновременном вьшолнении условий (1) и (2). Если же хот  бы на один из его входов поступает команда на выключение подачи, т.е. выполн етс  одно из условий (3) или (4), или оба одновременно, то сумматор 10 выдает команду на вьпслючение подачи. В начале цикла обработки, когда съем припуска еще не происходит, сигнал и имеет значение V (фиг.З) соответствующее начальному припуску, а сигнал Uy на выходе дифференцирую щей цепочки 4 и сигнал измерительного преобразовател  8 силы равны нулю. Э в этот момент соблюдаютс  услови  ( 1)и (2) и шлифовальна  бабка стан ка движетс  со скоростью быстрого подвода к обрабатываемой детали. На фиг.З началу цикла -соответствуют совпадающие точки АО и BQ. После входа шлифовального круга в контакт с обрабатываемой детальюначинаетс  съем припуска, в результ те чего пропорциональньш припуску с ггпап И уменьшаетс , а пропорциональные скорости съема припуска и силе резани  сигналы U и Up возрастают . При этом точки А и В, отображающие зависимс)сть соответственно силы резани  и скорости съема припуска от его текущего значени , будут описывать траекторииА А и B(jB, в направлении, указанном стрел ками (фиг.З). При отсутствии формирователей 6 и 9 возрастание силы резани  и скорости съема припуска происходило бы по пунктирному продолжению траекторий Ар А, и ВдВ,. Однако, как только сигнал Up превысит заданное значение силы резани  Up (точка Aj), выполнитс  усдовие (4) и формирователь 9 выдаст команду на выключение подачи, котора  сумматором 10 будет передана в привод 11 поперечной подачи. При выключении поперечной подачи съем припуска происходит за счет на т гов в упругих элементах технЪлоги ческой системы СПИД, но сила резани и скорость съема припуска будут пос тепенно уменьшатьс  (траектории В,вр. Как только сигнал Up станет меньше заданного значени  Up (точка А), то выполнитс  услови ( 2)включени  подачи. Поскольку условие (1) по прежнему выполн етс , то сумматор 10 вьщаст команду на включение подачи. После этого сила . резани  и скорость съема припуска начнут возрастать (траектории и В2В) до тех пор, пока в точке Ад не вьшолнитс  условие (4) и формирователем 9 снова не будет выдана команда на выключение подачи. В дал нейшем процесс включени  и выключениЯ подачи по командам формировател 9 будет осу цествл тьс  аналогично , описанному. В результате этого на предварительном этапе обработки сила резани  будет поддерживатьс  в среднем на ,уровне Up , кото84 рый на фиг. 3 показан лини ей FG. Между сгшой резани  и скоростью съема припуска существует, как известно , пропорциональна  зависимость Vc Кр, Р, где Крр - коэффициент режущей способности Ч1лифовального.круга. В св зи с этим скорость съема припуска на предварительном этапе обработки стабилизируетс  .на уровне Uy (лини  MN на фиг.З). В процессе съема припуска сигнал Uf, уменьшитс  до некоторого значени  и„ , при котором впервые вьтолнитс  условие выключени  подачи (3) дл  формировател  6 (точка В). С этого момента начинаетс  заключительный (чистовой) этап обработки. Изменение силы резани  и скорости съема припуска пойдет по траектории . А,А,, и BjB,. Но в отличие от предьщущего очередное включение подачи произойдет в тот момент, когда кроме услови  (4) выполнитс  дополнительно и условие (3) дл  формировател  6 (точка В,), так как только в этом случае сумматор 10 передаст в привод подачи команду на включение подачи. После включени  подачи сила резани  и скорость съема припуска будут возрастать по траектори м А-. иВ , Очередное выключение подачи произойдет в точке , так как в ней вьтолнитс  условие выключени  подачи (3) формирователем 6. В дальнейшем процесс включени  и выключени  подачи в отличие от предварительного этапа обработки будет осуществл тьс  формирователем 6, в результате чего скорость съема припуска будет снижатьс  пропорционально уменьшению текущего значени  припуска, - в среднем по линии OL, . котора  определ етс  уравнением S, п . вытекающим из-условий (1) и (3). При этом сила резани  будет также снижатьс  пропорционально припуску. В тот момент, когда на обрабатываемой детали будет получен заданный размер, сигнал U,, на выходе вторичного преобразовател  будет равен заранее настроенному значению Uj, i При этом формирователь 3 выдаст команду на быстрый отвод шлифовального круга и обработка будет закончена . В момент оконда-ни-  обработк-и скорость съема п-рипуск-а будет равна заранее заданиому значению U - и , что необходимо дл  получеК ПК ни  высокой точности, а сила резани  - значению U В процессе работы шлифов-альный круг затупл етс  и изнашиваетс , в св зи с чем коэффициент режущей способности шлифов-алкного круга К PC уменьшаетс . Это приводит к тому , что при одном и том же стабилизированном- значении силы резани  Up установившеес  значение скорости съемаприпуска U° на предварительном этапе обработки no.iMepe затуп-лёни  и износа;-шЙифoв-aлI нoгo круга будет посто нно снижатьс . На заклю чительном этапе, обработки среднее значение фактической «скорости съема припуска будет и-зменлч-.ь.с  по линии OL вне зависимости от степени затуп лени  и износа шлифовального круга Поскольку на предварительном эта пе обработки устройство поддерживает силу резани  на заданном предельно допустимом по технологическим услови м (номинальном) уровне, то скорость съема припуска на этом этапе, снижа сь по мере затуплени  и износа шлифовального круга, -в любой момент времени периода его стойкрс и имеет максимально -возможнее , определ емое текущ м значением режущей спосоЬности шлифовального круга значение. Способ может бБ1ть реализован так же с помощью устройства, блок-схема которого изображена на фиг. 2. Устройство 1 содержит измерител ный преобразователь 2 припуска обра батываемой детали, программирующий блок 3 и дифференцирующий элемент педвьй сравнивающий элемент 5, уси литель 6 сигнала ошибки и подключе нда к его выходу привод 7 поперечной подачи, выходной элемент которого , например вдл электродвигател или шток гидррцилиндра,  вл етс  выходом устройства и предназначен дл  присоединени  к входному элеме ту механизма поперечной подачи шли фовального станка 8, задатчик 9 си лы резани , измерительный преобразователь; 10 силы резани , второй 58fc сравнивающий элемент 11, пороговьй т элемент 12 с пам тью и коммутатор 13. Программирующий блок 3 содержит задатчик 14 конечной скорости съема припуска , масштабирующий усилитель 15 и сумматор 16. На фиг. 4 по оси абсцисс отложен сигнал и, пропорциональный припус- ку h на обрабатываемой детали, а на оси ординат - сигналы Up, пропорциональные соответственно скорости съема припуска V и силе резани  Р. . Горизонтальной линией Up.,. нанесено предельно допустимое по технологическим услови м значение силы резани  на первом этапе обработки, а наклонной линией Uvnc программное значение скорости съема припуска на втором этапе обработки. Штриховкой отмечены области недопустимых значений дл  силы резани  и скорости съема припуска. Устройство работает следующим образом . В начале цикла обработки сигнал на выходе измерительного преобразовател  2 припуска имеет максимальное значение (фиг.4), пропорциональное начальному значению припуска на обрабатываемой детали, а сигнал Up на выходе измерительного преобразовател  10 силы резани  равен нулю, так как процесс съема припус ка еще не начат и сила резани  отсутствует. Поэтому сигнал лО р Up,- Up на выходе второго сравнивающего элемента 11, где ,- сигнал задатчика 9 силы резани , имеет максимальное значение. Пороговый элемент 12 в начале цикла обработки находитс  в первом устойчивом состо нии и так воздействует на коммутатор 13, что последний подключает к входу усилител  6 сигнала ошибки,выход второго Сравнивающего элемейта 11, образу  таким об-, разом замкнутый контур подсистемы управлени  силой резани , задающим 4. воздействием дл  которого  вл етс  сигнал задатчика силы резани  Рмакс const. Поскольку сигнал utJp, поступающий на вход усилител  6 ошибки, в этот момент имеет максимальное значение, то привод поперечной подачи в начале цикла сообщает шлифовальной бабке станка 8 движение к обрабатываемой детали с макси7 мальной скоростью быстрого подвода УП УБП (фиг.4). в момент входа, шлифовального кру га в контакт с обрабатываемой деталью возникает сила резани  и начи наетс  предварительньй этап съема припуска. При этом сигнал Up измерительного преобразовател  10 силы резани  постепенно возрастает (фиг.4), а сигнал IJ измерительного преобразовател  2 припуска уменьшаетс  . . В св зи с возрастанием силы реза ни  сигнал ftUp будет уменьшатьс , что, в свою очередь, приведет к соответствующему уменьшению скорости поперечной подачи V, Процесс уменьшени  скорости поперечной пода чи будет продолжатьс  до тех пор, пока сигнал uUp не достигнет устано вившегос  значени  iiUp, которое определ етс  статическими свойствами замкнутого контура подсистемы управлени  силой резани  и может быть достаточно малым при соответствующем выборе параме -ров элементов , вход щих в усилитель сигнала ошибки и привод поперечной подачи. После этого съем припуска будет про исходить с посто нной силой резани  значение которой с точностью до дос таточно малой статической ошибки , будет равно заданному предель но допустимому значению Up Процессы изменени  скорости съема припуска и пропорционального dUn ей сигнала U выдаваемого IT дифференцирующим элек1ентом 4, будут подобны процессу изменени  силы резани  и, начина  с того момента, когда сила резани  достигнет заданного значени , скорость съема припуска также примет установившеес  значение, которое равно установившемус  значению скорости поперечной ,подачи и на фиг,4 показано горизонтальной линией Uyp В процессе обработки партии дета лей шлифовальный круг постепенно за тупл етс  и изнашиваетс , что отражаетс  в уменьшении коэффициента его режущей способности Кр, . Следовательно , при одном и том же уста новившемс  значении силы резани  значение скорости съема припуска на предварительном этапе обработки затуплени  шлифовального круга 88 ( или, что го же, - по мере увеличеи  количества обработйнньгх деталей) удет систематически снижатьс . а фиг.4 это отображено горизонтальыми лини ми Uvc.i)ct.V{.ycT, Vc.ycr. В -процессе съема припуска сигнал Uj,, выдаваемый измернтельньм преобразователем 2 припуска непрерывно уменьшаетс . Поэтому сигнал Uy программного значени  скорости съема припуска, который формируетс  в программирующем блоке 3 в соответствии с зависимостью Vnc Vkc h. где - сигнал задатчика 14 конечной скорости, К коэффициент усилени  масштабирующего усилител  15, в течении цикла также будет уменьшатьс . Сигналы с выходов программирующего блока 3 и дифференцирующего элемента 4 непрерывно поступают соответственно на суммирующий и вычитающий входы первого сравнивающего элемента 5. В этом сравнивающем элементе определ етс  сигнал отклонени  фактического значени  скорости съема припуска от ее программного значени  &Uy Uy который подаетс  на вход коммутатора 13. По мересъема припуска сигнал ftUy постепенно уменьшаетс  и в некоторый момент, которому на оси абсцисс соответствует точка Uj (фиг.4), становитс  равным нулю. Пороговый элемент настроен на срабатьгоание при равенстве нулю поступакидего на его вход сигнсша. Поэтому в тот момент, когда сигнал в процессе своего уменьшени  впервые станет равным нулю, пороговый элемент перейдет во второе ус- то,йчивое состо ние, которое он запоминает и сохран ет- до конца цикла обработки. При переходе во второе состо ние пороговый элемент воздействует на коммутатор так, что последний отключит выход второго сравнивающего элемента 11 от входа усилител  6 сигнала ошибки и подключит- к этому усилителю выход первого сравнивающего элемента 5. В результате этого образуетс  замкнутый контур подсистемы управлени  скоростью съема припуска. Задающим воздействием дл  этого контура  вл етс  сигнал программной скорости иу„,. 9 С момента перехода порогового элемента зо второе состо ние начинаетс  заключительный этап съема припуска, при котором привод 7 поперечной подачи измен ет скорость подачи шлифовальной бабки так, чтобы сигнал uUve достаточно малым (установившеес  значение этого сигнала AUv ......определ етс  статическими свойствами подсистемы управлени  скоростью съема припуска и може быть сделано достаточно малым путем соответствующего.выбора ее параметров ) . Поскольку сигнал Uy ц  вл етс  достаточном малым, то процесс съема припуска на заключительном этапе будет происходить со скоростью прак тически равной задаваемому программирующим блоком значению Uy и: Отсюда вытекает, что скорость съема припуска на заключительном этапе цикла обработки .будет уменьшатьс  пропорционально уменьшению припуска, причем эта пропорциональна  зависимость (темп снижени  ско .рости) определ етс  коэффициентом К масй1табирующего усилител  15. В момент окончани  обработки, т.е.. когда припуск будет полностью сн т и сигнал на выходе измерительного преобразовател  размера станет равным нулю, скорость съема припуска будет равна заданному значению UVKC 58 . Таким образом, на предварительном этапе съема припуска вне зависимости от режущей способности шлифовального круга стабилизируетс  сила резани  на заданном предельно допустимом по технологическим услови м уровне. Установившеес  значение скорости съема припуска на этом этапе, будучи наибольшим в начале периода стойкости шлифовального круга, уменьшаетс  по мере потери шлифовальньм кругом режзщей способности . Однако дл  любого момента периода стойкости шлифовального круга установившеес  значение скорости съема припуска будет максимально возможным, поскольку оно однозначно определ етс  соответствующим дл  того же момента периода стойкости значением коэффициента режущей способности шлифовального круга Кр. Это означает, :что способ обеспечивает предельно полное использование режущей способности шлифовального круга в течение всего его пе.рйода стойкости и благодар , этому повьштаетс  производительность. 1На втором (заключительном) этапе съема припуска осзпцествл етс  обрабетка со снижением скорости съема припуска пропорционально его -текущему значению и окончание обработки при заданном конечном значении скорости съема припуска, что обеспечивает высокие показатели качества поверхностного сло  и точности обработанных деталей.

Claims (1)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВРЕЗНОГО ШЛИФОВАНИЯ, включающий регу лирование поперечной подачи по значению силы резания и по скорости съема в функции припуска, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем более полного использования режущей способности шлифовального круга в течение всего периода его стойкости, на этапе врезания управление ведут по силе резания, измеряя скорость съема припуска, а при достижении скоростью съема заданного значения по скорости съема в функции припуска.

   f