SU1166976A1 - Способ управлени циклом шлифовального станка - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛОМ ПШИФОВАЛЬНОГО СТАНКА с периодической |Правкой шлифовального круга, заключакицийс  в том, что задают значение мощности, затрачиваемой на шлифование, и значение скорости съема припуска, измер ют эти параметры в каждом цикле шлифовани , а при уменьшении прит пуска до заданного значени  йроизвод т выхаживание, отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности и производительности обработки, определ ют значение посто нной времени процесса резани ,-соответствующее заданным услови м обработки, измер ют ее фактическое значение в процессе обработки, определ ют отношение .заданного значени  посто нной времени к ее фактическому значению и отношение заданного значени  скорости съема припуска к ее фактическому значению в конце этапа шлифовани  со стабилизацией мощности и в каждом цикле шлифовани  уровень стабилизации мощности устанавливают равньм.произведению значени  (О мощности на отношени  заданных значений посто нной времени и скорости съема припуска к их фактическим значени м , определенным в предыдущем цикле.п

Description

о

Од СО

sl

о

12 J

аоо 9 о6ие детален (Pi/t.t Изобретение относитс  к металлооб работке и может быть использовано на кругло-, бесцентрово- и внутришлифовальных станках. Цель изобретени  - повышение точности и производительности обработки на шлифовальных станках с периодичес кой правкой шлифовального круга и с построением цикла, включающим этап выхаживани  после этапа шлифовани  с стабилизацией мощности за счет учета изменений условий шлифовани  и регул ровани  уровн  стабилизации мощности На фиг. 1 представлены кривые изменени  мощности Р, радиальной силы F резани  на этапе шлифовани  со ст билизацией мощности функции сн того припуска между двум  очередными прав ками шлифовального круга; на фиг, 2 функциональна  схема устройства, реализующего способ. Способ осуществл етс  следующим образом. . Дл  конкретного процесса шлифовани  опытньм путем определ ют уровень стабилизации мощности Р, на котором должна производитьс  обработка перво детали после правки шлифовального круга. Значение мощности Р выбирают из услови  получени  наилучших результатов по точности и производителености обработки. Дл  этого заданного , значени  мощности определ ют значение скорости Vj съема припуска и значение посто нной времени Т процесса резани . При этом предполагаетс , что режуща  способность шлифовального круга после его правки практически полностью восстанавливаетс . При определении V и Тр учас ток шлифовани  со стабилизацией мощности выбирают относительно небольшим , чтобы уменьшение режущей способности шлифовального круга за это врем  было незначительным. Значение посто нной времени Т определ ют на этапе выхаживани , которое производ т после окончани  шлифовани  на выбранном участке. Значение Tj, определ ют одним из известных способов, например как врем , з.а которое мощность шлифовани  экспоненциально уменьшитс  в процессе выхаживани  до значени , равного 0,37 от значени  мощности в начальньй момент вьгхаживани . Кроме того, задают допустимое значение ГРТ . уровн  стабилизации мощности, соответствующее наибольшей допустимой -нагрузке ,на шлифовальный круг. При обработке первой детали, после очередной правки шлифовального круга уровень стабилизации мощности устанавливают равным Р к поддерживают мощность на этом уровне путем изменени  рабочей подачи при отклонении мощности шлифовани  от ее заданного значени . В процессе шлифовани  на этом этапе измер ют фактическое значение скорости съема припуска и запоминают ее значение V перед началом этапа вьгхаживани , которое производ т при уменьшений припуска до .заданного значени . После запоминани  значени  скорости Уф определ ют отношение . В процессе выхаживани  измер ют фактическое значение посто нной времени Т процесса резани , запоминают его и определ ют отношение . В каждом последующем цикле обработки уровень стабилизации мощности устанавливают равным произведению значени  мощности в предыдущем цикле на отношени  и То/Тф, определенные также в предьщущем цикле, т.е. дл  каждого (i + 1) цикла, где i - пор дковый номер цикла после правок круга, устанавливают уровень стабилизации мощности: Р(НО PI ,/T.. (1) Если после окончани  очередного цикла обработки уровень стабилизации мощности, определенный по уравнению (1) дл  следующего цикла, окажетс  равным или меньше его допустимого значени  CPltnin выдают команду на правку шлифовального круга. Кроме того, дл  р да процессов шлифовани  нар ду с предложенным критерием выхода круга на правку при реализации этого способа могут быть достаточно эффективны и известные критерии, например минимально допустима  скорость съема припуска. Сущность способа по сн етс  следующим . Св зь между мощностью Р шлифова-. ни  и радиальной силой F резани  определ етс  известной зависимостью: Р iL V у ic где V.. - линейна  скорость шлифовального круга; Y -2. - коэффициент, определ ющий Z св зь между радиальной Fy и тангенциальной F силами резани . Дл  конкретного технологического процесса шлифовани  изменение коэффициента Ч св зано главным образом с уменьшением значени  коэффицие«та Кр режущей способности шлифовального круга по мере съема припуска. При уменьшении Кр коэффициент -Ч увеличиваетс . Св зь между коэффициентом Кр и радиальной силой F, резани  определ етс  известной зависимостью: F , 5г к.. . где V - скорость съема припуска. Из уравнени  (2) следует, что при стабилизации мощности шлифовани  обес печиваетс  также .стабилизаци  радиал ной силы резани  только при посто нных значени х V.. и Ч. Если вли ние изменени  V. на зависимость ме оду Р и F может быть практически исключено или путем стабилизации V т.е. за счет соответствуницего увеличени  частоты вращени  шлифовального круга по мере уменьшени  его диаметра, или путем коррекции заданного уровн  мощности при уменьшении диаметра круга, то вли ние на э-ту зависимость изменени  значени  4 по мере затуплени  шл11фовального круга в известных способах со стабилизацией мощности и периоди еской правкой круга не компенсирует с . В этом случае TeKjraiee значение 7у на этапе шлифовани  со стабилизацией мощности будет увеличиватьс  по мере увеличени  сн того припуска, поскольку значени  коэффициента Кр и соответственно коэффициента Ч  вл ютс  также функци ми этого параметра . Дл  известного способа приращение силы F при шлифовании (i-й) детали будет зависеть не только от величины сн того припуска на этой де тали, но и от суммарного припуска, сн того со всех предшествующих деталей , обработанных после очередной правки шлифовального круга. На фиг.1 пр ма  а соответствует уровню стаби- лизации мощности, при котором между правками обрабатываетс  в среднем оптимальное число деталей, при уп764 равлении шлифованием в соответствии с прототипом; крива  b - измененмо силы на этапе шлифовани  со стабшга-. зацией мощности на уровне за врем  4Р между двум  правками круга: F. приращению силы F,, за это врем ; Fy,g.- значению силы F в начале шлифовани  первой детали после правки круга. Данный способ благодар  корректировке уровн  стабилизации мощности в соответствии с уравнением (1) обеспечивает посто нство радиальной силы F в начале каждого цикла шлифовани  независимо от количества обработанных деталей после очередной правки круга. Это объ сн етс  следзпощим. Из уравнени  (2) следует, что при фиксированной скорости резани  дл  поддержани  силы F(l + 1) в начале каждого (i + 1) цикла шлифовани  на заданном уровне необходимо уровень P(i +1) стабилизации мощности в этом цикле корректировать относительно заданного в первом цикле уровн  Р в соответствии с уравнением Р -Ьс. РО соответствует преда- дущему (i-му) циклу обработки, п6скольку информаци  .о состо нии шлифовального круга (относительном значении коэффициента f) в начале последующего (i + 1) цикла беретс  в конце предьщущего (i) цикла. При этом пр.едполагаетс , что изменение режущих свойств круга на этапе выхаживани  можно пренебречь ввиду его малости. Выразим отношение Ч в уравнении (4) через отношени  скоростей съема припуска и посто нных времени процесса резани . Дл  этого запишем зависимость между мощностью шлифовани  и скоростью съема припуска, котора  определ етс  путем подстановки F, из уравнени  (3) в уравнение (2): V V зависимость между посто нной вреени Т процесса резани  и коэффицинтом Кр режущей способности шлифовального круга, определ емую известным ypaBHBiiHeM

Т 1/Кр. I,(6)

где I - приведенна  жесткость системы СПИД, изменением которой по сравнению с величиной изменени  Кр можно пренебречь.

Последовательно подставим в уравнение (5) значени  мощности, скорости съема припуска и посто нной времени , предварительно выразив Кр через Т (см. уравнение 6), соответствующие первому и (i-му) циклу шлифовани  после очередной правки круга, и, вз  их отношение, получим - LL 1°. 1° РО V, т. Подставив отношение з урав нени  (7) в уравнение (А), получим зависимость, выраженную уравнением (1). Из указанного вьш1е следует, что приращение силы F относительно значени  F(, при шлифовании (i-й) детали будет зависеть главным образом от величины сн того припуска на зтой детали и практически не зависит от суммарного припуска, сн того со всех предшествующих деталей после очередной правки шлифовального круга. Поэтому средний уровень стабилизации мощности, а следовательно, и скорости съема припуска можно установить вьш1е, что позвол ет повысить производительность обработки. Более высока  стабильность радиальной силы резани  обеспечивает повьш1ение точности обработки. Возможен и второй вариант способа в котором в отличие от первого значе ни  V. и Т-- устанавливают не заранее , а определ ют при шлифовании первой детали после правки шлифовального круга и запоминают до следующей правки. При шлифовании второй детали уровень стабилизации мощности остав .п ют неизменным, а его корректировку производ т, начина  с третьей детали в соответствии с уравнением, аналогич ным уравнению (1). На фиг. 1 ступенчатые линии end условно соответствуют, уровн м стабилизации мощности в циклах между, правками круга при шлифовании соответственно по первому и второму вариантам способа; ступенчатые линии е и

f - изменению силы F на этапе шлифовани  со стабилизацией мощности дл 

4F5 - маклТ и этих вариантов;

симальному приращению силы F за врем  шлифовани  между правками; Fs,5 и F, - значению силы F, в начале шлифовани  первой детали после правки .

Преимущество второго варианта заключаётс  в том, что отпадает необходимость заранее определ ть значени  VP и TQ, соответствующие заданнрй мощности РО, что существенно упрощает задание программы при реализации способа. Кроме того, при нестабильности характеристик используемых шлифовальных кругов или неоднородности состава шлифовального круга в радиальном направлении при первом варианте заданной мощности „ будет соответствовать семейство значений V и Т-, которые могут иметь относительно большой размах, что приводит к снижению точности обработки. При втором варианте вли ние этих факторов учитываетс  автоматически. Однако во втором варианте необходимость запоминани  значений Vg и Т на сравнительно большое врем , затрачиваемое на обработку деталей между правками круга, приводит при .прочих равных услови х к усложнению схемы запоминающих устройств. Запоминание значений V и Т  вл ютс  в определенной степени также случайными величинами , завис щими от величины припуска на первой детали. Кроме того, при втором варианте корректировка уровн  стабилизации мощности производитс  при обработке третьей детали, что при прочих равньЬс услови х приводитк большей нестабильности силы F, по сравнению с первым вариантом Поэтому при достаточно высокой стабильности характеристик испольауемых шлифовальных кругов первый вариант может оказатьс  более эффективным . Эффективность критери  определени  состо ни  шлифовального круга, при котором его необходимо править, обусловлена следующим. Из анализа уравнени  (5), описывающего св зь между скоростью съема припуска и параметрами Кр и Ч, характеризующими состо ние шлифовального круга, следует, что при стабилизации мощности скорость съема при пуска однозначно св зана с режущей способностью шлифовального круга, а следовательно, и силой F, только при однозначной зависимости между параметрами К р и if . Дл  процессов шлифовани , характеризующихс  относительной большой вариацией .значений Упри одном и том же значении заданной скорости съема припуска, при которой производ т вывод круга на правку, могут быть различные значени  силы F , а следовательно, правка круга будет производитьс  необоснованно часто, или значение си/ты Р может оказатьс больше допустимого значени . Поскол ку в данном способе мощность шлифовани  устанавливаетс  в соответстви с фактическим изменением коэффициен та Ч(см. уравнение А), то св зь ме ду мощностью и силой 7 согласно ур нению (2)  вл етс  однозначной-, что обеспечивает своевременный вывод шлифовального круга на правку. На фиг. 1 после четвертого цикла пунктирной линией показано изменение силы ГУ в следующем цикле в сл чае, если бы круг не был проправлен после окончани  четвертого цикла. Устройство, реализующее способ, содержит датчик 1 мощности, датчик припуска, датчик 3 скорости съема припуска, вьтолненный, например, в виде дифференцирующего звена, дат чик 4 измерени  посто нной времени процесса резани , элемент 5 сравнени , задатчик 6 мощности, задатчик посто нной времени, задатчик 8 скорости съема припуска, два вычислите л  9 и 10 частного, вычислитель 11 произведени , три элемента 12, 13 и 14 пам ти и схему 15 управлени  . станком 16. Кроме того, дл  управлени  выход на правку шлифовального круга.по пр лагаемому способу устройство ДОПОЛМнительно содержит пороговьй элемент 1 и задатчик 18 мощности. В устрой ство также вход т блок компенсации мощности потерь холостого хода и блок смещени  уровн  настройки (не показаны) задатчиков 6 и 18 в зависимости от фактического значени  ди аметра шлифовального круга. Датчик 1 мощности соединен с эле ментом 5 сравнени , св занным по вт рому входу дибо с вычислителем 11 произведени  через нормально закрытый контакт к реле К схемы 15 (не показано) и элемент 14 пам ти, либо с задатчиком 6 через но1 4альный открытый контакт к этого же реле. Выход элемента 5 соединен со схемой 15 управлени  станком 16. Вход датчика 3 скорости соединен с датчиком 2 припуска , а выход - через элемент 12 пам ти с вычислителем 10 частного, св занным по второму входу с задатчиком 8, а по выходу - с вычислителем 11 произведени . Вход датчика 4 посто нной времени соединен с датчиком -1 мощности (принципиально датчик 4 может быть соединен по входу с датчиком 3 скорости и измер ть значение посто нной времени по контролю переходного процесса изменени  скорости съема припуск а в процессе выхаживани ), а выход через элемент 13 пам ти с вычислителем 9 частного, св занным по второму входу с задатчиком 7, а по выходу с вторым входом вычислител  11 произведени . Третий вход вычислител  11 соединен с задатчиком 6 через второй нормально зткpытьй контакт к1 реле К. и с вьпсодом элемента 14 пам ти через узел задержки (не показан). Пороговый элемент 17 соединен по первому входу с вычислителем 11, по второму входу с задатчиком 18, а по выходу - со схемой 15 управлени . Регулировкой задатчиков 7, 8, 6 и 18 на их выходах формируют сигналы, пропорциональные соответственно заданным значени м посто нной времени Т, . скорости Vji съема припуска, мощности РО и минимально допустимой мощноеТИ Pjpiin . Параметры узла задержки подбирают или регулируют таким, образом, чтобы врем  задержки поступлени  сигнала с выхода элемента 14 пам ти на третий вход вычислител  11 было больше времени , необходимого дл  запоминани  сигнала элементом 14. В процессе шлифовани  первой детали после очередной правки шлифовального круга реле К схемы 15 находитс  во включенном состо нии и к элементу 5 сравнени  непосредственно подключен .эадатчик 6. Б конце первого цикла шлифовани  реле К отключаетс  и к элементу 5 подключаетс  умножитель 11, Реле К находитс  в отключенном состо нии до следующей правки шлифовального круга. Сигнал рассогласовани  с выхода элемента 5 поступает в схему 15 управлени , измен ющую рабочую подачу таким образом, чтобы свести к минимуму возникшее рассогласование сигналов на входах элемента 5. Одновременно с выхода датчика 2 сигнал, пропорциональный текущему значению припуска, поступает на вход датчика 3, на выходе которого формируетс  сигнал, пропорциональный текущему значению скорости съема припуска. Этот сигнал запоминают элементом 12 .пам ти в момент вьщачи датчиком 2 команды на выхаживание . В процессе выхаживани  датчик 4 измер ет фактическое значение посто нной времени процесса резани , которое запоминают элементом 13 пам  ти. После запоминани  сигналов датчи ков 3   на выходах вычислителей 10 и 9 формируютс  сигналы,соответствен но равные отношению заданной .скорости съема припуска к ее фактическому значению в конце этапа шлифовани  со стабилизацией мощности и отношению заданного значени  посто нной времени к ее фактическому значению. Эти сигналы поступают на вычислитель 11 произведени . В первом цикле на выхо де вычислител  11 формируетс  сигнал равный произведению сигналов задатчиков 6 и вычислителей 9 и 10. В кон це цикла сигнал на выходе вычислител  11 запоминаетс  элементом 14 пам ти (до конца следующего цикла) и поступает на вход элемента 5 и через узел задержки на третий вход вычислител  11. После запоминани  сигн ла элементом 14 запомненные элементами 12 и 13 сигналы сбрасываютс . В следующем цикле уровень стабилизации мощности будет соответствовать запомненному элементом 14 сигналу, а на выходе вычислител  11 формируетс  сигнал, равный произведению запомненного элементом 14 сигнала и сигналов вычислителей 9 и 10, сформированных в этом цикле. В конце текущего цикла этот сигнал запоминаетс  элементом 14 и поступает на вход элемента 5 и третий вход вычислител  11. В следующем цикле уровень стабилизации мощности смещаетс  в соответствии со значением этого сигнала. Если запомненный элементом 14 пам ти сигнал, поступающий на вход порогового элемента 17, будет равен или меньше сигнала, вырабатываемого задатчиком 18, то пороговый элемент 17 срабатьгоает и вьщает команду на правку шлифовального круга. Схема устройства, реализующего второй вариант способа, по сзлцеству совпадает с указанной вьш1е схемой при замене задатчиков 7 и 8 на элементы пам ти и при подключении их входов к выходам соответственно датчиков 4 и 3 (эти св зи показаны пунктирными лини ми ) . Работа этого устройства аналогична работе указанного устройства за исключением того, что значени  Т и V определ ютс  по результатам контрол  посто нной времени и скорости съема припуска в первом цикле после правки и запоминаютс  соответственно элементами 7 и 8 пам ти до следующей правки, а реле К схемы 15 находитс  во включенном состо нии до конца втоЬого цикла после правки. В конце второго цикла реле К отключаетс  до следующей правки.

Claims (1)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛОМ ШЛИФОВАЛЬНОГО СТАНКА с периодической ^правкой шлифовального круга, заключающийся в том, что задают значение мощности, затрачиваемой на шлифование, и значение скорости съема припуска, измеряют эти параметры в каждом цикле шлифования, а при уменьшении при- пуска до заданного значения Производят выхаживание, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и производительности обработки, определяют значение постоянной времени процесса резания,соответствующее заданным условиям обработки, измеряют ее фактическое значение в процессе обработки, определяют отношение эадан. него значения постоянной времени к ее фактическому значению и отношение заданного значения скорости съема припуска к ее фактическому значению в конце этапа шлифования со стабилизацией мощности и в каждом цикле шлифования уровень стабилизации мощности устанав-З ливают равным.произведению значения мощности на отношения заданных значе· ний постоянной времени и скорости съема припуска к их фактическим эначе-1 ниям, определенным в предыдущем цикле.;

   .1166976