SU1180845A1 - Устройство стабилизации скорости резани дл токарно-винтовых станков с числовым программным управлением - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ ДЛЯ ТОКАРНО-ВИНТОВЫХ СТАНКОВ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащее пульт оператора, подключенный первым выходом к установочным входам интерпол тора и реверсивного счетчика импульсов,-а вторым выходом - к синхронизирующему входу реверсивного счетчика импульсов, входу Начало записи интерпол тора и первому входу элемента , соединенного вторым входом с управл ющим выходом интерпол тора, а выходом - с единичным входом первого триггера, подключенного нулевым входом к выходу первого дешифратора и входу Конец ввода интерпол тора , а выходом - к первому входу блока синхронизации, св занного первым выходом и вторым входом соответственно с запускающим входом и синхронизирующим выходом блока ввода, вторым выходом - с синхронизирующим входом регистра, а третьим входом - с первым выходом делител  частоты, подключенного входом к выходу генератора импульсов , а вторым выходом - к входу Опорна  частота интерпол тора, соединенного адресным входом с выходом второго дешифратора, подключенного входом к первому выходу регистра, св занного установочным входом с информационным выходом блока ввода и входом первого дешифратора , а вторьпу выходом - с информационным входом интерпол тора, подключенного выходами поперечной координаты к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчи (Л ка импульсов и к первому и второму входам усилител  шагового двигатес л , св занного третьим входом с выходом продольной координаты интер-. пол тора, и сумматор, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  и расширени  функциональных возможностей устройства, в не00 го введены первый и второй функциоо нальные преобразователи, источник 00 4 посто нного напр жени , аналого-цифровой преобразователь, первый и втосл рой цифроаналоговые преобразователи, подключенные входами соответственно к выходу реверсивного счетчика импульсов и входу. Скорость резани  интерпол тора, а выходами соответственно через первый и второй функциональные преобразователи - к первому и второму входам сумматора, соединенного третьим входом с выходом источника посто нного V напр жени , а выходом - с входом аналого - цифрового преобразовател .

Description

2. Устройство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что блок синхронизации содержит второй триггер , усилитель и элемент И, подключенный первым входом к третьему входу блока синхронизации, вторым входом - к первому входу блока

синхронизации и через усилитель к первому выходу блока синхронизации , а выходом - к нулевому входу второго триггера, соединенного единичным входом и пр мым выходом соответственно с вторым входом и вторым выходом блока синхронизации.

Изобретение относитс  к области автоматического управлени  и вычислительной техники и может быть использовано дл  программного управлени  работой токарно-винторезны станков со стабилизацией скорости резани .

Цель изобретени  - упрощение устройства, расширение его функциональных возможностей за счет расширени  значений задани  скорости резани  и уменьшение дискретности ее задани .

На фиг. 1 дана блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональнай схема блока синхронизации.

Устройство содержит пУльт 1 оператора , элемент ИЛИ 2, интерпол тор 3, реверсивньй счетчик 4 импульсов , первый триггер 5, блок 6 синхронизации, делитель 7 частоты, блок 8 ввода, регистр 9, первый дешифратор 10, второй дешифратор 11, усилитель 12 шагового двигател , генератор 13 импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь 14, первый функциональный преобразователь 15, сумматор 16, второй цифроаналоговый преобразователь 17, второй функциональньй преобразователь 18, источник 19 посто нного напр жени , аналого-цифровой преобразователь 20, блок 21 управлени  автоматической коробкой скоростей (АКС).

Блок синхронизации содержит элемент И 22, усилитель 23, второй триггер 24.

Устройство работает следующим образом.

При включении напр жени  питани  системы все элементы пам ти, вход щие в ее состав, устанавливают в

исходное состо ние. При этом триг;гер 5 устанавливают в нулевое состо ние . Затем ввод т суппорт станка в ручном режиме, задаваемом на пульте 1, в нулевую точку (первый выход), т.е. точку, относительно которой программируютс  все перемещени  суппорта станка, координаты этой точки набраны на декадных переключател х, расположенных на пульте 1, и по сигналу, формируемому в пульте 1, подготавливают систему к работе по программе. Отработку программы начинают путем формировани  в пульте сигнала Пуск, который с второго вькода пульта 1 подают на синхронизирук цие входы интерпол тора 3 и счетчика 4. При этом координаты X и Z переписьшают с выхода координат нулевой точки пульта 1 в интерпол тор 3 и счетчик 4, причем в интерпол тор 3 перепи- сывают обе координаты нулевой точки , т.е. продольную координату Z и поперечную X, а в счетчик 4 только одну поперечную координату X нулевой точки. Сигналом Пуск, который подвод т на вход единичным триггером 5 с выхода пульта 1 через элемент ИЛИ 2, перебрасьшают .триггер 5 -в единичное состо ние, разрешающее работу блока 6 синхронизации , в котором вьфабатываетс  сигнал включени  перемещени  перфоносител  в блоке 8 ввода. При движении перфоносител  на информационном вьсходе блока 8 ввода формируют построчно геометрическую, технологическую и адресную информации и подают ее в параллельном двоичном коде на установочный вход регистра 9 и вход дешифратора 10, а на синхронизирующем выходе блока 8 ввода

3

вьфабатывают синхросигналы строк, которые подают на соответствующий вход блока 6 синхронизации. По синхросигналам строк блока 6 формируют из р да импульсных последовательностей , которые формируют ,в делителе 7 из выходной частоты генератора 13 импульсов, синхросигналы записи . Эти синхросигналы записи подают с выхода блока 6 синхронизации на синхровход регистра 9, в котором пбстрочно записывают геометрическую , технологическую и адресную информацию первого кадра обрабоки .

Каждьй кадр обработки на перфоносителе заканчивают маркером конца кадра, по вление на выходе блока 8 ввода кода этого маркера дешифруес  дешифратором 10, на выходе которого при этом вырабатывают сигнал Конец ввода (КБ). Сигнал KB с выхода дешифратора 10 подают на нулевой вход триггера 5 и устанавливают, его этим сигналом в нулевое состо ние , которым блокируют работу блока 6 синхронизации. При этом на первом (запускающем) выходе блока 6 синхр|онизации формируют запрещающий сигнал , прекращающий перемещение перфоносител  в блоке 8 ввода, а на втором (синхронизирующем) выходе блока 8 ввода блокируют выработку синхросигналов записи дл  регистра 9. Таким образом, сигналом КБ Ликсируют момент окончани  процесса перезаписи информации кадра обработки с перфоносител  в регистр 9, на числовом выходе которого к этому моменту времени находитс  вс  числова  (геометрическа  и технологическа ) информаци  считанного кадра а на адресном выходе адресна  информаци  кадра. Сигнал KB с выхода дешифратора 10 подают также на вход Конец ввода интерпол тора 3, в буферную пам ть которого по этому сигналу переписьгеают всю числовую информацию с регистра 9, поступающую с его числового выхода на информационный вход интерпол тора 3, по адресам, подаваемым на адресный вход интерпол тора 3 с адресного выхода дешифратора 11, с помощью которого дешифруют адресную информацию кадра, поступающую на вход дешифратора 11 с адресного выхода регистра 9.

808454

По окончании процесса записи в буферную пам ть интерпол тора 3 информации первого кадра обработки в интерпол торе 3 формируют сигнал 5 Конец отработки кадра (КОК), за врем  которого переписывают информацию первого кадра обработки в рабочую пам ть интерпол тора 3. Сразу же после окончани  записи информации в рабочую пам ть интерпол тора 3 начинают отработку введенного кадра программы, т.е. обработку детали . Одновременно с обработкой первого кадра программы в регистр 9,

15 а затем и в освободившуюс  буферную пам ть интерпол тора 3 ввод т информацию второго кадра программы, так как сигналом КОК, который с

управл ющего выхода интерпол тора

20 3 подают через элемент ИЛИ на единичный вход триггера 5, устанавливают триггер 5 в единичное состо ние , обеспечива  этим считывание с перфоносител  второго кадра обработки. По окончании процесса отработки первого кадра программы вновь формируют сигнал КОК, после окончани  которого производ т отработку второго,кадра программы, записанного в рабочую пам ть интерпол тора 3, а в это врем  в буферную пам ть интерпол тора 3 ввод т следующий кадр обработки. Такой процесс записи информации с программоносител  в интерпол торе 3 обеспечивает непрерывную обработку детали на прот жении всей программы без остановок по кадрам. Ввод, перепись и обработку информации в интерпол тор 3 производ т по синхросигналам, которые формируют в делителе 7 из выходной частоты генератора 13 и передают с выхода делител  7 на вход Опорна  частота интерпол тора 3. По отработке введенного кадра программы в интерпол торе 3 формируют соответствующие технологические команды, которые подают на станок и производ т вычисление

0 траектории движени  режущего инструмента , подаваемую в виде числоимпульсного кода по двум каналам X (выводы +Х и -X) и Z (выходы +Z, -Z) с интерпол тора 3 на усилитель

5 12, запитьшающий шаговые приводы, перемещающие суппорт токарного станка, в резцедержателе которого укреплен инструмент. Перемещение

суппорта осуществл ют в двух направл кшщх по оси Z (вдоль обрабатываемой детали) и по оси X (поперек обрабатываемой детали) на рассто ни , пропорциональные числу импульсов на соответствующих выходах интерпол тора 3. Перемещению суппорта к центру шпиндел  соответствуют импульсы на выходах -X и -Z интерпол тора 3, а от центра шпиндел  +Х и +Z. Поскольку каждому единичному перемещению суппорта станка соответствует один импульс на выходе Z или X интерпол тора 3, то на выходе реверсивного счетчика 4, суммирующий счетный вход которого соединен с выходом +Х интерпол тора 3, а вычитающий с выходом -X интерпол тора 3, присутствует все врем  код текущего радиуса обработки детали, так как при движении суппорта в ту или другую сторону отнулевой точки по оси X на определенное количество шагов такое же количество импульсов соответственно считьгоаетс  или суммируетс  с кодом нулевой точки, от которой программируютс  и осуществл ютс  все перемещени  суппорта станка и координата X которой первоначально записана в счетчике 4 с декадных переключателей пульта 1 по сигналу Пуск, формируемому в начале отработки программы в пульте 1.

Известно, что в станках с автоматической коробкой скоростей (АКС) скорость вращени  измен етс  ступенчато и имеет р д значений, образующих геометрическую прогрессию. При этом скорость со вращени  шпиндел  может быть определена следующим образом:

Ы а - скорость вращени  шпиндел 

на нижней ступени AKCf с - коэффициент редукции АКС, равный отношению скоростей вращени  шпиндел  в смежных ступен х АКС, причем с 1 , п 1, 2, 3, ... ступень АКС

и совпадающий с ней код управлени  АКС.

Скорость вращени  шпиндел  может быть также определена из скорости резани  V, которой  вл етс  скорост перемещени  точки соприкосновени  обрабатываемого издели  с резцом .

по отношению к нему, и радиуса обработки R:

V

Совместное решение двух уравнений, определ ющих скорость вращени  шпиндел  со , относительно п дает

log с V - lOReR + А,

п

где А (-loRj. а +1) и  вл етс  посто нной , завис щей от конструкции АКС, т.е. величины скоростей в ступен х АКС.

В соответствии с последним алгоритмом и работает устройство стабилизации скорости резани . С выхода счетчика 4 код радиуса обработ ки издели  подают на цифроаналоговый преобразователь 14, где его преобразуют в напр жение, а затем логарифмируют по основанию с помощью функционального преобразовател  15. Выходное напр жение преобразовател  15 подвод т к одному из входов сумматора 16, на другой вход которого подключают преобразованньй в напр жение с помощью цифроаналогового преобразовател  17 и функционального преобразовател  18 таким же образом , как описано вьш1е, код заданной скорости резани , формируемый на выходе Скорость резани  интерпол тора 3 во все врем  обработки детали в данном кадре. На третий вход сумматора 16 прикладьгоают выходное напр жение от источника 19 посто нного напр жени , равное посто нной А, определ емой конструкцией АКС. С помощью сумматора 16 осуществл ют алгебраическое суммирование в соответствии с последним выражением, определ ющим п сигналов , поступающих на его входы. Выходное напр жение сумматора 16 преобраззпот в двоичньй код с помощью аналого-цифрового преобразовател  20, с выхода которого код поступает на блок 21 управлени  АКС дл  управлени  включением той или иной ее ступени при изменении радиуса обработки R. Таким образом, при изменении радиуса обработки R измен етс  и код управлени  АКС п и, следовательно, и ступень скорости АКС .При этом измен етс  скорость вращени  шпиндел W, осуществл   стабилизацию скорости резани  /.

В качестве кода скорости резани  в устройстве стабилизации ис7

пользуетс  код задани  скорости вращени  шпиндел , причем на цифроаналоговом преобразователе 17 подаютс  все его разр ды. Это обеспечивает полное использование возможностей устройства ЧПУ дл  задани  скорости резани  и позвол ет снизить дискретность в ее задании.

Примен емые в устройстве стабилизации скорости резани  цифроаналоговые преобразователи 14 и 17 могут быть выполнены по схеме резистивной матрицы, содержащей только посто нные резисторы, так как разр дность кодов, преобразуемых ими, не превышает 9. В качестве же функциональных преобразователей 15 и 18, производ щих операцию логарифмировани  , могут быть применены диодные функциональные преобразователи , выполненные на одном операционном усилителе, причем при погрешности логарифмировани  пор дка 0,5% они должны содержать всего 3-4 диодных  чейки. В качестве аналого-цифрового преобразовател  20 можеТ быть использован любой простейший преобразователь, так как ег выходной код имеет разр дность равную 4, .что обеспечивает включение 16 ступеней скорости АКС, а на практике АКС с числом ступеней более 9 (при этом аналого-цифровой преобразователь 20 имеет всего 3 разр да) примен ютс  весьма редко.

Предлагаемое устройство значительно проще, а следовательно, технологичнее , дешевле и надежнее известной системы, при прочих равных технических характеристиках. Кроме

808458

того, устройство позвол ет снизить шероховатость обработанной поверхности в центральных участках деталей до двух раз за счет поддержани  посто нной скорости резани  при лйбых значени х радиуса обработки. При этом возможно получение однородной по шероховатости поверхности торцовых и фасонных поверхностей за меньшее количество проходов, что позвол ет снизить, машинное врем  обработки издели , а -следовательно , увеличить производительность работы оборудовани . Положительный эффект предлагаемого устройства достигаетс  при работе устройства ЧПУ со стандартными программами, без увеличени  их объема или сложности, причем дол 

20 ручных операций при обслуживании комплекса устройства ЧПУ - станок не увеличиваетс  и не усложн етс .

Предлагаемое устройство может быть использовано в составе любых устройств ЧПУ, так как не требует установки специальных дополнительных датчиков, а использует уже имеющуюс  в любом устройстве ЧПУ информацию. Поскольку предлагаемое устройство не усложн ет кинематики станка, не вводит в нее никаких новых узлов и деталей, а выполн етс  полностью в электронной части устройства ЧПУ с небольшим количеством стыковочньк точек, то это позвол ет легко модернизировать уже существующее оборудование с минимальным временем просто , необходимымJ дл  модернизации.

Фиг.1

8

Фиг.2

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ ДЛЯ ТОКАРНО-ВИНТОВЫХ СТАНКОВ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащее пульт оператора, подключенный первым выходом к установочным входам интерполятора и реверсивного счетчика импульсов,-а вторым выходом - к синхронизирующему входу реверсивного счетчика импульсов, входу Начало записи интерполятора и первому входу элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с управляющим выходом интерполятора, а выходом - с единичным входом первого триггера, подключенного нулевым входом к выходу первого дешифратора и входу Конец ввода интерполятора, а выходом - к первому входу блока синхронизации, связанного первым выходом и вторым входом соответственно с запускающим входом и синхронизирующим выходом блока ввода, вторым выходом - с синхронизирующим входом регистра, а третьим входом - с первым выходом делителя частоты, подключенного входом к выходу генератора импульсов, а вторым выходом - к входу Опорная частота интерполятора, соединенного адресным входом с выходом второго дешифратора, подключенного входом к первому выходу регистра, связанного установочным входом с информационным выходом блока ввода и входом первого дешифратора, а вторым выходом - с Информационным входом интерполятора, подключенного выходами поперечной координаты к вычитающему и сумми- _с рующему входам реверсивного счетчи- 8 ка импульсов и к первому и второму входам усилителя шагового двигателя, связанного третьим входом с выходом продольной координаты интер-;. полятора, и сумматор, отличающееся тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей устройства, в него введены первый и второй функциональные преобразователи, источник постоянного напряжения, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, подключенные входами соответственно к выходу реверсивного счетчика импульсов и входу. Скорость резания интерполятора, а выходами соответственно через первый и второй функциональные преобразователи - к первому и второму входам сумматора, соединенного третьим входом с выходом источника постоянного напряжения, а выходом - с входом аналого - цифрового преобразователя.

   SU ..,1180845 • 1180845
2. 2. Устройство по π. 1, о т л и-, чающееся тем, что блок синхронизации содержит второй триггер, усилитель и элемент И,' подключенный первым входом к третьему входу блока синхронизации, вторым входом - к первому входу блока синхронизации и через усилитель к первому выходу блока синхрониза ции, а выходом·- к нулевому входу второго триггера, соединенного единичным входом и прямым выходом соответственно с вторым входом и вторым выходом блока синхронизации