SU1205130A1 - Adaptive control device for metal-cutting machine tool - Google Patents

Adaptive control device for metal-cutting machine tool Download PDF

Info

Publication number
SU1205130A1
SU1205130A1 SU843783357A SU3783357A SU1205130A1 SU 1205130 A1 SU1205130 A1 SU 1205130A1 SU 843783357 A SU843783357 A SU 843783357A SU 3783357 A SU3783357 A SU 3783357A SU 1205130 A1 SU1205130 A1 SU 1205130A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
power
input
output
temperature
main drive
Prior art date
Application number
SU843783357A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Коробко
Михаил Иванович Коваль
Original Assignee
Ульяновское Головное Специальное Конструкторское Бюро Тяжелых И Фрезерных Станков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ульяновское Головное Специальное Конструкторское Бюро Тяжелых И Фрезерных Станков filed Critical Ульяновское Головное Специальное Конструкторское Бюро Тяжелых И Фрезерных Станков
Priority to SU843783357A priority Critical patent/SU1205130A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1205130A1 publication Critical patent/SU1205130A1/en

Links

Landscapes

  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматического управлени  и позвол ет повысить используемую эффективную мощность электродвигател  главного привода (ЭГП) и производительность обработки за счет использовани  свойства электродвигател  работать некоторое врем  с перегрузкой по мощности без перерьта.1 Заданна  максимальна  мощность резани  в системе: задатчик 1 мощности - первый элемент 2 сравнени  - регул тор 3 мощности- блок 4 ограничени  подачи - привод 5 подачи - объект 6 управлени  - ЭГП 7 - датчик 8 мощности - первый усшш- тель 9 - датчик 10 температуры - второй усилитель 11 - второй элемент 12 сравнени  - регул тор 13 температуры - задатчик 14 температуры регулируетс  в зависимости от величины разности температуры нагрева ЭГП и установленной задатчи- ком 14 допустимой его температуры. При увеличении температуры до допустимого уровн  устройство уменьшает мощность резани  (МР) до номинальной . Через врем , задаваемое регул тором 13, ЭГП охла адаетс  и МР устанавливаетс  максимальной. 1 3. п.ф-лы,4 ил. с б (Л :л 00The invention relates to the field of automatic control and allows to increase the used effective power of the main drive electric motor (EGP) and processing performance by using the property of the electric motor to work for some time with power overload without stalling. 1 Specified maximum cutting power in the system: setpoint 1 power - first Comparison element 2 - power regulator 3 - feed restriction block 4 - feed drive 5 - control object 6 - EGP 7 - power sensor 8 - first limit switch 9 - sensor IR 10 temperature — the second amplifier 11 — the second element 12 of the comparison — the temperature controller 13 — the temperature setpoint 14 is controlled depending on the difference in the temperature of the EGP heating and its permissible temperature set by the setting unit 14. As the temperature increases to an acceptable level, the device reduces the cutting power (MR) to nominal. After a time set by regulator 13, the EGP is cooled and the MP is set to maximum. 1 3. п.ф-л, 4 Il. with b (L: l 00

Description

Изобретение относитс  к автоматическому управлению и регулированию , в частности к адаптивному управлению металлорежущими станками.This invention relates to automatic control and regulation, in particular to adaptive control of cutting machines.

Цель изобретени  - повышение использовани  эффективной мощности электродвигател  главного привода и повьшение производительности обработки .The purpose of the invention is to increase the use of the effective power of the main drive motor and increase the processing capacity.

На фиг.1 изображена функциональ- па  схема устройстваj на фиг.2 - диаграммы работы устройства; на фиг.З - техническа  реализаци  регул тора температуры/ на фиг.4 - диаграмма его работы.Figure 1 shows the functional diagram of the device j in figure 2 - diagrams of the operation of the device; FIG. 3 shows the technical implementation of the temperature regulator / FIG. 4 is a diagram of its operation.

Устройство адаптивного управлени металлорежущим станком (фиг.1) QQAepsMT задатчик 1 мощности, пер- дый элемент 2 сравнени , регул тор 3 мощности, блок 4 ограничени  по- дачи, регулируемый привод 5 подачи, объект 6 управлени , главный привод 7, датчик 8 мощности, первьй усилитель 9, датчик 10 температуры, второй усилитель 11, второй элемент 12 сравнени , регул тор 13 температуры , задатчик 14 температуры.Adaptive control device for cutting machine (Fig. 1) QQAepsMT power setting device 1, first comparison element 2, power controller 3, feed limiting unit 4, adjustable feed drive 5, control object 6, main drive 7, power sensor 8 The first amplifier 9, the temperature sensor 10, the second amplifier 11, the second comparison element 12, the temperature controller 13, the temperature setpoint 14.

Регул тор 13 температуры (фиГоЗ) содержит операционный усилитель 15, первый конденсатор 16, диод 17, по- тенциометр 18, первый резистор 19, нуль-орган 20, второй резистор 21, второй конденсатор 22, первый эле- мент И-НЕ 23, второй элемент И-НЕ 24, реле 25, нормально разомкнутый контакт 26.The temperature controller 13 (FIGURE 3) contains an operational amplifier 15, a first capacitor 16, a diode 17, a potentiometer 18, a first resistor 19, a zero-body 20, a second resistor 21, a second capacitor 22, the first element IS-HE 23, the second element is AND 24, relay 25, normally open contact 26.

Кроме того, обозначены N,., и N - заданна  и фактическа  мощность резани  (эффективна  мощность электродвигател ),In addition, N,., And N are the specified and actual cutting power (effective motor power),

ft.N-NorN - рассогласование контура регулировани  мощности резани ,ft.N-NorN - mismatch of the cutting power control loop,

NH и Ngon NH - номинальна  и предельно допустима  мощность нагрузки электродвигател ,NH and Ngon NH - nominal and maximum allowable load power of the electric motor,

Л- коэффициент допустимой перегрузки электродвигател L - coefficient of permissible motor overload

Mjjj- (-  уставка допустимой мощности нагрузки электродвигател  по технологическим услови м;Mjjj- (- the setpoint of the permissible power of the load of the electric motor according to the technological conditions;

S и Sgon - текуща  подача и предельно допустима  подача подвода инструмента и детали;S and Sgon - the current feed and the maximum allowable feed tool and parts;

-ILS - длительность цикла, lep и Ь-,ц - длительность чисто вой и черновой обработки в цикле,;-ILS - cycle duration, lep and L-, q - duration of clean and rough processing in the cycle ,;

icu. и t-c«.u врем  смены инструмента и инструмента с деталью;icu and t-c ".u tool change time and tool with the part;

5five

n 5 n 5

5five

00

5five

00

302302

Q, Qgon и QOJ. - текуща  допустима  температура нагрева электродвигател  и температура окружающей среды;Q, Qgon and QOJ. - current permissible temperature of heating of the electric motor and ambient temperature;

Л0-8доп-0 - рассогласование кон- тура стабилизации темпер атуры нагрева электродвигател ;L0-8dop-0 - misalignment of the contour of stabilization of the heating temperature of the electric motor;

9но - петл  гистерезиса нуль- органа .9no - null organ hysteresis loop.

Упрощенный цикл обработки детали состоит (фиг.2) из чернового резани , смены инструмента -CU. (ЧИСТОВОГО t-Luc резани , смены инструмента и детали loua- Дл  достижени  наибольшей производительности обработку в черновом режиме ведут с максимально возможной мощностью резани  (эффективной мощностью электродвигател  главного привода). Этому соответствует съем наибольшего сечени  стружки и наибольша  рабоча  подача. Чистовой проход по технологическим соображени м (чистота и шероховатость поверхности , прочность инструмента, точность обработки) осуществл ют с меньшей мощностью резани , чем при черновом режиме.The simplified part machining cycle consists (figure 2) of rough cutting, tool change -CU. (CHRISTING t-Luc cutting, tool and part change loua- In order to achieve the highest productivity, the processing in draft mode is carried out with the maximum possible cutting power (effective power of the main drive electric motor.) Considerations (cleanliness and surface roughness, tool strength, machining accuracy) are carried out with a lower cutting power than in draft mode.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В исходном состо нии задатчи- ком 14 (фиг.1) устанавливаетс  допустима  температура 0аоп нагрева электродвигател  главного привода 7. В начале работы температура этого двигател , измер ема  датчиком 10, равна температуре окружающей средД) QOC и намного меньше 9gon-. Положительна  разность д0-9доп-б выхода элемента 12 сравнени  полностью открывает регул тор 13 температуры, и на его выходе устанавливаетс  напр жение, пропорциональное Мйоп ЯМн где Л 1,3 + 2,0 в зависимости от типа двигател .In the initial state, the setting unit 14 (figure 1) sets the permissible temperature 0a to the heating of the electric motor of the main drive 7. At the beginning of operation, the temperature of this engine, measured by sensor 10, is equal to the ambient temperature QOC and much less than 9gon-. The positive difference d0-9 dop-b of the output of the comparison element 12 fully opens the temperature regulator 13, and a voltage proportional to Myop NMN where L 1.3 + 2.0 depending on the type of engine is set at its output.

Задатчиком 1 дл  конкретного режима обработки устанавливаетс  величина задаваемой мощности резани  NO (фиг.З)о Задатчик 1 представл ет собой делитель с переменным передаточным коэффициентом К подаваемого на него выходного напр жени  регул тора 13 температуры. Передаточньй коэффициент К измен етс  в пределах 0-1. Дл  черновых режимов обычно К 1 и, следовательно , в исходном состо нии дл  фиг.2 No,-KMgon J н-В блоке 4Unit 1 for a specific processing mode sets the value of the specified cutting power NO (Fig. 3). Unit 1 is a divider with a variable transfer coefficient K supplied to it by the output voltage of temperature regulator 13. The gear ratio K varies from 0-1. For draft modes, usually K 1 and, therefore, in the initial state for Figure 2, No, -KMgon J n-In block 4

ограничени  устанавливаетс -допустима  подача Soon подвода инструмента к детали.the limit is established — the supply of tool supplying Soon to the part is permissible.

При пуске устройства в работу напр жение задатчика 1 (фиг.1) проходит через элемент 2 сравнени , регул тор 3 мощности и вызывает перемещение приводом 5 подачи инструмента к детали с подачей В момент i касани  инструмента с деталью нагружаетс  электродвигатель главного привода 7, и на второй вход элемента 2 сравнени  поступает сигнал, пропорциональный мощности нагрузки двигател  главного привода. Выходной сигнал элемента 2 сравнени , пропорциональный разности uN-IMci-N, устанавливает такую подачу S, котора  обеспечивае загрузку электродвигател  главного привода до заданной величины Мо-АМн и с некоторой допустимой ошибкой регулировани . Вследствие глубины И ширины обработки, твердости материала заготовки, износа инструмента подача непрерывно измен етс , стабилизиру  загрузку электродвигател  на заданном уровне (фиг.2).When the device is put into operation, the voltage of the setting device 1 (Fig. 1) passes through the reference element 2, the power regulator 3 and causes the drive 5 to move the tool to the workpiece with the feed. At the moment i touches the tool with the workpiece, the main drive motor 7 is loaded, and The second input of the reference element 2 is proportional to the load power of the main drive motor. The output signal of the comparison element 2, proportional to the difference uN-IMci-N, establishes such a supply S, which ensures the loading of the main drive electric motor to a given value Mo-AMn and with some allowable adjustment error. Due to the depth And width of processing, the hardness of the material of the workpiece, the wear of the tool, the feed is continuously changing, stabilizing the loading of the electric motor at a given level (Fig. 2).

Двигатель главного привода 7 под действием нагрузки N:N(,( начинает нагреватьс . При этом с точки зрени  теплового состо ни  двигател  возможны два режима работы устройства . В первом (фиг.2с1) длительност обработки в черновом проходе с максимально возможной нагрузкой, равной Л Цц такова, что температура двигател  не успевает достигнуть допустимого значени  Soon-В этом случае выходной сигнал элемента 12 сравнени  все врем  положительный (uQ 9 ), регул тор температуры не измен ет своего состо ни , и процес управлени  протекает, как показано на фиг.2а.The motor of the main drive 7 under the action of the load N: N (, begins to heat up. In this case, from the point of view of the thermal state of the engine, two modes of operation of the device are possible. In the first (fig.2c1) processing time in the roughing pass with the maximum possible load, The center temperature is such that the engine temperature does not have time to reach the allowable value Soon-In this case, the output signal of the comparison element 12 is always positive (uQ 9), the temperature controller does not change its state, and the control process proceeds, as shown in FIG. .2a.

После окончани  чернового проход при смене инструмента (интервал времени -tcu, на фиг.2) двигатель несколько охлаждаетс . После чистового прохода с уставкой мощности двигатель оп ть нагреваетс , но его температура по-прежнему не достигает предельной Ojon. После окончани  чистового прохода следует интервал icyn смены инструмента и детали, в течение которого двигатель- оп ть охлаждаетс .After the end of the roughing pass, when the tool is changed (time interval -tcu, in FIG. 2), the engine is somewhat cooled. After the finishing pass with the power setpoint, the engine is again heated, but its temperature still does not reach the limit Ojon. After the end of the finishing pass, the interval icyn of the tool and part change, during which the engine is again cooled, follows.

Во втором режиме (фиг.2() длительность обработки с максимальноIn the second mode (figure 2 (), the processing time with

1205130412051304

возможной нагрузкой NO-1Ipossible load NO-1I

Н H

такова.that is.

что двигатель в какой-то момент iц нагреваетс  до предельно допустимой температуры Qgon. В этом случае выходной сигнал элемента 12 сравнени  становитс  равным нулю или принимает отрицательное значение (л 6 0)| и регул тор 13 температуры уменьшает свое выходное на0 пр жение до величины, эквивалентной Нц-С этого момента установка No-Nn i и электродвигатель главного привода работает с номинальной нагрузкой, а его температура не возрастает вы5 ше предельно допустимой.that the engine is heated at some point in time to the maximum allowable temperature Qgon. In this case, the output signal of the comparison element 12 becomes equal to zero or takes a negative value (l 6 0) | and the temperature controller 13 reduces its output voltage to a value equivalent to Nc-From this point on, the No-Nn i installation and the main drive motor operate at a nominal load, and its temperature does not increase above the maximum permissible.

Более подробно временна  диаграмма работы устройства дл  второго режима рассмотрена на фиг.4.The timing of the operation of the device for the second mode is described in more detail in FIG. 4.

Б исходном состо нии при черно0 вом резании (когда выбрана наибольша  уставка мощности Nj No;) на выходе нуль-органа 20 с гистерезисом (фиг.З) имеетс  нулевой потенциал , а на выходе формирующей це5 пи на элементах И-НЕ 23 и 24 - логическа  единица, от которой включено реле 25 (элемент 24 - с активным выходом).Делителем 18 (резистор 19 зашунтирован) выставлен уровень ограничени  регул тора 13 и соответствующий 1К)к.In the initial state, when black cutting (when the power setting Nj No is selected the highest;) the output of the null organ 20 with hysteresis (Fig. 3) has a zero potential, and the output of the forming circuit on the AND-NE 23 and 24 elements the logical unit from which the relay 25 is turned on (element 24 is with the active output). Divider 18 (bypass resistor 19) is set to limit the level of regulator 13 and the corresponding 1K) to.

При увеличении температуры б до допустимого уровн  бооп срабатьгоаетWith increasing temperature b to an acceptable level, boop works

оabout

нуль-орган 20, и при помощи формирующей цепи 23 и 24 реле 25 отключаетс  на врем , определ емое параметрами резистивно-емкостной цепи 21 и 22. При этом уровень ограничени  регул тора 13 мен етс  от J-Nn до NH (фиг.4). После выдержки времени реле 25 вновь включаетс , шунтирует своим контактом 26 резистор 19, и уровень ограничени  вновь становитс  равным J.Kn однако вследствие разр да емкости 16 через диод 17 во врем  выключени  реле 25 выходной сигнал NO регул тора 13 соответствует Мн - В дальнейшем этот сигнал регулируетс  по интегральному закону, обеспечива  © - Qfon при измен ющихс  внешних услови х. Например , пунктирна  крива  на фиг.4 с момента времени 4 соответствует ухудшению условий охла щени  двигател , повьшгению температуры окружаю- 5 щей среды 0ос и т.д.the null organ 20, and using the forming circuit 23 and 24, the relay 25 is turned off for a time determined by the parameters of the resistive-capacitive circuit 21 and 22. In this case, the limit level of the regulator 13 varies from J-Nn to NH (Fig.4) . After a delay, the relay 25 is turned on again, the resistor 19 is shunted by the contact 26, and the limiting level becomes equal to J.Kn however, due to the discharge of the capacitor 16 through the diode 17 during the switching off of the relay 25, the output signal of the regulator 13 corresponds to M the signal is governed by an integral law, providing © - Qfon under varying ambient conditions. For example, the dotted curve in FIG. 4 from time 4 corresponds to a deterioration in the engine cooling conditions, a decrease in the ambient temperature 0 ° C, etc.

После окончани  чернового.резани  (момент ij на фиг.4) двигатель охлаждаетс . Б момент i нуль-органAfter completion of the rough cut (time ij in Fig. 4), the engine is cooled. B moment i null body

00

5five

00

5five

00

возвращаетс  в исходное состо ние и вновь готов к новому циклу черно- вого резани  (если оно предусмотрено технологией обработки).returns to its original state and is again ready for a new black cutting cycle (if it is provided by the processing technology).

На фиг.2 дл  сравнени  штрих- пунктирной линией показан процесс управлени  обработкой в черновом режиме в известной системе управлени  Как видно, в этом случае эффективна мощность резани  не превьшзает NM и, следовательно, в устройстве за счет повьшени  мощности резани  в черновых режимах до Nn имеет место пропорциональное увеличение рабочей подачи S , сокращение машинного времени и, соответственно, повышение производительности обработки.2, for comparison, the dash-dotted line shows the process control process in draft mode in the known control system. As can be seen, in this case the effective cutting power does not exceed NM and, therefore, in the device, by increasing the cutting power in draft modes to Nn place a proportional increase in the working feed S, reducing machine time and, accordingly, improving processing performance.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula 1 . Устройство адаптивного управлени  металлорежущим станком, содержащее блок ограничени  подачи и последовательно подключенные задат- чик мощности, первый элемент сравнени , регул тор мощности, регулируемый привод подачи, объект управлени , главный привод, датчик мощности и усилитель, подключенный к второму входу первого элемента сравнени , а выход блока ограничени  подключен к второму входу регул тора мощйЪсти, отличающеес  тем, что, с целью повышени  использовани  эффективной мощности электродвигател  главного привода и повьшени  производительности обработки, в него введены защатчик температуры и последовательно подключенные датчик температуры, св занный с главным приводом, второй усилитель, второй элемент сравнени , J регул тор температуры, выход которого подключен к входу задатчика мощности , а выход задатчика температуры подключен к второму входу второго элемента сравнени .one . An adaptive control of the cutting machine, containing a feed restriction unit and serially connected power setting, first comparison element, power regulator, adjustable feed drive, control object, main drive, power sensor and amplifier connected to the second input of the first comparison element, and the output of the limiting unit is connected to the second input of the power controller, characterized in that, in order to increase the utilization of the effective power of the main drive electric motor and power processing capacity, a temperature ramp and serially connected temperature sensors connected to the main drive, a second amplifier, a second reference element, a J temperature controller, the output of which is connected to the power setting input and a temperature setting output connected to the second input of the second element compare. 00 2. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что регул тор температуры выполнен в виде интегрирующего операционного усилител ,2. The device according to claim 1, characterized in that the temperature controller is designed as an integrating operational amplifier, 5 вход которого подключен к первому выходу второго элемента сравнени  и к аноду диода, а выход - к входу задатчика мощности и к первому крайнему выводу потенциометра, средний5 whose input is connected to the first output of the second reference element and to the diode anode, and the output to the input of the power setting device and to the first extreme terminal of the potentiometer, the middle 0 вьшод которого подключен к катоду диода, а второй крайний вывод через первый резистор - к отрицательному полюсу источника питани , последовательно включенные первый элемент0 the output of which is connected to the cathode of the diode, and the second end of the output through the first resistor to the negative pole of the power source, the first element in series 5 И-НЕ, второй резистор и конденсатор , а также последовательно вклю- ченные нуль-орган, второй элемент И-НЕ и реле, вход нуль-органа подключен к второму выходу второго5 AND-NOT, the second resistor and capacitor, as well as sequentially included null-organ, the second element of IS-NOT and the relay, the input of the null-organ is connected to the second output of the second 0 элемента сравнени , второй вывод обмотки реле - к положительному полюсу источника питани , первый и второй входы первого элемента И-НЕ подключены к первому входу второго0 comparison element, the second output of the relay coil - to the positive pole of the power source, the first and second inputs of the first element are NOT connected to the first input of the second элемента И-НЕ, второй вход которого- подключен к конденсатору, второй вход которого подключен к отрицательному полюсу источника питани , первый резистор зашунтирован element NAND, the second input of which is connected to a capacitor, the second input of which is connected to the negative pole of the power source, the first resistor is bypassed нормально разомкнутым контактом реле.normally open relay contact. Режим 1Mode 1 ЛМLM /i/yj«t / i / yj "t NN пP .i.i доп.additional 2 2 ГR LLLl т.t. ftft осwasp f-HttV.f-HttV. а)but) S)S) .Z.Z
SU843783357A 1984-08-25 1984-08-25 Adaptive control device for metal-cutting machine tool SU1205130A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843783357A SU1205130A1 (en) 1984-08-25 1984-08-25 Adaptive control device for metal-cutting machine tool

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843783357A SU1205130A1 (en) 1984-08-25 1984-08-25 Adaptive control device for metal-cutting machine tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1205130A1 true SU1205130A1 (en) 1986-01-15

Family

ID=21135739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843783357A SU1205130A1 (en) 1984-08-25 1984-08-25 Adaptive control device for metal-cutting machine tool

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1205130A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 645127, кл. G 05 В 19/38, 1977. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4574226A (en) Method and apparatus for controlling an electric motor the rotational speed of which is automatically reduced in no-load idling operation
US4375051A (en) Automatic impedance matching between source and load
US4208256A (en) Fluid pumping control method and apparatus for machine tools
CA1058724A (en) Sequence controller
SU1205130A1 (en) Adaptive control device for metal-cutting machine tool
US3590317A (en) Electrical discharge machining pulse current control apparatus
US4072889A (en) Electronically stabilized feeder device for the supply of DC current
SU272416A1 (en) SYSTEM OF STATIC MANAGEMENT OF THE SIZE OF THE HANDLED PRODUCTS '' '' * ^ -
SU645127A1 (en) Device for adaptive control of multispindle machine tool
SU921823A1 (en) Internal grinding machine control method
US6967303B2 (en) Electrical discharge machine
SU1276483A1 (en) System for adaptive control of grinder
SU650782A1 (en) Lathe automatic control system
SU1594500A1 (en) Programmable temperature control
SU742108A2 (en) Adaptive control system of gear-hobbing machine
SU931379A1 (en) Cutting temperature adaptive control apparatus
JPS5847567A (en) Electric power source for welding
SU1667031A1 (en) Thermoelectric system for regulating temperature
SU952555A1 (en) Method of automatic control of infeed grinding process
SU484977A1 (en) Method of automatic adjustment for optimum grinding mode
SU1367172A2 (en) Power regulator for multiphase arc furnace
SU1311913A1 (en) Grinding method
SU1509237A1 (en) Control device for grinder
SU834673A1 (en) Machine-tool adaptive control device
SU1500995A1 (en) Method of limiting vibration of process system