SU1316800A1 - Способ управлени рабочим циклом поперечной подачи при шлифовании и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области машиностроени  и станкостроени  и может быть применено дл  автоматизации внутри шлифовальных, круг- лошлифовальных и желобошлифовальных станков в массовом и крупносерийном производстве. Целью изобретени   вл етс  повьш1ение точности обрабатываемых деталей и производительности шлифовальных станков за счет того, что управление режимами обработки осуществл ют в зависимости от численных значений математического ожидани  и дисперсии посто нной времени процесса шлифовани . Дл  этого припуск, при котором вьщают команды на переключение скоростей подачи с черновой на чистовую, а также на правку шлифовального круга, устанавливают в зависимости от численных значений математического ожидани  и дисперсии посто нной времени процесса шлифовани , а припуск, при котором выдают команду на переключение с чистовой подачи на выхаживание, устанавливают в зависимости от величины математического ожидани  посто нной времени процесса шлифовани , 2 с. и I з.п. ф-лы, 3 ил. (Л со Ф 00

Description

11

Изобретение относитс  к машиностроению и станкостроению и может быть применено дл  автоматизации внутришлифовальных, круглошлифоваль- ньгх и желобоишифовальных станков в массовом и крупносерийном производстве .

Целью изобретени   вл етс  повы- шение точности обрабатьшаемых деталей и производительности шлифовальных станков за счет того, что управление режимами обработки осуществл ют в зависимости от численных значений математического ожидани  и дисперсии посто нной времени процесса шлифовани .

На фиг. 1 приведены графики из- менен й  скоростей поперечной подачи Sn Ч:л с-г функции текущего припуска S .и изменени , скоростей съема металла (S) в пределах: одного рабочего цикла обработки деталей, по сн ющие принципы организации способа управлени  рабочим циклом поперечной подачи. Точками 1-23 обозначены характерные точки фазовых траекторий . На фиг. 2 приведена блок-схема устройства, реализующа  предлагаемый способ за счет автоматических коректировок значений припуска S, , при котором происходит переключение скоростей поперечной подачи с черновой VP, на чистовую V,, припуска S, при котором производ т переключение с режима чистовой подачи на выхаживание и момента вывода шлифовального круга на правку в соответствии с расчетными значени ми математического ожидани  ,| и дисперсии D Тру, определ емыми по малой выборке (3-5 об работанных деталей).

На фиг. 3 - принципиальна  электрическа  схема вычислительного устройства , осуш;ествл ющего расчет математического ожидани  и дисперсии на основе поступающей на. его вход информации о значении текущего припуска S(t).

Уровень скорости черновой подачи Vj,, определ   производительность шлифовального оборудовани , как правило , ограничиваетс  стойкостью шлифовального круга, но в р де случаев и предельными значени ми упругой деформации системы СПИД, уровнем вибраций или другими факторами.

Дл  конструктивного упрощени  устройства дл  реализации гфедлагаемого способа управлени  и придани  ему

02

универсальности уровни скоростей черновой Vj, и чистовой V,, подачи прин ты неизменными. Корректируютс  же, автоматически перестраиваютс  значени 

припусков S, и S , при которых производ т переключение скоростей соответственно с черновой на чистовую подачу и с режима чистового .шлифовани  на режим выхаживани  по результатам

обработки статистических данных о значении посто нной времени объек- та Т,у .

Как известно, величина Т носит случайный характер, поэтому использование информации о ее величине должно основыватьс  не на текущих значени х , а на статистических оценках - математическом ожидании и дисперсии D Т(,ц , определ емых в первом

приближении по малой выборке (в 3-5 деталей).

Функциональную св зь текущего припуска S и математического ожидани  посто нной времени можно

получить из следующего известного соотношени  :

- 5„Чр+Ч„М Т„ J l -ехр (- й-f- ,

оу

(1)

где Sj, - начальный припуск;

tg - врем , затраченное на врезание шлифовального круга до скорости съема металла

v,v,;

t - текущее врем . Из этого уравнени  можно найти приближенные значени  дл  разброса абсолютной величины припуска

.У5„.,,- . (2)

Соотношение (2) позвол ет также установить закономерность корректировки припуска s на черновую обработку .

Статистические оценки М Тд,, и D TOI,J используютс  в способе дл  формировани  рабочего цикла, а в устройстве - дл  организации команд на

переключение скоростей подачи и ко- анды на вывод шлифовального круга на правку.

Исследовани ми установлено, что математическое ожидание посто нной

вре1чени , зависит также и от лительности процесса щлифовани  между двум  плавками. Сразу же после правки круга наблюдаетс  в течение 0,5-1,5 с некоторое снижение посто н3

ной времени М за счет приработки зерен -круга, их частичного выкра . шивани  и т.п. физико-механических  влений. Затем в течение 2-5 с процесс протекает стабильно, в установившемс  режиме работы шлифовального круга, при неизменном значении ,, и, наконец, режуща  способность круга-начинает ухудшатьс , примерно по экспоненциальному закону . Соответственно и значение мат- ожидани  посто нной времени начнет во времени t возрастать по закону экспоненты:

, иск;; Г

л1

где -х - коэффициент, характеризующий физико-химические свойства металла обрабатываемой детали и шлифовального круга, а также режим обработки; I - жесткость упругой системь

шлифовального станка; - математическое ожидание- значени  режущей способности шлифовального круга дл  установившегос  режима его работы .

Уровень повышени  посто нной времени М TQ,, можно ограничить некоторым допустимым значением м Точ1доп) при котором обработка очередной де- тали приостанавливаетс  и круг выво- дитс  на правку. Заметим, что правка круга всегда производитс  между двум  соседними рабочими циклами, а число циклов между правками корректируетс  в зависимости от численных значений (, и .

Способ управлени  рабочим циклом поперечной подачи легко у снить путем рассмотрени  графиков, приведен- ньпс на фиг. 1 . Цикл обработки детали включает в себ  четьфе этапа: врезание круга в деталь, черновое и чистовое шлифование, выхаживание. Лини  (S) характеризует предельно допустимый этап снижени  скорости съема металла по услови м отсут- стви  прижогов и раздел ет области бесприжоговой обработки и обработки с прижогом (она заштрихована). Врезание круга в деталь ведетс  со скоростью быстрого подвода ,Vj, на участке 1-2-3 графика Vj,f(S). Когда скорость съема металла V(S) (участок 1-9) достигает численного значени  V,Vf,, то переключают ско31

68004

рость поперечного суппорта с быстрого подвода Vg на рабочую черновую подачу Vj, (участок 3-4) . За врем  врезани  tg, снимаетс  кака -то часть

г припуска Sgp. Далее идет чернова  обС1

) .

работка с посто нной скоростью V (участок 4-5), при этом скорость съема припуска также будет примерно посто нной . При припуске S, производ т

fO переключение скоростей поперечного суппорта с черновой V. на чистовую V(.j (участок 5-6) , и далее обработку ведут при посто нном значении ско- рости V(. (участок 6-7). При припуске

J5 S поперечную подачу прекращают (участок 7-8). Участок 9-10 и 10-11 показывает изменени  скорости съема припуска . Начинают процесс выхаживани , при котором металл снимаетс  за счет

20 сил упругого деформировани  в системе СПИД по кривой 11-12, близкой к экспоненте. Значение скорости съема металла в конце обработки устанавливают исход  из требований обеспече25 ни  шероховатости поверхности дета- ли. При сн тии всего припуска () даетс  команда на прекращение обработки - быстрый отвод круга от детали . Если из-за изменени  режущей спо3Q собности круга или его физико-механических свойств произойдет изменение, в частности увеличение посто нной времени объекта управлени  N(1 ) то процесс изменени  скорости съема металла (S) будет протекать в соответствии с кривой 1-13-10-14-15 и в конце обработки будет характери35

зоватьс  скоростью съема припуска м кон ЧА хои Видно, что скорость съе- ма металла на участке фазовой траектории 10-14-15 входит в область прижогов , что приведет к браку обрабатываемой детали по этому показателю качества.

Скомпенсировать отрицательное воздействие вариаций посто нной времени можно путем коррекции момента переключени  скоростей с черновой подачи на чистовую (в частности, при ,|

(,,, сделать это при припуске s , S, ) , и моменте переключени  со скорости чистовой подачи на выхаживание (в частности, при ,, ,, сделать это при припуске

). При этом процесс съема металла будет происходить по кривой 1-13-16-17-12, а скорость съема металла в конце обработки будет иметь оптимальное значение . Припуску

5i3

S, соответствуют точки 18 и 19, припуску точки 20 и 21,

Цикл поперечной подачи V (S) при этом будет происходить согласно кривой 1-2-22-23-18-19-20-21. Как и в случае отработки комарщы S, , так и при отработке команды S, учитываетс  значение матожидани  и дисперсии посто нной времени, т.е. S,, f((,4J, ). За счет этого стабилизируютс  качественные показатбши обработанной поверхности по шероховатости и геометрии, повьплаетс  среднестатистическа  производительность процесса.

Блок-схема устройства, реализующего способ управлени  рабочим циклом поперечной подачи, предс-тавлена; на фиг. 2. Устройство содержит чик 24 текущего припуска обрабатываемой детали 25. Суппорт 26 поперечно подачи шлифовального круга 27 имеет механизмы 28 привода черновой подачи , 29 чистовой подачи, 30 быстрого подвода и отвода и 31 правки шлифовального круга, которые соответственно управл ютс  исполнительными органами 32 черновой подачи, 33 чистовой подачи, 34 подвода и отвода шлифовального круга, а также исполнительным органом 35 механизма правки . Устройство содержит задатчик 36 черновой подачи V,, задатчик 37 скорости чистовой подачи V , Первые входы исполнительных органов 32-35 . подач, и правки подключены к соот- ветствунлцим выходам задатчиков 36 скорости черновой подачи V,,, 37 скорости чистовой подачи V, 38 скорости быстрого отвода и подвода, а также задатчика 39 периода правки. В схеме содержитс  четыре нуль-органа 40-43, которые формируют дискретные команды, а именно: первьй нуль-орган 40 - на переключение скоростей

с быстрого подвода V-. на черновую noon

дачу -Vj, ., дл  чего его первый выход подключен к второму входу исполнительного органа 34 подвода и отводаj второй - к второму входу исполнительного органа 32 черновой подачи; второй нуль-орган 41 - на переключение скоростей поперечной подачи с черновой Vj.| на чистов ую V,,, дл  чего его первый выход подключен к второму входу исполгштельного органа 33 чистовой подачи, а второй - к третьему входу исполнительного органа 32; третий нуль-орган 42 - на отключение чистовой подачи и начало размерного

0

5

8006

нькаживани , дл  чего его выход подключен к третьему входу исполнительного органа 33; четвертый нуль-орган 43 - на окончание процесса обработки

и быстрый отвод шлифовального круга, дл  чего его выход подключен к третьему входу исполнительного органа 34.

Выход датчика 24 текущего припуска соединен с входами блока 44 измерени  скорости съема припуска, вьпсод которого подключен к входу первого нуль-органа 40, к первым входам второго 41, третьего 42 и четвертого 43

5 нуль-органов, а также к входу вычислительного устройства 45.

Вычислительное устройство 45 имеет типовую конструкцию и представлено на фиг. 3. Оно построено на основе микропроцессора и содержит цент- процессорный элемент 46, посто нное запоминающее устройство 47 и устройство 48 ввода-вы.вода данных. Программа, по которой ведетс  расчет значений математического ожидани  ,,, и дисперсии-D TOJJ , хранитс  в посто нном запоминающем устройстве 47. Расчет значений М и врГру ведетс  по малой выборке (3-5 деталей ) , Количество деталей в выборке определ етс , с одной стороны, необходимостью получени  достоверных значений и , а с другой стороны - периодом стойкости шлифо- . 5 вального круга 27. Последний, как правило, невелик и позвол ет обрабо- тать лишь 10-20 деталей.

С выхода вычислительного устрой0 ства 45 сигналы, определ юшзие значени  M TOIJ и D т(,,,, подаютс  на входы блоков 49 и 50 формировани , которые представл  ют собой опег)ативные запоминающие устройства дл  записи и

5 непродолжительного (в течение одного цикла обработки детали) хранени  информации о значени х величин и DClpyJ. К третьему и второму выходам этих блоков соответственно подг

0 ключены первый и второй входы п того нуль-органа 51, выход которого подключен к второму входу исполнитель- Hoi o органа 35 механизма правки. Второй выход блока 49 подключен к

5 второму входу третьего нуль-органа 42, а первый выход - к второму входу второго нуль-органа 41. Первый выход блока 50 подключен к третьему входу второго нуль-органа 41.

71

Работа устройства управлени  рабочим циклом поперечной подачи шли- фовального станка осуществл етс  следующим образом.

Предварительно оператором-наладчиком станка с помощью задатчиков 36-38 устанавливаютс  на основании априорной информации или путем эксперимента начальные параметры рабочего цикла: скорости подач Vg, V,, Vj , а также с помощью задатчика 39 периодичность правки шлифовального круга. Кроме того, оператором-наладчиком выставл ютс  начальные значени  припусков S , S, и S и ,с помощью регулировочных резисторов соответствующих нуль-органов 40-43,

В начале рабочего цикла даетс  команда на начало быстрого подвода щлифовального круга к детали на исполнительный орган 34 (эта св зь со схемой управлени  станка на фиг, 2 не показана). При этом щлифовальньй круг СО скоростью Vgji перемещаетс  к детали. В процессе его врезани  в деталь (участок 1-9) скорость съема металла возрастает, и когда она достигнет значени  ,,, то срабатывает первый нуль-орган 40. В результате этого исполнительные органы 32 и 34 переключат скорости перемещени  суппорта с V на V,. Начнетс  шлифование со скоростью черновой подачи Vj,,, Когда припуск достигнет значени  S, то нуль-орган 41 переключит через исполнительные ор- ганБГ 32 и 33 механизмы 28 и 29 привода подачи с черновой скорости Vp, на чистовую V.. Далее процесс щлифо- вани  будет протекать на скорости чистовой подачи, но когда припуск достигнет значени  S,, третий нуль- орган 42 через исполнительный орган

33отключит подачу. Начнетс  процесс выхаживани  при У.О. Когда весь, начальный припуск будет сн т, то срабатывает четвертый нуль-орган 43, который через исполнительный орган

34даст команду на окончание обработки - быстрый отвод щлифовального круга от детали. На этом один рабочий цикл обработки заканчиваетс .

За это врем  на вход вычислительного устройства с датчика припуска была подана информаци  о характере изменени  съема припуска в пределах цикла V(S) об абсолютном отклонении размера обработанной детали от номинала &S. Через 3-5 циклов (вы800 . 8

борка устанавливаетс  заранее оператором ) вычислительное устройство 45 выдает результаты расчета математического ожидаьпт  и дисперсии

2 D Тд, 5 на основании которых в блоках 49 и 50 будут сформированы соот- ветствуюсдае электрические сигналы. Текущее значение Т в каждом цикле определ етс  в вычислительном устO ройстве путем операции дифференцировани  сигнала S(t) на линейном участке 13-10 или 13-16 изменени  V(S), Обработка массива данных при малой выборке производитс  известным

5 методом скольз щей средней. При обработке каждой новой детали сигналы TOVJ и ,yj поступают на второй третий и п тый нуль-органы 41, 42 и 51 соответственно дл  корректировки

0 припусков Sj H периода правки - щлифовального круга.

Процесс правки шлифовального круга 27 осуществл етс  следующ1{м образом . Задатчик 39 периода правки

5 устанавливаетс  на максимально.допу- стимьш по услови м конкретного технологического процесса период правки, равный определенному числу обработанных деталей Пд,. После обработки

0 3-5 деталей блоки 49 и 50 формирова- ни  вьщают сигналы, пропорциональные вычисленным значени м M Toijl и ,, которые пост5шают на входы нуль-органа 51 и сравниваютс  с пороговыми значени ми параметров М Точ доп и ..J jpj. При срабатывании нуль-органа 51 включаетс  исполнительный орган 35 механизма правки и щлифо- вальный круг 27 выводитс  на правку.

0 В аварийной , когда на выходе нуль-органа 51 сигнал отсутствует в течение обработки деталей Аоп вывод шлифовального круга 27 осуществл етс  по сигналу задатчика

5 39 периода правки, который в этом случае блокирует работу всего устройства до вы снени  причины.

Последующие рабочие циклы будут протекать аналогично указанным толь0 ко в зависимости от значени  (зу и D Тру будут измен тьс  значени  припусков s , и при которых устройством автоматически будут производитьс  переключени  скоростей с

5 черновой подачи на чистовую и с чистовой - на выхаживание, а также будет измен тьс  количество циклов двум  правками щлифовального круга.

9

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  рабочим циклом поперечной подачи при шлифовании, содержащий этапы врезани , черновой и чистовой обработки с соответствующими уровн ми скоростей поперечной подачи, и этап размерного выхаживани , переключаемые в функции текущего припуска обрабатываемой детали, отличающийс  тем, что, с целью повьппени  точности обработки и производительности шлифовального- станка, припуск, при котором прекращают чистовую подачу и начинают выхаживание, устанавливают пр мо пропорциональным математическому ожиданию посто нной времени процесса шлифовани , а припуск, при котором производ т переключение с черновой обработки на чистовую, устанавливают пропорциональным математическому ожиданию и обратно пропорциональным дисперсии посто нной времени процесса шлифовани , которые вычисл ют по малой выборке деталей,

   |.
2. 2,Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  периода стойкости ншифоваль- ного круга, снижени  числа его правок и повьШ1ени  производительности шлифовального станка, период правки

   , шлифовального круга устанавливают обратно пропорциональным математическому ожиданию - пр мо пропорциональным дисперсии посто нной времени процесса шлифовани .
3. 3.Устройство дл  управлени  рабочим циклом поперечной подачи при шлифовании, содержащее датчик текущего припуска обрабатываемой детали , соединенный своим выходом с блоком измерени  скорости съема припуска , выход которого соединен с входом первого нуль-органа., с первыми входами второго и третьего нуль-органов , входом четвертого нуль-органа и входом вычислительного устройства, задатчикй скоростей черновой и чистовой подачи, скоростей быстрого подвода и отвода, а также задани  периода правки шлифовального круга, соединенные своими выходами с первыми входами соответствующих исполнительных органов управлени  черновой и

   010

   чистовой подачей, подвода и отвода круга и органа механизма правки шлифовального круга, выходы которых, соответственно, св заны с механизмами привода черновой и чистовой подачи поперечного суппорта,шлифовального круга, механизмом быстрого подвода и отвода шлифовального круга, а также механизмом его периодической

   правки, первьй нуль-орган, первый выход которого св зан с вторым входом исполнительного органа быстрого подвода шлифовального круга, а второй - с вторым входом исполнительного органа черновой подачи, второй нуль-орган, первый выход которого св зан с вторым входом исполнительного органа чистовой подачи, а второй - с третьим входом исполнительного органа черновой подачи, третий нуль-орган, выход которого св зан с третьим входом исполнительного органа чистовой подачи, четвертый нуль- орган, выход которого св зан с третьим входом исполнительного органа подвода и отвода шлифовального круга, отличающеес  тем, чт- , с целью повышени  точности обработки .и производительности шлифовального

   станка, оно снабжено вычислительным устройством, предназначенным .пл  проведени  расчетов математического ожидани  и дисперсии посто нной времени процесса шлифовани , блоком формировани  сигнала математического ожидани  посто нной времени процесса шлифовани , вход которого соединен с первым выходом вычислительного устройства , первьй выход - с вторым вхо- дом второго нуль-органа, а второй выход - с вторым входом третьего нуль- органа, блоком формировани  сигнала дисперсии посто нной времени процесса шлифовани , вход которого соединен с вторым выходом вычислительного устройства , а первьй выход - с третьим входом второго нуль-органа, п тым нуль-органом, первый вход которого соединен с вторым выходом блока формировани  сигнала дисперсии посто нной времени процесса шлифовани ., второй вход - с третьим выходом блока формировани  сигнала математического ожидани  посто нной времени процесса шлифовани , а выход соединен с исполнительным органом механизма правки шлифовального круга.

   w/rw

   фигл

   SH

   Редактор Э.Слиган

   Составитель В.Алексеенко Техред Н.Глутценко

   Заказ 2386/12 Тираж 715Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раутаска . наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор В.Бут га