SU1329915A1 - Способ механической обработки нежестких деталей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов резанием, в частности к токарной обработке нежестких деталей типа валов, цилиндров, и т.д. Цель изобретени  - повьппение точности обработки путем учитывани  динамики изменени  упругих деформаций. Дл  этого измер ют упругие деформации детали , дополнительно измер ют .скорость и ускорение возрастающих упругих деформаций , формируют пропорционально линейной комбинации величины, скорости и ускорени  возрастающих упругих деформаций, сигнал регулировани , в соответствии с которым измен ют величину раст гивающего усили . 2 ил.

Description

13

Изобретение относитс  к обработке металлов резанием и может быть использовано при токарной обработке нежестких деталей (например, длинные ва- лы, дилиндры, втулки и т.д.) на станках с применением систем автоматического регулировани .

Цель изобретени  - повышение точности обработки путем учитывани  ди- намики изменени  упругих деформаций.

На фиг.1 представлена блок-схема реализации предлагаемого способа механической обработки нежестких дета- лей; на фиг.2 - фазовые траектории переходного процесса регулировани  упругих деформаций по известному (I) и предлагаемому (II) способам,

При обработке детали 1, закрепленной в переднем 2 и заднем 3 патронах токарного станка, резцом А, установленным в резцедержателе 5 на поперечном суппорте 6, измер ют датчиком

7величину упругих деформаций детали 1, т.е. ее отклонение от пр молинейности (совокупность статического и динамического- прогиба). Этот сигнал через усилитель-преобразователь 8 подают на элемент 9 сравнени , где сравнивают с сигналом от задатчика

10, т.е. пороговым значением. С выхода элемента 9 сигнал, линейно-пропорциональный упругим деформаци м де тали (отклонение х детали 1 от пр молинейности ) , подают на один из выходов сумматора 11

Б блоке 12 дифференцировани  (например , дифференцирующий операционный усилитель) осуществл ют дифференцирование сигнала с выхода датчика 7 упругих, деформаций. На выходе блока 12 сигнал пропорционален первой производной x dx/dt,. причем вьщел ют только положительные значени  ,

8блоке 13 осуществл ют повторное дифференцирование сигнала датчика 7, На выходе блока 13 формируют сигнал, пропорциональный второй производной упругих деформаций обрабатываемой детали 1, причем выдел ют только положительные значени  . Через соответствующие усилители-преобразователи 14 и 15 сигналы с выходов блоков 12 и 13 дифференцировани  подают на входы сумматора 11, на выходе которого формируют сигнал регулировани  вида

Y К,х+К,, (О

X 0.

Далее этот сигнал через схему 16 управлени  подают на механизм 17 изменени  раст гивающего усили .

Регулирующий сигнал вида (1) производит регулирование сильного действи : в отличие от известного способа регулирование процесса обработки нежесткой детали (управление точностью обработки) начинают в момент, когда упругие деформации детали начинают увеличиватьс , а не тогда, когда уже достигнут границы допустимых значений. Физический смысл сигнала регулировани  вида (1) заключаетс  в том, что системы регулировани  чувствуют не только отклонение регулируемой величины, но и тенденции к изменению этой величины. Регулирующее воздействие вида (1) формируетс  даже в том случае, если , , но , т.е. фактически в основе предлагаемого способа лежит диагностика динамики упругих деформаций обрабатываемой детали.

Перва  составл юща  в выражении (1) пропорциональна абсолютному значению )х| упругих деформаций, К - коэффициент передачи по абсолютному . значению отклонени . Втора  составл юща  в выражении (1) по вл етс  только при возрастании упругих деформаций , когда djxj/dt 0, т.е. если sign/x/ О, и увеличивает регулирующее усилие (1) до тех пор, пока упругие деформации /х| не начнут уменьшатьс . К. - коэффициент передачи по первой производной отклонени  /х/. Треть  составл юща  в выражении (1) по вл етс  при возрастающих ускорени х , упругих деформаций, когда d/x// /dt О, что соответствует максимально возможньм упругим деформаци м детали. К - коэффициент передачи по второй производной упругих деформаций детали . По предлагаемому способу формируетс  регулирование с переменной структурой (1). Составл ющие регулирующего усили  формируют по логическим услови м

,/х/, , . При этом повьнааетс  точность и быстродействие процесса обработки. Эти критерии качества процесса обработки обеспечиваютс  определенным выбором коэффициентов К,, Kg, Kg. С увеличе31329915

нием значени  К существенно повышаетс  точность и быстродействие предлагаемого способа; однако увеличение К ограничено сверху допустимым уровнем

по с Пр о

раст гивающего усили  F. , которое ограничено конструктивными особенност ми шпиндельного узла станка, геометрическими параметрами детали, кон- структивными особенност ми механизма 1 7,

Таким образом ,. Один из практических приемов выбора коэффициентов К, К, -К основан на равномерном сжатии фазовой траектории (фиг.2) по ос м фазового пространства х, х, X. Этому соответствует равенство составл ющих регулирующего усили  (1).

Предварительно дл  обрабатьшаемой детали 1 определ ют максимально возможные в процессе обработки значени 

. мкм/с;

/X/ мкм

«оке

Тогда, исход  из того, что

макс

«с,кс КМ

Kic.K,x - ifХлоп

з

JA

К ii-QD - - -

К 1-4 а

К,

14нЗ

1 /лакс

На станке 16К20 обра 3

(макс

Пример, батьгеались нежесткие валы L 380 мм, d 14 мм (материал детали 1Х18Н9Т), п 600-1000 об/мин, t 0,5-1,5 мм.

Способ механической обработки не- 20 жестких деталей с приложением раст - гивакицего усили  вдоль продольной оси детали, согласно которому в процессе обработки измер ют упругие деформации детали, формируют сигнал, пропорцио- 25 нальный деформаци м, сравнивают его с заданным и по величине сигнала рассогласовани  регулируют величину, раст гивающего усили , отличаю щ и и с   тем, что, с целью повыше- 30 ни  точности, дополнительно измер ют скорость и ускорение изменени  упругих деформаций, и раст гивающее усилие формируют пропорционально линей- йой комбинации величины, скорости и

S 0,65-0,25 мм/об. В качестве датчи- 5 ускорени  изменени  упругих деформа- ков 7 упругих деформаций деталей ис- |ций.

пользовались электромагнитные датчики с разрешающей способностью 0,5 мкм. Предварительно раст гивающее усилие ограничено Гдо„ 1800 Н, / мкм,

мкм/с, Х „ 3-102 МКМ/С.

Значени  коэффициентов ,01; К. 1; К,0,075. В результате реализации способа установлено, что продольна  погрешность формы деталей уменьшилась в 1,2 раза, точность поперечного сечени  повысилась в 1,4 раза, а быстродействие увеличилось в 1,2 - 1,3 раза по сравнению с известным способом.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ механической обработки не- 20 жестких деталей с приложением раст - гивакицего усили  вдоль продольной оси детали, согласно которому в процессе обработки измер ют упругие деформации детали, формируют сигнал, пропорцио- 25 нальный деформаци м, сравнивают его с заданным и по величине сигнала рассогласовани  регулируют величину, раст гивающего усили , отличаю щ и и с   тем, что, с целью повыше- 30 ни  точности, дополнительно измер ют скорость и ускорение изменени  упругих деформаций, и раст гивающее усилие формируют пропорционально линей- йой комбинации величины, скорости и

   5 ускорени  изменени  упругих деформа- |ций.

   фие.1

   X

   фиг,2

   у„/А:

   . . /V

   Редактор Н.Швьщка 

   Составитель А.Шубин

   Техред Л.Сердюкова Корректор Е.Рошко

   Заказ 3521/15Тираж 974 Подписное

   ВНИИГШ Государственного комитета СССР

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

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