SU1352453A1 - System for extreme regulation of vibration amplitude on metal-cutting machine with sliding spindle - Google Patents
System for extreme regulation of vibration amplitude on metal-cutting machine with sliding spindle Download PDFInfo
- Publication number
- SU1352453A1 SU1352453A1 SU853844331A SU3844331A SU1352453A1 SU 1352453 A1 SU1352453 A1 SU 1352453A1 SU 853844331 A SU853844331 A SU 853844331A SU 3844331 A SU3844331 A SU 3844331A SU 1352453 A1 SU1352453 A1 SU 1352453A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- spindle
- speed
- unit
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение может быть использовано при управлении процессами черновой и получистовой обработки на фрезерно-расточньпс станках с выдвижным шпинделем. Цель изобретени - повышение надежности работы, быстродействи и расширение области применени системы. Цель достигаетс путем учета ограничений на скорость подачи и обороты шпиндел , формировани плавного изменени скорости резани , исключени рыскани системы около режима с заданной амплитудой вибраций за счет синхронизации работы системы с биени ми инструмента , формировани управл ющих сигналов и сигналов, пропорциональных амплитуде вибраций, с учетом величины вьщвижени шпиндел . Дл этого в систему, содержащую контур стабилизации силового параметра, задатчик допустимой амплитуды вибраций, два запоминающих устройства, блок формировани цикла поиска, переключатель, два элемента сравнени , регул тор оборотов шпиндел , датчик экстремума , пороговый элемент, элемент И, введены блок ограничени оборотов шпиндел , амплитудный детектор, блок формировани стробирующих сигналов, преобразователь сигнала датчика экстремума , датчик выдвижени шпиндел и фильтр нижних частот. 1 з.п. ф-лы, 4. ил.The invention can be used in managing the processes of roughing and semi-finishing on milling and boring machines with a retractable spindle. The purpose of the invention is to increase the reliability of operation, speed and expansion of the scope of the system. The goal is achieved by taking into account the restrictions on the feed rate and spindle speed, forming a smooth change in the cutting speed, eliminating the system yaw around the mode with a given amplitude of vibrations due to synchronization of the system with tool beats, generating control signals and signals proportional to the amplitude of vibrations, taking into account spindle ratios. To do this, the system containing the stabilization circuit of the power parameter, the unit of permissible vibration amplitude, two storage devices, the search cycle forming unit, the switch, two comparison elements, the spindle speed regulator, the extremum sensor, the threshold element, the And element, the spindle speed limiting unit are entered , amplitude detector, strobe signal generation unit, extremum sensor signal converter, spindle extension sensor, and low pass filter. 1 hp f-ly, 4. Il.
Description
Изобретение относитс к автоматике , в частности к автоматическому управлению и регулированию, а именно к системам экстремального регулировани , и может быть применено в адаптивном управлении металлорежущими |Станками,The invention relates to automation, in particular to automatic control and regulation, in particular to systems of extreme regulation, and can be applied in adaptive control of machine tools |
Цель изобретени - повышение надежности работы и быстродействи и расширение области применени системThe purpose of the invention is to increase reliability and speed and expand the scope of application of systems
На фиг. 1 приведена функциональна схема системы экстремального регулировани амплитуды вибраций на металлорежущем станке с выдвижным шпинделем на фиг. 2 - фукнциональ- на схема преобразовател сигналов датчика экстремума; на фиг. 3 - функ ционалы а схема блока формировани стробирующих сигналов; на фиг. 4 - функциональна схема блока формировани цикла поиска командного генератора .FIG. 1 is a functional diagram of the system for the extreme regulation of the amplitude of vibrations on a cutting machine with a sliding spindle in FIG. 2 - fuktsional-extremum sensor signal converter circuit; in fig. 3 - functionalities of the gate signal forming unit; in fig. 4 is a functional block diagram of the formation of a search for a command generator.
Система содержит задатчик 1 скорости с помощью которого задаетс скорость резани , задатчик 2 силового параметра, элемент 3 сравнени , регул тор 4 подачи, .привод 5 подачи, объект 6 регулировани , привод 7 главного движени , блок 8 ограничени подачи, датчик 9 экстремума, датчик .10 силового параметра, задатчик 11 допустимого уровн вибраций, второй элемент 12 сравнени , переключатель The system contains a speed controller 1 which determines the cutting speed, a power parameter setting device 2, a reference element 3, a feed controller 4, a feed drive 5, a control object 6, a main motion drive 7, a feed restriction unit 8, an extremum sensor 9, a sensor .10 power parameter, unit 11 permissible vibration level, second comparison element 12, switch
13, фильтр 14 низких частот, порого- g с выходом RS-триггера 48. Выход эле-.13, the low-pass filter 14, the threshold-g with the output of the RS-flip-flop 48. The output of the ele.
вьй элемент 15, элемент И 16, блок 17 формировани цикла поиска, третий элемент 18 сравнени , первое 19 и второе 20 запоминающие устройства, регул тор 21 оборотов шпиндел , сумматор 22, блок 23 ограничени оборотов шпиндел , датчик 24 выдвижени шпинделей, преобразователь 25, амплитудный детектор 26 и блок 27 формировани стробирующих сигналов.The element 15, the element 16, the search cycle forming unit 17, the third comparison element 18, the first 19 and second 20 memories, the spindle speed regulator 21, the adder 22, the spindle speed limiting block 23, the spindle extension sensor 24, the transducer 25, an amplitude detector 26 and a strobe signal generation unit 27.
Блоки 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10 и 22 образуют контур 28 стабилизации вого параметра .резани .Blocks 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, and 22 form a contour 28 of stabilizing the cutting parameter.
Преобразователь 25 включает в себ последовательно соединенные уп- равл емьй полосовой фильтр 29 и уси-- литель 30 с регулируемым коэффициентом усилени .Inverter 25 includes a serially-controlled control bandpass filter 29 and an amplifier 30 with an adjustable gain factor.
Блок 27 состоит из последовательно соединенных детектора 31, фильтра 32 нижних частот и компаратора 33 задани уровн . На второй вход компаратора 33 подаетс заданный уровень напр жени . Выход компаратора 33Unit 27 consists of a series-connected detector 31, a low-pass filter 32, and a level reference comparator 33. A predetermined voltage level is applied to the second input of the comparator 33. Comparator 33 output
мента 47 соединен с входом распределител 49 импульсов. Первые два выхода распределител 49 подключены к второму входу переключател 13.Ment 47 is connected to the input of the pulse distributor 49. The first two outputs of the distributor 49 are connected to the second input of the switch 13.
40 Третий выход распределител 49 подключен к первому входу элемента 18. R-вход RS-триггера 5G св зан с первым выходом распределител 49 и первым входом элемента ИЛИ 51. Выход40 The third output of the distributor 49 is connected to the first input of the element 18. The R input of the RS flip-flop 5G is connected to the first output of the distributor 49 and the first input of the element OR 51. The output
дц триггера 50 подключен к второму входу элемента 16. Четвертый выход распределител 49 подсоадинен к S-входу триггера 50 и второму входу элемента ИЛИ 51. Выход триггера 48 подключен к второму входу элемента 47 и S-входу RS-триггера 52. Выход триггера 52 подключен к первому входу элемента ШШ-НЕ 53. Выход элемента ИЛИ 51 подключен к R-входу триггера 52 и второму входу элемента ИЛИ-.НЕ 53. Выход элемента 53 подсоединен к S- входу триггера 48.dc trigger 50 is connected to the second input of the element 16. The fourth output of the distributor 49 is connected to the S-input of the trigger 50 and the second input of the OR 51 element. The trigger output 48 is connected to the second input of the element 47 and S-input of the RS-flip-flop 52. The trigger output 52 is connected to the first input of the SHS-NOT 53 element. The output of the OR 51 element is connected to the R-input of the trigger 52 and the second input of the OR-.NE 53 element. The output of the element 53 is connected to the S-input of the trigger 48.
Регул тор 4 и блок В обеспечивают управление скоростью перемещени The controller 4 and block B control the travel speed.
5050
5555
подключен к первому входу тактируемого формировател 34. Выход формировател 34 подключен к входу триггераconnected to the first input of a clocked driver 34. The output of the driver 34 is connected to the trigger input
35 и входу элемента ИЛИ 36. Второй вход элемента 36 св зан с выходом элемента И 37. Первьй вход элемента 37 св зан с выходом триггера 35. Первый , второй и третий вькоды генератора 38 импульсов подключены соответственно к второму входу формировател 34, S-входу триггера 35 и второму входу элемента PI.35 and the input element OR 36. The second input element 36 is associated with the output element AND 37. The first input element 37 is connected with the trigger output 35. The first, second and third codes of the generator 38 pulses are connected respectively to the second input of the imaging unit 34, S-input trigger 35 and the second input of the PI element.
Первые входы узлов 39 и 40 выборки-хранени соединены. Выходы узлов 39 и 40 подключены соответственно к первому и второму входам компаратора 41, Выход компаратора 41 через формирователь 42 св зан с R-входомThe first inputs of the sample-storage nodes 39 and 40 are connected. The outputs of nodes 39 and 40 are connected respectively to the first and second inputs of the comparator 41, the output of the comparator 41 through the driver 42 is connected to the R-input
RS-триггера 43 и первьщ входом элемента Я1Ш 44. Второй вход элемента 44 соединен с выходом элемента И 45. Выход триггера 43 подключен к первому входу элемента И. Четвертый, п тый , шестой, седьмой и воеьмой выходы генератора 38 подключены соответственно к вторым входам узлов 39 и 40, третьему входу компаратора 41, S-входу триггера 43 и второму входуRS-flip-flop 43 and the first input element YA1Sh 44. The second input element 44 is connected to the output of the element 45. The output of the trigger 43 is connected to the first input of the element I. The fourth, fifth, sixth, seventh and second outputs of the generator 38 are connected respectively to the second inputs nodes 39 and 40, the third input of the comparator 41, the S-input of the trigger 43 and the second input
элемента И.element I.
Блок 17 включает в себ генератор 46 импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ-г НЕ 47. Второй вход элемента 47 св занBlock 17 includes a pulse generator 46, the output of which is connected to the first input of the element OR-g NOT 47. The second input of the element 47 is connected
с выходом RS-триггера 48. Выход эле-.with the output of RS-flip-flop 48. Elec.
мента 47 соединен с входом распределител 49 импульсов. Первые два выхода распределител 49 подключены к второму входу переключател 13.Ment 47 is connected to the input of the pulse distributor 49. The first two outputs of the distributor 49 are connected to the second input of the switch 13.
Третий выход распределител 49 подключен к первому входу элемента 18. R-вход RS-триггера 5G св зан с первым выходом распределител 49 и первым входом элемента ИЛИ 51. ВыходThe third output of the distributor 49 is connected to the first input of the element 18. The R input of the RS flip-flop 5G is connected to the first output of the distributor 49 and the first input of the element OR 51. The output
триггера 50 подключен к второму входу элемента 16. Четвертый выход распределител 49 подсоадинен к S-входу триггера 50 и второму входу элемента ИЛИ 51. Выход триггера 48 подключен к второму входу элемента 47 и S-входу RS-триггера 52. Выход триггера 52 подключен к первому входу элемента ШШ-НЕ 53. Выход элемента ИЛИ 51 подключен к R-входу триггера 52 и второму входу элемента ИЛИ-.НЕ 53. Выход элемента 53 подсоединен к S- входу триггера 48.trigger 50 is connected to the second input of the element 16. The fourth output of the distributor 49 is connected to the S input of the trigger 50 and the second input of the OR element 51. The trigger output 48 is connected to the second input of the element 47 and the S input of the RS flip-flop 52. The trigger output 52 is connected to the first input of the element SH-NOT 53. The output of the element OR 51 is connected to the R-input of the trigger 52 and the second input of the element OR-.NE 53. The output of the element 53 is connected to the S-input of the trigger 48.
Регул тор 4 и блок В обеспечивают управление скоростью перемещени The controller 4 and block B control the travel speed.
рабочего органа станка в режиме пропорционально-интегрального (пи) регулировани с учетом ограничени на максимальную скорость перемещени узла (S „о|(. ), котора , в первую очередь , определ етс стойкостью резца и возможност ми самого привода подачи .The machine tool in the proportional-integral (PI) control mode, taking into account the limitation on the maximum node movement speed (S "o | (.), which is primarily determined by the durability of the tool and the capabilities of the feed drive itself.
На соответствующие входы блока 8 с пульта системы или из блока пам ти УЧПУ через ЦАП подаютс значени предельно допустимой скорости подачи на зуб (), причем число зубьев (Z) инструмента соответствует технологической программе обработки детали , с входа привода 7 - сигнал о числе оборотов шпиндел (п), а с датчика 24 - сигнал о величине вьщвижени шпиндел (к.), где L - величина выдвижени шпиндел . The values of the maximum allowable feed rate per tooth () are supplied to the corresponding inputs of block 8 from the system console or from the memory block of the CNC Unit, the number of teeth (Z) of the tool corresponds to the technological program of processing the part, from the drive input 7 a signal about the spindle speed (p), and from the sensor 24 there is a signal about the magnitude of the spindle advance (k.), where L is the magnitude of the spindle extension.
С увеличением длины консольной части шпиндельного узла величина максимально допустимой скорости подачи снижаетс , что обеспечиваетс введе-. нием сигнала с датчика выдвижени шпиндел . Снижение допустимой скорости подачи определ етс ограничением по виброустойчивости станка. С увеличением консольной части шпиндельного узла снижаетс жесткость, собственна частота и демпфирование системы станок - инструмент - деталь, точнее наиболее слабого ее звена - шпиндельного устройства.With an increase in the length of the cantilever part of the spindle assembly, the value of the maximum allowable feed rate decreases, which is ensured by the introduction. signal from the spindle extension sensor. The reduction in the permissible feed rate is determined by the limitation on the vibration resistance of the machine. With an increase in the cantilever part of the spindle assembly, the rigidity decreases, the natural frequency and damping of the machine – tool – part system, more precisely, its weakest link — the spindle device.
Величина максимально допустимой скорости перемещени узла вычисл етг с по формуле:The value of the maximum allowable movement speed of the node is calculated by the formula:
ммакс о макс L ..c Z- п-К,,mmax o max. L ..c ZKP ,,
Регул тор 21 управл ет скоростью вращени шпиндел в режиме ПИ-регу- лировани в соответствии с сигналом управлени , которьй приходит от элемента 18. Управление в этом режиме осуществл етс в те моменты, когда поступает сигнал разрешение с элемента 16. При снижении амплитуды вибраций ниже величины А по сигналу от элемента 16 закорачиваетс регул тор и сигнал с регул тора благодар выходному фильтру плавно возвращаетс к нулю.The controller 21 controls the spindle rotation speed in the PI control mode in accordance with the control signal that comes from element 18. The control in this mode occurs at the moments when the resolution signal comes from element 16. When the amplitude of vibration decreases below the magnitudes A of the signal from element 16 short-circuits the regulator and the signal from the regulator smoothly returns to zero due to the output filter.
На соответствующие входы блока 23 с пульта системы или из блока пам ти через подаютс значени предельно допустимых значений оборотов шпиндел (пThe values of the maximum permissible spindle speeds are fed to the corresponding inputs of the block 23 from the system console or from the memory block (
мин максmin max
) В соответствии с) In accordance with
технологической программой обработки детали (т.е. материала заготовки, резца и условий резани ), с задатчикаthe technological program for processing the part (i.e., material of the workpiece, cutter and cutting conditions), from the setpoint
1 поступает заданна величина оборотов шпиндел (пд), а с датчика 24 - напр жение, пропорциональное вьщвиже- нию шпиндел (). Величина минимально допустимого числа оборотов1, the set spindle speed (rp) is received, and the voltage from the sensor 24 is proportional to the spindle triggering (). The value of the minimum allowable speed
шпиндел с учетом выдвижени шпиндельного узла определ етс по формуле:The spindle, taking into account the extension of the spindle assembly, is determined by the formula:
L nU L nU
ПP
минmin
00
5 Система работает следующим образом .5 The system works as follows.
После того, как инструмент соприкоснулс с деталью и началось резание , может возникнуть вибраци , фик0 сируема датчиком 9. В момент t амплитуда вибраций анализируетс , так как она больше А, система совершает пробное изменение скорости резани по пи-закону до момента t. БAfter the tool has come into contact with the part and the cutting has begun, vibrations may occur, fixed by sensor 9. At the time t, the amplitude of vibrations is analyzed, as it is greater than A, the system performs a trial change of the cutting speed according to the pi law up to the time t. B
5 момент tj анализируетс амплитуда вибраций и сравниваетс с амплитудой вибраций, измеренной в момент t, . Если U А А (t) - А (t, ) О, то осуществл етс инвертирование вы0 ходного сигнала регул тора 21 по апериодическому закону, благодар чему избегают ударов по резцу. Таким образом, на интервале система совершает движение в противоположном5, moment tj is analyzed by the amplitude of vibrations and compared with the amplitude of vibrations measured at time t,. If U A A (t) - A (t,) O, then the output signal of the regulator 21 is inverted according to an aperiodic law, thereby avoiding strikes on the cutter. Thus, on the interval, the system moves in the opposite direction.
5 от минимума направлении. Изменив направление движени на интервале ,, система анализирует амплитуду вибраций в момент t и в соответствии с входным сигналом измен ет число обо0 ротов шпиндел . Сравнив амплитуды вибраций в моменты Ц и uA A(t) - A(t) , О, система продолжает движение к минимуму амплитуд вибраций в том же направлении.5 from the minimum direction. By changing the direction of motion in the interval ,, the system analyzes the amplitude of vibrations at time t and changes the number of spindle revolutions in accordance with the input signal. Comparing the amplitudes of vibrations at times C and uA A (t) - A (t), O, the system continues to move to the minimum of the amplitudes of vibrations in the same direction.
5five
В момент tg амплитуда вибрацийAt the moment tg the amplitude of vibrations
становитс меньше порогового значени и элемент 16 снимает сигнал Разрешение движени системы к минимуму с регул тора 21. Таким образом, в системе устанавливаетс необходима скорость резани , котора обеспечивает заданную амплитуду вибраций. В момент tfl , если амплитуда вибраций меньше заданной величины А, элемент 15 через элемент 16 подает команду на регул тор 21, котора обеспечивает плавный возврат скорости резани к задайному значению. В случае превы51becomes less than the threshold value, and element 16 removes the signal. Allowing the system to move to a minimum from the regulator 21. Thus, the system establishes the necessary cutting speed, which provides a predetermined amplitude of vibrations. At the time tfl, if the vibration amplitude is less than a predetermined value A, the element 15, through element 16, sends a command to the controller 21, which ensures a smooth return of the cutting speed to the target value. In case of over 51
шени заданного уровн амплитуды вибраций Ад процесс поиска экстремума повтор етс .At a given level of the amplitude of vibrations Ad, the process of searching for an extremum is repeated.
При настройке системы (учитыва инерционность резани ) есть возможность анализировать амплитуды вибраций не на последовательных пиках огибающей, а через га интервалов,т.е. пропускать m максимальных амплитуд -и сравнивать А; с А; ,When setting up the system (taking into account the inertia of cutting), it is possible to analyze the amplitudes of vibrations not at successive envelope peaks, but through hectares of intervals, i.e. skip m maximal amplitudes —and compare A; with A; ,
Блок 23 осуществл ет учет ограничений по максимальному и минимальному числам ограничений (услови обработки , соответствующий материал, выбранный резец) с учетом выдвижени шпиндел .Block 23 takes into account the constraints on the maximum and minimum number of constraints (processing conditions, the corresponding material, the selected tool), taking into account the spindle extension.
Контур 28 стабилизации силового параметра резани (например-, мощности резани или крут щего момента на шпинделе) поддерживает соответствующий силовой параметр на заданном уровне (исход из услови технологии обработки). В момент врезани инструмента в обрабатываемую деталь на выходе датчика 10 по вл етс сигнал, который на элементе 3 сравниваетс с сигналом, вырабатываемым з адатчиком 2, В соответствии с результатом срав нени -этих сигналов регул тор 4 измен ет подачу дл поддержани заданной величины силового параметра (М) В блоке 8 ограничени подачи учитываетс изменение числа -оборотов шпиндел и выдвижение шпиндельного узла, а также технологические возможности обработки.The cutting power condition stabilization circuit 28 (for example, cutting power or torque on the spindle) maintains the corresponding power parameter at a given level (based on the processing technology). At the moment of insertion of the tool into the workpiece, a signal appears at the output of sensor 10, which on element 3 is compared with the signal produced by ad sensor 2. According to the result of comparing these signals, controller 4 changes the feed to maintain a predetermined value of the power parameter (M) In block 8, the feed restriction takes into account the change in the number of spindle revolutions and the extension of the spindle assembly, as well as the technological possibilities of processing.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853844331A SU1352453A1 (en) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | System for extreme regulation of vibration amplitude on metal-cutting machine with sliding spindle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853844331A SU1352453A1 (en) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | System for extreme regulation of vibration amplitude on metal-cutting machine with sliding spindle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1352453A1 true SU1352453A1 (en) | 1987-11-15 |
Family
ID=21158780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853844331A SU1352453A1 (en) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | System for extreme regulation of vibration amplitude on metal-cutting machine with sliding spindle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1352453A1 (en) |
-
1985
- 1985-01-17 SU SU853844331A patent/SU1352453A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Бонч-Бруевич A.M., Быков В.Л., Чапаев П.И. Бесконтактные элементы самонастраивающихс систем. - М.: Машиностроение, 1968, с. 15. Авторское свидетельство СССР № 8157-15, кл. G 05 В 13/02, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5107193A (en) | Feedforward control apparatus for a servomotor | |
US4748554A (en) | Machine monitoring system using motion detection for synchronization | |
US10065255B2 (en) | Device and method of controlling machine tool, to control synchronized operation of spindle axis and feed axis | |
US5218281A (en) | Acceleration/deceleration control method for a numerical control device | |
US11347196B2 (en) | Controller of machine tool | |
US5144214A (en) | Numerical control system for moving work or cutter in synchronism with the rotation of a spindle | |
SU1352453A1 (en) | System for extreme regulation of vibration amplitude on metal-cutting machine with sliding spindle | |
US6111382A (en) | Device for controlling tapping device provided with composite tool having boring and tapping sections | |
JPH02178711A (en) | Numerical controller | |
US11106194B2 (en) | Numerical controller for continuous cutting control | |
JP3749222B2 (en) | Numerical controller | |
JPH049331B2 (en) | ||
JP3136851B2 (en) | Screw processing equipment | |
JP2001134321A (en) | Numerical controller | |
SU1295366A1 (en) | Adaptive control device for metal-cutting numerically controlled machine tools | |
US4542327A (en) | Speed control apparatus | |
SU834673A1 (en) | Machine-tool adaptive control device | |
JPH0295189A (en) | Controller for synchronized operation of motor | |
JP3723884B2 (en) | Motor drive pulse generation circuit | |
JPH03178721A (en) | Synchronous tapping device of numerically controlled machine tool | |
JPH07112322A (en) | Tapping machining control device | |
JPS6334018A (en) | Tap processing control device | |
JPH0418944B2 (en) | ||
SU1041990A1 (en) | Milling machine-tool adaptive control system | |
JP2005057894A (en) | Motor controller |