SU637782A1 - Самонастраивающа с система управлени суппортом станка - Google Patents

Description

(54) САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СУППОРТОМ СТАНКА

держа111а  первый датчик вибраций, выход которого соединен с входами и второго фильтров, выход первого фильтра соединен непосредственно с входом первого усилител  и через вюрой усилитель - с управл ющим входом первого усилител , выход которого через третий усилитель и электромеханический преобразователь соединен со входом объекта управлени , и нелинейный блок, выход которого через блок сканировани  соеди нен с генератором пилообразного напр жени  3J.

Однако эффективность возбуждени  колебательных смещений в зоне резани  зависит не от настройки электромеханической системы в резонанс, а от поиска и-удержани  желаемой оптимальной частоты и амплитуды в зависимости от мен ющихс  параметров СПИД в процессе обработки и от направлени  их возбуждени .

Помимо этого, упругие системы металлорежущих станков обладают таким свойством , как возбуждение колебаний в направлении X или Z Ч1Ч) приводит к по влению составл ющей У. Это свойство объ сн етс  тем, что ориентаци  главных осей эллипсоидов жесткости упругой системы не совпадает с ориентацией осей А,YHZ.

Однако имеетс  некоторое конечное множество частот, на которых усиление колебакий в направлении, например, X не приводит к образованию колебаний в направлении У . Эти частоты определ ютс  параметрами упругой системы и завис т 6т измен ющихс  условий резани . Поиск и усиление таких колебаний вызывает следующее: они демпфируют автоколебани  и периодические вынужденные колебани , вызванные процессом резани  в радиал| ном направлении, одновременно усиление таких колебаний не оставл ет сл1еда на обработанной поверхности .

Цель изобретени  - повышение точности системы.

Дл  этого в предлагаемой системе установлены второй датчик вибраций, третий фильтр, блок делени  и блок пам ти, причем вход третьего фильтра соединен с выходом второго датчика вибрации, а выход - с первым входом блока делени , второй вход которого соединен с выходом второго фильтра , а выход - с входом нелинейного блока, выход генератора пилообразного напр жени  соединен с управл ющими входами-второго и третьего фильтров и с первым входом блока пам ти, второй вход которого соединен с входом нелинейного блока, а выход - с вторым входом блока сканировани  и управл ющим входом первого фильтра.

На чертеже дана блок-схема предлагаемой системы управлени  суппортом станка.

Система управлени  суппортом стайка содержит первый и второй датчики вибрации i и.2; первый, второй и третий фильтры 3-5; первый, второй и третий усилители 6-8, электромеханический преобразователь 9; блок делени  10, нелинейный блок 11, блок пам ти 12, блок скар}ировани  13, генератор 14 пилообразного напр жени , х - сигнал, регистрируемый в направлении оси А, и Y - сигнал, регистрируемый в направлении оси Y.

Процесс механической обработки металлов резанием всегда сопровождаетс  наличием автоколебаний в направлени х А, Y, Z (самовозбуждающиес  колебани ), возникающих при отсутствии каких-либо внешних колебательных возмущающих сил. Источником энергии колебаний в такой СПИД  вл етс  двигатель привода, а возникающие при этом переменные силы поддерживают это колебательное движение, которые создаютс  и управл ютс  самим движением.

Регистрируемые при этом автбколебани  в направлени х осей X, Y соответствующими датчиками вибраций I и 2 подаютс  на входы селективных узкополосных фильтров 4 и 5, в свою очередь, автоколебани  в направлении оси X подаютс  на вход избирательного фильтра 3, включенного в цепь обратной св зи.

Изменение избирательных частот селективных фильтров 1 и 2 в диапазоне обзора (О - ш.о 1 с помощью их элементов настройки , управл емых генератором 14, приводит к выделению гармонических составл ющих колебаний в направлени х осей X KY минимальное отнощение энергетических уровней которых определ етс  блоком делени 

10путем последовательного делени  энергетических уровней частотных составл ющих в направлении оси У на энергетические

уровни составл ющих в направлении оси X. Частота, определенна  из условий минимума отнощени  колебаний в направлении оси У по отнощению к оси X,  вл етс  оптимальной , так как усиление колебаний в этом случае в направлении оси X максимально демпфирует колебательные смещени  в направлении оси Y, при этом практически не оставл ет следа на обработанной поверхности . Выходное управл ющее напр жение блока делени  10 через нелинейный элемент

11типа зоны нечувствительности воздействует на первые входы блока пам ти 12 и блока сканировани  13, выходное напр жение которого управл ет генератором 14 таким образом, что при данном установившемс  минимальном отношении частотных соетавл ющих . «качание частоты в диапазоне обзора прекращаетс .

Установленное соотношение энергетических уровней частот1гых составл ющих кана .юв запо.минаетс  блоком пам ти 12. его выходное напр жение, управл ет элементом настройки избирательного фильтра 3 таким образом, что он избирает из спект)а вибраций , регист()ируемых датчиком I, га)моническую состэЕМ ющую, соответствующую минимальному установившемус  соотиои)е11ию (). Напр жение, соответствующее избранной гармонической составл ющей,- подаетс  на входы усилителей 6 и 7 цепи обратной св зи, необходимое дл  управлени  возбуждением электромеханического преобразовател  9 с помощью усилител  мощности 8.

При изменени х параметров СПИД в процессе обработки, вызывающих перераспределение основных гармонических составл ющих таким образом, что их отношение выходит за пределы зоны нечувствительности нелинейного элемента И, вырабатываетс  управл ющее напр жение блока сканировани  13 путем сравнени  текущего значени  с ранее запомненным блоком пам ти 12. Разностное напр жение блока сканировани  13 позвол ет вновь запустить управл ющий генератор 14, напр жение которого управл ет настройкой фильтров 3-5 до тех пор, пока не зафиксируютс  новые гармонические составл ющие в направлени х осей X и Y с минимальным отношением, при этом прежнее значение отношени  составл ющих стираетс  в блоке пам ти 12 и фиксируетс  вновь найденное отношение.

Использование новых элементов в предлагаемом изобретении выгодно отличает самонастраивающуюс  систему управлени  суппортом станка от аналогов Наличие новых блоков позвоп ет автоматически производить поиск и поддерживать оптимальные частоты колебаний с учетом изменени  параметров упругих и инерционных характеристик СПИД в процессе обработки, возбуждаемых в направлении подачи и привод щие к демпфированию колебательных смещений в радиальном направлении. Использование эпергии самих автоколебаний, вызванных непосредственно зоной резани , значительно уменьшает мощность источников возбуждени  колебаний в направлении подачи . Амплитуда автоматически выбранной оптимальной частоты колебаний (с учетом мен ющихс  параметров СПИД) поддерживаетс  также оптимальной первым и вторым усилител ми, в св зи с этим по вл етс  возможность автоматического управлени 

процессом резани  дл  получени  заданного движени  инструмента по отношению к обрабатываемой детали путем синхронизации автоколебаний инструмента в направлении движени  подачи и демпфировани  колебательных смещений в радиальном направлении дл  достижени  заданного критери  точности и производительности.

Claims (3)

1.Патент ФРГ № 1948012, кл. В 23 О 15/00, 1971.

2.Патент США № 3754487, кл. В 23 G 1/00, 1973.

3.Патент ЧССР № 1132125, кл. Н 02 К 35/02, 1966.