SU918022A1 - Устройство управлени точностью на металлорежущем станке - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области автоматического управлени  металлорежущими станками и предназначено дл  определени  состо ни  системы СПИД, дл  управлени  точностью и коитI рол  процессом обработки.

Известно устройство дл  управлени  процессом обработки, содержащее датчик вибраций, подключенный через усилитель и полосовые фильт- ры к приводу подач, блок управлени  и датчик силового параметра, подклю ченный к блоку управлени  приводом подач 1 .

Недостатком этого устройства . вл етс  то, что управление режимом работы станка осуществл етс  только в момент формировани  выходного сигнала , что значительно снижает точность управлени  процессом обработки .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности при механической обработке на металлорежущих станках.

Цель достигаетс  тем, что устройство снабжено согласуюи(им блоком подключенным входом к.выходу датчика вибраций, д выходом к полосовому фильтру, последовательно включенными усилителем, детектором, регулируемым полосовым фильтром с двум  вхо ами , аналоговым ключом, блоком поиска экстремума, аналоговым загюминающим yctpovlcTeoMy блоком сравto нени , причем один из выходов регулируемого полосового фильтра ПОДКЛЮ7

чей напр мую к блоку сравнени , а входы аналогового ключа и запоминающего устройства - к блоку управIS лени  интегратором, соедин ющим выход усилител  с его входом, двум  логическими элементами И, входы которых подключены к выходу блока сравнени , генератором пилообразао ного напр жени , подключенным своим входом к блоку управлени , а выходом к регулируемому полосовому фильтру, двум  цеп ми управлени , содержащими последовательно соединенные ана/}оговые ключи и запоминающие устройства с одним дифференциальным усилителем, выход которого подключен к блоку управлени  приводом подач, причем выход генератора пилообразного напр жени  подключен к входам аналоговых ключей, к которым подключены соответственно выходы логических элементов И. На чертеже представлена блоксхема устройства. Изобретение базируетс  на особенност х динамической характеристики упругой системы по отношению к процессу резани : изменение жесткости , при прочих неизменных услови х , приводит к вариаций собственных частот тех контуров упругой системы станка по отношению к процессу резани , которые определ ютс  деталью Например, при работе на автоматизированном оборудовании при обработке деталей типа валов текущие значени  жесткости измен ютс  при переходе от одной детали к другой в св зи с нестабильностью работы замимного устройства и других факторов. ( В процессе обработки из сложной пространственной системы станка необ ходимо выделить лишь составл ющие в направлении основного формировани  погрешности, т.е. необходимо определить изменение частоты колебатель ных контуров упругой системы станка по отношению к силам, действующи в отжимающем направлении. Такими силами  вл ютс  переменные составл ю 1Чих сил, действующим на заднюю гран инструмента. Дл  выделени  компози1 (ионнь1х составл ющих движений, св занных с процессом обработки на зад ней грани инструмента, рассматривае с  св зь между силами, действующими на инструмент с сигналом колебатель ных скоростей, измеренных, например на свободном торце резцедержавки, gH наход т такие частотные диапазоны где имеетс  минималл ное отношение акустического сопротивлени  между задней гранью инструмента и точкой установки измерительного преобразовател  виброакустической эмиссии, к акустическим сопротивлени м между другими гран ми и этой же точкой. Аанализиру  частотный состав амп литудной модул ции, определ ющейс  контактированием задней грани инст9 4 румента с деталью, определ ют теку- , щее значение жесткости детали, так как движение инструмента относительно детали осуществл етс  в основном на собственных частотах упругой системы , станка по отношению к процессу резани , а девитаци  собственных частот определ ет текущее значение жесткости . Устройство содержит режущий инструмент 1 виброакустическим датчиком 2, установленным на торце резца. Выход датчика 2 св зан посредством согласующего блока 3 и полосовогоj фильтра k с усилителем 5 с регулируекшм коэффициентом усилени , выход которого св зан с интегратором 6, соединенным с вторым входом усилител  5 и с детектром 7, выход которого подключен к регулируемому полосовому фильтру 8. Один выход регулируемого полосового фильтра 8 подключен к вхо.ду aHjhoroedro ключа 9, выход кoтopo o через блок поиска экстремума 10 и 1 аналоговое запоминающее устройство 11 соедин етс  с одним входом блока 12 сравнени , второй вход блока 12 сравнени  соединен с выходом регулируемого полосового фильтра 8, а выход соедин етс  с входом логического элемента И 13 и с входом логического элемента И It. Блок 15 управлени  имеет несколько выходов, первый из которых соедиг н етс  с входом усилител  5, второй выход - с входом аналогового ключа 9 и входом аналогового запоминающего устройства 11, третий и четвертый . выходы - с входами логических элементов И 13 и И, а п тый выход - с входом генератора 16 пилообразного напр жени . Первый выход генератора 16 пилообразного напр жени  соедин етс  с регулируемым полосовым фильтром 8, второй выход генератора 16 соедин етс , с входом аналогового ключа 17, а третий выход генератора 16 подключен к входу аналогового ключа 18. Логический элемент И 14 св зан с входом аналогового ключа 17, выход которого через аналоговое запоминающее устройство J9 соедин етс  с входом дифференциального усилител  20. Логический элемент И 13 св зан с входом аналогового ключа 18, выход котоpfbro через аналоговую пам ть 21 соедин етс  с входом дифференциального усилител  20, выход которого подключаетс  к входу блока 22 управлени  приводом подач, выход блока 22 управлений соедин етс  с входом привода подач станка 23. Второй вход блока 22 управлени  приводом подач соедин етс  через согласующий усилитель 2 с выходом датчика 25 силы резани , который устанавливаетс  на режущий инструмент. При включении, привода подач станка 23 осуществл етс  обработка детали режущим инструментом 1, вследствие чего возникают вибрации, которые регистрируютс  датчиком 2. Сигнал с него последовательно поступает в .согласующий блок 3, полосовой фильтр k, где происходит выделение гармоник акустической эмиссии, в усили.тель 5 с регулируемым коэффициентом усилени , коэффициент усилени  которого измен етс  в зависимости от параметров режимов резани .и задаетс  блоком 15 управлени . Выделенна  гармоника нормируетс  по своему интегральному уровню с помощью усилител  5 с регулируемым коэффициентом усилени  и интегратором 6 и поступа ет в детектор 7, где выдел етс  ее ; огибающа , и сигнал с детектора 7 поступает в регулируемый полосовой фильтр 8, который перёстраиваетсй от сигнала поступающего с выхода Генератора 16 пилообразного напр жени . Выделение частоты наибольшего уро н  и слежение за ее девитацией осу . ществл етс  следующим образом. С блока 15 управлени  поступает сигнал на открытие аналогового клоча 9, на включение аналогового запоминающего устройства 11 и запуск генератора 16. Полосовой фильтр 8 начинает саморегулироватьс , и сигнал с него через аналоговой ключ 9 и блок поиска экстремума 10 поступает в ана логовое запоминающее устройство И. После настройки полосового 8 во всей полосе обзора на аналоговом запоминающем устройстве 11 будет зафиксирована амплитуда частоты максимального уровн . Затем блок 15 yftpaeлени  вновь подаёт сигнал на запуск . генератора 16, на логический элемент И 13 и на управл ющий аналоговый ключ 18. При регулировании полосового фильтра 8, в случае по влени  на его. выходе сигнала, равного по амплитуде величине сигнала, наход щегос  в 226 запоминающем устройстве 11, блок сравнени  12 подает сигнал на логический элемент И 13 и включает аналогЬвый ключ 18, который подает сигнал с генератора 16 в аналоговую пам ть 21. Так как напр жение на выходе генератора 16 однозначно св зано с частотой фильтра 8, то значение напр жени  , наход щегос  аналоговой пам ти 21, соответствует значению частоты, имеющей максимальный уровень . После этого блок 15 управлени  вновь подает сигнал на запуск генег ратора 16, ключ 9.и аналоговое запоминающее устройство 11, в котором вновь запоминаетс  амплитуда частоты максимального уровн . В следующий такт блоком 15 управлени  подаетс  сигнал на логический элемент И 1 и на запуск генератора 1б, и при совпадении амплитуды сигнала, поступающего с полосового фильтра 8 с амплитудой сигнала частоты максимально уровн , наход щегос  в устройстве 11, блок сравнени  12 подает сигнал на логический элемент И Il, который выдает сигнал на открытие аналогового ключа 17, и величина напр жени  генератора 16 запоминаетс  в аналоговом запоминающем устройстве 19. Последение два такта посто нно повтор ютс  и таким образом в устройстве 19 посто нно находитс  величина напр жени  генератора 16, соответствующа  текуи ему значению частоты максимального уровн . На вход дифференциального усилител  20 поступает напр жение с поминающего устройства 19 и аналоговой пам ти 21 пропорционально образцовому и текущему значени м частоты максимального уровн , на его выходе получаем сигнал пропорциональный девитации этой частоты, т.е. пропорциональный изменению текущего значени  жесткости системы СПИД.Этот сигнал поступает в блок 22 управле-ни , где учитываетс  его знак, и туда ие пoдaetc  сигнал с датчика 25 силы резани  через согласующий усилитель 2k, представл ющий собой измерительный преобразователь усилий. Сравнива  эти два сигнала, блок 22 управлени  приводом подач осуществл ет изменение подачи таким образом, чтобы отклонение силы к текущему значению жесткости оставалось посто нным.

В св зи с тем, что в насто щее врем  в станочном парке наход т все большее применение станки с программным управлением, а также широкое использование новых многооперационных станков типа Обрабатывающий центр, на основе которых создаютс  автоматические линии, возникает потребность в устрр ствах, которые могли бы управл ть точностью обработки в процессе резани . Использование предлагаемого устройства обеспечит: значительное повыше14ие точности , быстродействи , стабильности и надежности работы оборудовани  за счет текущего контрол  состо ни  системы СПИД в процессе обработки путем выделени  из суммарного сигнала частотных составл ющих, наиболее полно характеризующих процесс резани , и получени  информации о фактической жесткости системы СПИД, погрешности заготов1 и и конечном размере обрабатываемой детали.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство управлени  точностью на металлорежущем станке, содержащее датчик вибраций, подключенный через усилитель и полосовые ФИЛЬТРЫ к приводу подач, блок управлени  и датчик силового параметра, подключенный к блоку управлени  приводом подач, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности обработки.

   оно снабжено согласующим блоком, подключенным входом к выходу датчика вибраций, а выходом к полосовому фильтру, последовательно включенными усилителем, детектором, регулируемым полосовым фильтром с двум  входами , аналоговым ключом, блоком по .иска экстремума, аналоговым запоминающим устройством, блоком сравнени ,

   причем один из выходов регулируемого полосрвйго фильтра подключен к блоку сраневни , а входы аналогового ключа и запоминающего устройства к блоку управлени  интегратором, соедин ющим выход усилител  с его входом, двум  Логическими элементами И, входы которых подключены к выходу блока сравнени , генератором пилообразного напр жени V подключенным своим входом к блоку управлени , а выходом к регулируемому полосовому фильтру, двум  цеп ми управлени , содержащими последовательно .соединенные аналоговые ключи и запоктнающие устройства

   с одним дифференциальным усилителем, выход которого подключен к блоку управлени  приврдом подач, причем

   выход генератора пилообразного напр жени  подключен к входам аналоговых

   ключей, к которым подключены соответственно выходы логических элементов И.

   Источники информации, . прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 715228, кл. В 23 В 25/06, 1976.