SU952553A1 - Устройство ограничени вибраций на шлифовальном станке - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ОГРАНИЧЕНИЯ ВИБРАЦИЙ НА ШЛИФОВАЛЬНОМ СТАНКЕ

1

Изобретение, относитс  к обработке материалов резанием и может быть, использовано дл  ограничени  вибраций при обработке деталей на шлифовальных станках.

Известно устройство автс 1атичес- кого регулировани  пода.чи на металлорежущих станках, содержащее станок, регулируемый электропривод подачи с системой управлени / элемент сравнени , один вход которого соединен с датчиком вибраций, а второй - с эадатчиком допустимого уровн  вибраций , выход элемента соединен с сие- темой управлени , в которой измен етс  величина подачи. Ограничение вибраций осуществл етс  за счет изменени  величины подачи i .

Однако воздействие только на величину подачи в этом устройстве не позвол ет эффективно устран ть вибрации , так как амплитуда возмущающего воздействи , действующего на упругую систему станок - приспособление - инструмент-деталь остаетс  посто нной .Кроме того,снижаетс  производительность станка,так как дл  ограничени  вибраций при посто нной амплитуде возмущающего воздействи  может

потребоватьс  значительное уменьшение подачи.

Известно также устройство дл  ограничени  вибраций на металлорежущих станках, содержащее регулируемый электропривод подачи с системой управлени , элемент -сравнени , датчик вибрации и задатчик допустимого уровн  вибраций, релейные элементы, один из которых Не имеет зоны нечувствительности , а другие имеют зоны нечувствительности отличные друг от друга, триггеры, блоки задержки , логические элементы Запрет сумматор, интеграторы, задатчик усили  резани , датчик усили  резани , задатчик частоты вращени  привода главного движени  станка.. Ограничение вибраций осуществл етс 

20 различными пут ми: увеличением скорости резани , уменьшением скорости резани , одновременным увеличением скорости резани  и уменьшением усили  резани , одновременным уменьше25 нием .скорости резани  и усили  резани  .

Однако данное устройство невозможно примен ть на шлифовальных станках при увеличении скорости резани ,

30 так как из услови  обеспечени  максимальной производительности скорость резани  окружна  скорость шлифовального круга) должна быть максимальной , допустимой прочностью круга Уменьшение скорости резани  приводит к уменьшению производительности шлифрвани . Это объ сн етс  тем, что при уменьшении скорости резани  увеличиваетс  шероховатость шлифованной поверхности и дл  обеспечени  требуемой шероховатости поверхности при уменьшении скорости необходимо одновременное уменьшение подачи. Воздействие на величину усили  резани  и скорости резани  не позвол ет эффективноустран ть вибрации, так как в этом случае амплитуда возмущающего воздействи , действующего на упругую систему станок- приспособление - инструмент. - деталь, остаетс  посто нной.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности ограничени  вибраций и производительности обработки на шлифовальных станках.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство ограничени  вибраций на шлифовальном станке, содержащее асинхронный электродвигатель привода шлифовального круга, преобразователь частоты с системой управлени  и задатчиком частотынапр жени  питани  электродвигател  регулируемый электропривод подачи с системой управлени  и задатчиком величины подачи, элемент сравнени Y входы которого соединены с датчиком вибраций и с задатчиком допустимого уровн  вибраций, сумматор и интегратор , введены вычислитель и датчик момента электродвигател  привода шлифовального круга, причем вход интегратора соединен с выходом элемента сравнени , а выход -. с инверс ным входом сумматора, с пр мым входом которого соединен задатчик величины подачи, выход сумматора соединен .с входом системы управлени , выход которой соединен со шлифовальным станком, шлифовальный станок соединен с асинхронным электродвигателем привода шлифовального круга который соединен с выходом преобразовател  частоты, вход которого соединен с выходом системы управлени , первый вход которой соединен с выходом задатчика частоты напр жени  питани  электродвигател , а второй с выходом вычислител , первый вход которого соединен с выходом задатчика частоты напр жени  питани  электродвигател , а второй с выходом датчика момента, вход которого соединен с асинхронным электродвигателем привода шлифовального круга.

Второй вариант (фиг.2) устройства состоит в том, что в него введены два ключа и дополнительный вычислитель , причем вход первого ключа соединен с выходом датчика момен-та , а-выход - с вторым входом вычислител  , вход второго ключа соединен с выходом датчика момента, а выход - с вторым входом дополнительного вычислител , первый вход.которого соединен с выходом задатчика частоты напр жени  питани  электродвигател  , а выход - с вторым входом системы управлени  преобразовател  частоты.

На фиг.1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - то же,вариант устройства на фиг.З - механические характеристики асинхронного двигател  при регулировании напр жени  в соответствии с изобретением.

Устройство (фиг.1) содержит шлифовальный станок 1, соединенный с вхо; дом датчика 2 вибраций, с асинхронньм электродвигателем 3 привода пшифовального круга и электроприводом 4 подачи , вход которого соединен с выходом системы 5 управлени , вход которой соединен с выходом сумматора б, пр мой вход которого соединен с выходом эадатчика 7 величины подачи, а инверс-г ный - с выходом интегратора 8, вход которого соединен с выходом элемента 9 сравнени , входы которого соединены с выходами датчика 2 вибраций и выходом задатчика 10 допустимого уровн  вибраций, вход асинхронного электродвигател  3 привода шлифовального круга соединен с выходом преобразовател  11 частоты, вход которого соединен с выходом системы 12 управлени , первый вход которой соединен с выходом задатчика 1Э частоты напр жени  питани , а второй - с выходом вычислител  14, первый вход которого соединен с выходом задатчика 13 частоты напр жени  питани , а второй - с выходом датчика 15 момента , вход которого соединен с асинхронным электродвигателем 3 привода шлифовального круга.

Второй вариант устройства (фиг.2) содержит дополнительно ключи 16 и 17 . и вычислитель 18. Вход первого ключа 16 соединен с выходом датчика 15 момента, а выход - с вторым входом вычислител  14, вход второго ключа 17 соединен с выходом датчика15 5 момента, а выход - с вторым входом дополнительного вычислител  18, первый вход которого соединен с выходом задатчика 13 частоты напр жени  питани , а выход - с вторым входом системы управлени  преобразовател  частоты.

Claims (2)

1. Принцип действи  устройства основан на том, что одновременно с изменением скорости подачи измен ют магнитный поток асинхронного электродвигател  привода ишифовального кру путем регулировани  напр жени  п тани . В устройстве (фиг.1) регулиру напр жение питани  в соответстви с соотнесением u. ,. ,-, р ifM x.i2. uPcH- a.л Ui 0 .( bi, х, ГгС Х ,12 йРсн-х, . г-.(-|.: т1MN xl c ... М - электромагнитный момент дв тел , - номинальные потери в дви гателе , т, - число фаз, Га х , х , XQ - параметры Т-образной схе мы замещени  асинхронног двигател , лР, - номинальные потери в ста статора, углова  скорость пол  дв гател , соответствующа  номинальной частоте пита щего напр жени , {{Ц - номинальное значение час ты питающего напр жени , ц -- номингшьное значение маг ного потока двигател , 444R(K,- конструктивна  посто нна статора машины, RX - обмоточный коэффициент, W - число последовательных в ков одной фазы, oi - относительна  частота пи щего напр жени . В устройстве (фиг.2) в предела изменени  момента ДРи к I регулируют напр же / Кч V fbKpK iii;) питани  в соответствии с соотноше I П rV-Ot 1(0 H -Hb t7 i« ;е . г I OH k он . иГ1 8 кр критическое значение параметра абсолютного скольжени , а в пределах изменени  момента лРн 1 ПО соотношению (1). pRoi fe 0.1 Ркр В большинстве станков шлифовальный круг приводитс  во вращение от асинхронного электродвигател , который выполн етс  как одно целое со ишифовальной бабкой, т.е. в виде электрошпиндел . Следовательно, вибрации электродвигател  вызывают вибрации шлифовального круга. Име  ввиду, что в шлифовальных станках используютс  прецезионные подшипники, дисбаланс ротора электродвигател  сводитс  к минимуму и основную роль в создании вибраций электродвигател  играют магнитные вибрации. Причинами магнитных вибраций асинхронных электродвигателей  вл ютс  временные и пространственные изменени  сил т жени , действующих между статором и ротором. Величина радиальной силы, действующей на единицу поверхности воздушного зазора, определ етс  выражением . Р-0,4-10 Bjie,t), (3) гдеБ5( - мгновенное значение маг-. нитной индукции в зазоре в точке, удаленной на угол б от начала координат в момент времен. В шлифовальных станках асинхронный электродвигатель шлифовального круга работает с различной нагрузкой , котора  зависит от режима работы , станка (черновое или чистовое шлифование, правка круга). Измен етс  нагрузка и при изменении подачи дл  ограничени  вибраций. В этих услови х целесообразно регулировать магнитный поток двигател  в соответствии с величиной момента нагрузки. Согласно формуле (3) уменьшение (увеличение) магнитного потока (а следовательно, и индукции) асинхронного электродвигател  привода шлифовального круга обуславливает уменьшение (увеличение) амплитуды возмущагоцего воздействи , действующего на систему станок - приспособление - инструмент - деталь, и позвол ет осуществить ограничение: вибраций-на шлифовальных станках. В устройстве ограничение вибраций осуществл етс  одновременно взаимосв занными действи ми: изменением скорости подачи (повышением степени устойчивости системы станок - приспособление - инструмент - деталь), и изменением магнитного потока асинч кронного электродвигател  шлйфовал ного круга (изменением амплитуды Еюзмущающего воздействи ). Уменьшение вибраций собственно электродви .гател  привода шлифовального круга дает возможность увеличить величины цодачи при заданном уровне вибраций шлифовального станка и тем самым повысить производительность обработ ки. Магнитный поток предлагаетс  изменить так, чтобы сохранить потери мощности в двигателе на номиналь ном уровне, т.е. при определенном значении момента двигател  М в уста новившемс  режиме работы асинхронный двигатель находитс  в точке механической характеристики, вид кото рой определ етс  напр жением V согласно формуле (1 , с абсолютным скольжением р , при .котором потери в двигателе равны номинальньтм {фиг. Соотношение (1) получено на осно вании вычислений по Т-образной .схеме замещени  частотно-регулируемого асинхронного двигател . Соотношение 2) получено из следующих соображений: с уменьшением нагрузки магнитного потока путем регулировани  напр жени  питани  двигател  по соотношению (1) увеличиваетс  параметр абсолютного сколь жени  р . При превышении fJ значени  PI (р потери в двигателе номинальны лишь при работе его на неустойчивой части механической характеристики в точке а (крива  3, фиг.З), что во можно только в замкнутой по скорост системе электропривода. Следователь но, при посто нстве статического мо мента в разомкнутой системе двигате работает на устойчивой части механи ческой характеристики в точке S и потери мощности Двигател  ниже номи нальных. Поэтому в диапазоне измене момента fpl« l дл  дальнейшего повышени  эффективности ограничени  вибраций измен ют магнитный поток двигател  путем регулировани  напр жени  питани  по соотношению (2), т.е. при любом значении М, из диапазона изменени  момента в установившемс  режиме работы двигатель находитс  в точке механической характеристики с абсолютным скольжением р цр . Соотноше.ние (2) получено подстановкой ji ркрПри пренебрежении, активными сопротивлени ми статора напр жени  на электродвигателе определ ет магнитный поток. Уменьшение напр жени  по соотношению (1) позвол ет уменьшить магнитный поток до минимального уровн , определ емого номинальными потер ми мощности в электродвигателе , а по соотношению (2) до уровн , определ емого критической величиной параметра абсолютного скольжени . Устройство по фиг.1 работает следующим образом. Во врем  шлифовани  детали, когда сигнал датчика 2 вибраций равен сигналу задатчика 10 допустимого уровн  вибраций, на выходе элемента 9 сравнени , а следовательно, на выходе интегратора 8 сигнал отсутствует , и величина подачи определ етс  только величиной сигнала задатчика 7 подачи. Напр жение на выходе преобразовател  11 частоты и на электродвигателе 3 определ етс  величиной сигнеша на выходе вычислител  14. При пренебрежении активными сопротивлени ми статора это напр жение при посто нной частоте определ ет магнитный поток асинхронного электродвигател  3. В.таком состо нии устройство находитс  до тех пор, пока при обработке детали сигнал с выхода датчика 2вибраций не превысит (не станет . меньше) сигнал (сигнала) задатчика 10 допустимого уровн  вибраций. 8этом случае на выходе элемента 9сравнени  и на выходе интегратора 8 по вл етс  положительный (отрицатель ный); сигнал. Этот сигнал поступает на инверсный вход сумматора 6, где суммируетс  с сигналом задатчика 7 величины подачи, который поступает на пр мой вход сумматора б. Выходной сигнал сумматора б начинает уменьшатьс  (увеличиватьс ) и воздействует на систему 5 управлени  5 электропривода подачи так, что величина подачи уменьшаетс  (увеличиваетс ), а следовательно, уменьшаетс  (увеличиваетс ) и усиление резани . Уменьшение (увеличение) усили  резани  приводит к уменьшению (увеличению ) момента электродвигател  3привода главного движени . Сигнал с датчика 15 момента поступает в вычислитель 14, необходимый дл  вычислени  по соотношению CD V. завис щего от сигнала датчика 15 момента и задатчика 13 частоты напр жени  питани  сигнала, поступающего на вход системы 12 управлени  , при котором устанавливаетс  такре значение напр жени  на выходе препреобразовател  11 частоты и на электродвигателе 3, а значит и магнитного потока электродвигател  3, при котором.лотери мощности в нем не превышают номинальных. Уменьшение (увеличение) подачи и магнитного потока электродвигател  3 приводит к уменьшению (увеличению) амплитуды возмущающего воздействи , действующего на систему станок - приспособление - инструмент - деталь, а следовательно , и вибраций. Сигнал с выхода датчика 2 вибраций уменьшаетс  (увеличитс ) и становитс  равным си налу с выхода задатчика 10 допустимого уровн  вибраций.С выхода элемент 9 сравнени  сигнал исчеэает,и интегр . тор 8 запоминает накопленный уровень Шлифование детали происходит при ново значении величины подачи и магнитно потока электродвигател  3. Принцип действи  устройства на фиг.2 аналогичен, только при изменении момента нагрузки в диапазоне . ) ключ 17 разомкнут, ключ 16 замкнут и работает вычислитель 14, и вычисление осуществл етс  по соотношению (tlD, а при достижении величиной момента значени  ьРн ключ 16 размыкаетс , замыкаетс  клю 17, подключаетс  вычислитель 18, и вБГчисление в диапазоне изменени  момента нагрузки ) осуществл етс  по соотношению (2). Устройство позвол ет повысить эффективность ограничени  вибраций ;на шлифовальных станках и производительность шлифовани  на 10%, умен шить прижоги шлифуемой, поверхности и улучшить ее качество. Формула изобретени  1. Устройство ограничени  вибра ций на вшифовальном станке, содёржащее асинхронный электродвигатель привода шлифовального круга, к кот рому последовательно подключены пр образователь частоты напр жени  питани , система управлени  и задатчик частоты напр жени  питани , электропривод подачи с системой уп-. равлени  и задатчиком величины подачи , датчик вибраций станка и задатчик допустимого уровн  вибраций, подключенное к входам элемента сравнени , сумматор и интегратор, о тличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности ограничени  вибраций и произ водительности обработки, в него введены датчик момента электродвигател  привода шлифовального круга и вычислитель, причем вход интегратора соединен с выходом элемента сравнени , а выход - с инверсным входом cyNwaTopa, с Пр мым входом которого соединен задатчик величины подачи, а выход Сумматора соединен с входом системы управлени  электроприводом подачи, кроме того, последовательно соединенные датчик момента электродвигател  шлифовального кругла и вычислитель подключены к системе управлени  этим двигателем , а второй вход вычислител  соединен с выходом задатчика частоты напр жени  питани , 2. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что в него введены дополнцтельный вычислитель и два ключа, причем вход первого ключа соединен с выходом датчика момента, а выход - с вторым входом вычислител , вход второго ключа соединен с выходом датчика момента, а выход - с втоЕЯлм входом дополнительного вычислител , первый вход которого соединен с выходом задатчика кастоты напр жени  питани , а выход - с вторым входом системы управлени  электродвигателем привода шлифовального круга. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 2066917, кл. В 23 q 5/00, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 662318, кл. В 23 Q 15/00, 1979/