SU970322A1 - Устройство дл управлени станком - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОМ

1

Изобретение относитс  к системам автоматического управлени  металлорежущими станками и может быть использовано , Например, в токарных станках дл  обработки торцовых по- . верхностей.

Известно Устройство дл  управлени  ст.анком, содержащее механизм преобразовани  перемещени  суппорта Б угловое перемещение нелинейного кулака, воздействующего на щуп управл ющего датчика, причем профиль кулака воспроизводит нелинейную зависимость скорости вращени  двигател  главного движени  от величины диаметра обработки В соответствии с заданной скоростью резани  1.

Основными недостатками данного устройства  вл ютс  сложность передаточного механизма между суппортом и щупом датчика и необходимость Б перестройке механизма дл  изменени  скорости резани , например, путем замены кулака.

Известно также устройство дл  стабилизации скорости резани  на токарном станке, содеражщее последовательно включенные датчик положени  суппорта, например сельсин, блок перемножени  напр жени  датчика поло

жени  суппорта и напр жени  датчика скорости двигател  главного движени , блок сравнени  напр жений задатчика скорости резани  и блока перемножени , усилитель, электропривод главного движени , к о бмотке возбуждени  которого подключен задатчик диаметра обработки, а между вторичными обмотками датчика положе10 ни  включены крайние точки сдвоенного потенциометра дл  компенсации вылета инструмента 1,2j,

В этом устройстве отсчет по радиусу обработки абсолютный, осу15 ществл емый с помощью редуктора с бол1}Шим передаточным отношением, что усложн ет кинематику между суппортом и осью датчика положени . Кроме того, из-за нелинейности выход20 ного напр жени  сельсина от угла поворота ротора точность режима поддержани  скорости резани  снижаетс , так как он работает в амплитудном режиме .

25

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  управлени  металлорежущим станком, содержащее импульсный датчик, блок реверса, реверсив30 ный счетчик, блок ввода и блок управлени  электроприводом главного движени . В свою очередь блок реверса состоит из логического переклю чател , узла реверса и двух линий задержкиг а блок управлени  содержит эадатчик скорости резани , блок сра нени , усилитель интегрирук ций уси литель, цифроанапоговый преобразователь 3. Данное устройство предназначено дл  работы совместно с широкорегулируемьлй электроприводом и при других вариантах привода главного движени , например, включающего в себ  автоматическую коробку скоростей, или комбинированного, не может быть использовано, что ограничивает его область применени . Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  устройства Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  управлени  станком, содержащее задатчик скорости резани , усилитель с переменным коэффициентом передачи, блок управле ни  главным приводом станка, регул тор скорости/ вход которого соединен с выходом переключател , и реверсивный счетчик, установочные входы которого соединены с выходами задатчика перемещени , суммирующий и вычитающий входы - с выходами им- пульсного датчика перемещени  через блок реверса, управл ющий вход которого подключен к выходу переноса реверсивного счетчика, введены последовательно соединенные первый делитель частоты, второй делитель час- тоты и преобразователь частоты в напр жение и последовательно соединенные генератор импульсов, блок формировани  врегленных интервалов и буферный регистр, выход которого соединен с входом блока управлени  .главным приводом станка и с управл ющим . входом усилител  с переменным коэффициентом передачи,подклю ченного информационным входом к выходу преобразовател  частоты в напр жение , а выходами - к информационным входам переключател , управ .л ющий вход которого соединен со знаковым выходом задатчика скорости резани , подсоединенного информационными выходами к управл ющим входам первого делител  частоты, информационный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, причем управл ющие входы второго делител  частоты соединены с информационными выходами реверсивного счетчика , а выход - с синхронизирующим входом буферного регистра и с управл ющими входами блока формировани  временных интервалов. На фиг.1 представлена функциональ на  схема устройства; на фиг.2 и 3 диaгpaм u по сн ющие работу устройства . Устройство содержит последовательно соединенные импульсный датчик 1 перемещени , блок 2 реверса, реверсивный счетчик 3, установочные входы которого подключены к выходам задатчика 4 перемещени , и последовательно соединенные задатчик 5 скорости резани , первый б и второй 7 делители частоты, преобразователь 8 частоты в напрахсение, усилитель 9 с переменным коэффициентом передачи, пр люй и инверсный выходы которого через переключатель 10 подключены к входу регул тора скорости главного привода 11, а также последовательно- включенные генератор 12 импульсов, блок 13, формировани  временных интервалов, состо вши из последовательно соединенных элемента И 14, счетчика 15, дешифратора 16 элемента ИЛИ 17, сдвигающего реГистра 18, выходы последнего через буферный регистр 19 и блок 20 управлени  главным приводом станка подключены к автоматической коробке скоростей. В свою очередь главный привод 11 станка содержит регул тор 21 скорости, усилитель 22 мощности , датчик 23 скорости, двигатель 24, выходной вал которого через автоматическую коробку 25 скоростей подключен к механизму вращени  шпиндел . Выходы счетчика 3 подключены к входам блока 2 и делител  7, выход которого подключен к установочным входам счетчика 15, регистра 18 и к синхронизирующему входу регистра 19. Старший разр д регистра 18 подключен к второму входу элемента И 14. Генератор 12 соединен со счетным входом делител  б, выходы задатчика 5 скорости резани  - с управл ющими входами переключател  10, а выходы регистра 19 соединены с управл ющим : входом усилител  9. Устройство работает следующим образом . В процессе обработки детали с псмощью датчика 1 и счетчика 3 осуществл етс  контроль пути, пройденный . инструментальным суппортом. Информаци  о текущем радиусе обработки вырабатываетс  в виде элементарных приращений .(импульсов; и накапливаетс  счетчиком 3, при этом текущее значение хода счетчика 3 соответствует радиусу обработки детали. В зависимости от направлени  движени  импульсы вырабатываютс  на одном из выходов датчика 1, св занного с ходовым винтом суппорта. Канал прохождени  импульсов на входы счетчика 3 определ етс  блоком 2. Независимо от направлени  вращени  ходового винта суппорта ПРИ лвижеНИИ к центру издели  импульсы с датчика , поступают на вычитающий вход счетчика 3, при движении от центра на суммирующий вход. Коммутаци  направлений счета импульсов осуществл етс  в момент перехода счетчика 3 через нулевое состо ние с помощью блока 2, Это позвол ет осуществить абсолютный отсчет относительно центра издели .

Скорость шпиндел  регулируетс  с помощью автоматической коробки 25 скоростей путем ступенчатого изменени  коэффициента передачи между шпинделем и двигателем 24, а также электроприводом, осуществл ющим плавное регулирование скорости шпиндел  на интервалах работы ступеней коробки.

Изменение угловой скорости w шпиндел  осуществл етс  в соответствии с гиперболической зависимостью (JU - F(V, R) V/R, где V - скорость резани ; R - радиус обработки детали . Данна  гиперболическа  зависимость (фиг. 2) формируетс  с помощью делителей б, 7 и преобразовател  8.

Частота импульсов на выходе делител  7 равна fuj - c2. где fj - частота импульсов генератора 12; fy - частота на выходе делител  б, пропорциональна  скорости резани  V; N - число, поступающее с блока задани  и определ ющее скорость резани ; Ng - текущий код счетчика 3. Импульсы с выхода делител  7 поступают на преобразователь 8, где частотно-импульсный СИРнал преобразуетс  в напр жение Utwi. пропорциональное скорости шпиндел ,

Выбор работающей ступени коробки 25 осуществл етс  блоком 13, с помощью которого создаютс  опорные.интервалы времени Ту. Каждый из интервалов соответствует фиксированному значению скорости (частоты fy, ) , при котором происходит переключение на ц-ю ступень коробки скоростей Ти . 1/f &tr- М„, где Д-е - период повторени  импульсов генератора; п 1, 2, 3 - номер интервала. При этом с помощью дешифратора 16 производитс  выделение состо ний Ny, счетчика 15, соответствующих импульсам окончани  временных интервалов (фиг.Зб). Импульсы с дешифратора 16 объедин ютс  элементом ИЛИ 17 и поступают на сдвиговый вход регистра 10 1ФИГ.35), осуществл   последовательный сдвиг единицы из младшего разр да в старшие разр ды регистра фиг.3 в, г, д).

Текущее значение скорости, характеризуемое через период повторени  импульсов с делител 7, равно Т 1/fu, AT My- N (фиг.3 a). Принадлежность скорости к п-му интервалу определ етс  условием f t f(,./f или Tj Тц; Ту,. Последне е условие определ ет интервал времени д.Т Т - Ту,д , попадание в который дает оценку диапазона скорости ЛСИи S uf|i fy, - f, . Таким образом , весь диапазон изменени  скорости разбиваетс  на интервалы Aiij, йТу,, фиксаци  значений которых производитс  регистром 18 (фнг.З в, г, д).

Сравнение текущего значени  скорости , которое пропорционально выходной частоте делител  7, с опорными интервалами осуществл етс  последовательно, начина  с максимальных значений скорости. Принадлежность текущего значени  скорости к определенному .интервалу ДСв;ц Тц определ етс  импульсами с делител  0 7, поступающими на вход регистра 19. В момент поступлени  импульсов с помощью регистра 19 производитс  фиксаци  текущего состо ни  выходов регистра. 18.

5 При изменении состо ни  регистра 19 с помощью блока 20 производитг с  переключение ступеней скорости) коробки 25. Одновременно с переключением ступеней коробки 25 происхоQ дит изменение коэффициента передачи в цепи задани  скорости регулируемого электропривода. При этом коэффициент передачи усилител  9 измен етс  обратно пропорционально коэф- фициенту передачи между шпинделем и двигателем с тем чтобы сохранить гиперболический закон изменени  скорости шпиндел , в момент переключени .

С понющью привода 11, включающего

Claims (3)

1. 0 в себ  регул тор 21, усилитель 22, двигатель 24 и датчик 23, сигнал с .которого в виде, отрицательной обратной св зи поступает на второй вход регул тора 21, осуществл етс  5 плавное регулирование скорости шпиндел  на интервалах работы ступеней коробки 25. Характеристика изменени  скорости двигател  Ц F(V,R,) показана на фиг.2; там же приведена 0 крива  ступенчатого регулировани  скорости и)к F(U), осуществл емог 1 с помощью коробки скоростей, и результирующа  крива  скорости вращени  шпиндел  (J F(V, R). 5 Крива  Шц F(&lDnJ соответствует регулированию скорости шпиндел  только за счет коробки передач при по ,сто нной скорости двигател , равной ее минимальному значению на интервалах регулировани . Отношени  коэффициентов дл  смежных ступеней коробки передач целесообразно прин ть равными , т.е. выбирать передаточные числа механической передачи в соответствии с геометрической прогрес-г.- сией. При этом максимальные и минимальные значени  скорости двигател  на всех интервалах регулировани  со ответствуют одним и тем же значени  ( ). Цикл выработки эталонных интерва лов времени заканчиваетс  в момент перехода старшего разр да регистра 18 в единичное состо ние. При этом накладываетс  запрет на прохождение импульсов генератора 12 на вход счетчика 15 через элемент И ; Начало каждого цикла опроса ступеней ЛС-Уу, св зано со сбросом блока 13 в исходное состо ние, при котором . определение поддиапазона скорости начинаетс  о верхних значений. Запись в регистр 19 осуществл етс  по переднему фронту импульса с выхо да делител  7, а сброс счетчика 15 и запись единицы в младший разр д регистра 18 - по заднему фронту. Это позвол ет исключить сбои в опре делении трубемой ступени коробки 25 В начале работы с помощью задатчика 4 в счетчик 3 записываетс  чис ло пропорциональное рассто нию режущей кромки инструмента относитель но центра детали. Дл  изменени  направлени  вращени  шпиндел  напр жение усилител  9 дополнительно инвертируетс . Канал-прохождени  пр мого или инверсного сигнала усилите л  9 через переключ атель 10 на вход привода 11 определ етс  сигналами с задатчика 5. Предлагаемое устройство универсально и может быть использовано при различных вариантах исполнени  главного привода, например, при управлении скоростью только со сторон автоматической коробки скоростей. Область применени  устройства не ограничиваетс  универсальными станками . В случае использовани  устройства в станках с программным управлением необходима  информаци  о пути, пройденном суппортом, снимаетс  с выхода интерпол тора по коор динате, с которой св зана отработка поперечного двинсени  суппорта, а в качестве задатчика скорости резани  используетс  регистр технологи/ческих команд. Введение предлагаемого.устрой- ства в станок позвол ет сократить машинное врем  обработки и повысить качество обработки издели . Использование дви-гател  по момен ту в комбинирован.чом приводе более рациональное, так как автоматическа  коробка скоростей позвол ет фор мировать нагрузочную характеристику увеличивающую допустимый момент на шпинделе внизу диапазона регулировани  скорости. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  станком , содержащее задатчик скорости резани , усилитель с переменным коэффициентом передачи, блок управлени  главным приводом станка, регул тор скорости, вход которого соединен с выходом переключател , и реверсивный счетчик, установочные входы которого соединены с выходами задатчика перемещени , суммирующий и вычита ощий входы - с выходами импульсного датчика перемещени  через блок реверса, управл ющий вход которого подключен к выходу переноса реверсивно-го счетчика, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени , в него введены последовательно соединенные первый делитель частоты, второй делитель частоты.и преобразователь частоты в напр жение и последовательно соединенные генератор импульсов, блок формировани  временных интервалов и буферный регистр, выход которогчэ соединен с входом блока управлени  главным приводом станка и с упраззл ю1-1им входом усилител  с переменным коэффициентом передачи, подключенного информационным входом к выходу преобразовател  частоты в напр жение, а выходами ---.к ин формационным входам гэреключател , управл ющий вход которого соединен со знаковглм выходом задатчика скорости резани , подсоединенного информационными выходами к управл ющим входам первого делител  частоты , информационный вход которого подключен к выходу генератора импульсов , причем управл ющее входы второго делител  частоты соединены с информационными выходами реверсивного счетчика, а выход - с синхронизирующим входом буферного регистра и с управл ющими входами блока формировани  временных интервалов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 427831, кл.В 23 Q 5/20, 1974.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 486895, кл., В 23 Q 15/00, 1974,
3. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке №2932726/24, , кл. G 05 В 19/33, 1980 (прототип). i

   Йгв7

   Tor Й.

   « If-: jt/lll.Jl, jjl уН /уЩуДТ|4 /ib . u7 -r/i«ij L trJi urr Фиг.1 ЙГЭ-/,