SU978102A1 - Система числового программного управлени с посто нной скоростью резани дл токарно-винторезных станков - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматическому управлению и вычислительной

технике и может быть использовано дл  программного управлени  работой

токарно-винторезных станков с стабилизацией скорости резани .

Известна система- автоматического поддержани  посто нства скорости резани , содержаща  потенциометрический датчик положени  суппорта, подключенный к тахогенератору, вал которого механически св зан с  корем двигател , привод щим во вращение шпинде.пь станка, потенциометрический датчик положени  суппорта подключен к входу усилител , с которым соединен также задатчик начальной скорости двигател  шпиндел , а выход усилител  подключен к обмотке возбуждени  шпиндел  fl.

Однако система недостаточно надежна , так как в качестве датчика положени  суппорта используетс  по (тенциометр, который  вл етс , как правило, многооборотным, а такие потенциометры имеют низкую надежность . Кроме того, этот потенциометр располагаетс  в непосредственной близости к зоне обработки деталеи , что еще более снижает его надежность .

Кроме того, систему нельз  использовать совместно с системами числового программного управлени  (ЧПУ) станками, так как существующие системы ЧПУ, как правило, не имеют дат чиков положени  суппорта, а установка потенциометрического датчика усложн ет кинематику станка и требует применени  дополнительных преобразований аналогового сигнала датчика в цифровой код, так как системы ЧПУ работают с двоичным кодсм.

Св зь системы ЧПУ с системой автоматического поддержани  посто нства скорости резани  затруднена вследствие того, что при работе этой системы требуетс  ручна  операци  установки начальной скорости вращени  шпиндел  в зависимости от диаметра обрабатываемого издели  с помощью потенциометрического задатчика , а автс латизаци  этой операции представл ет значительные технические трудности. Кроме того , большинство существующих систем ЧПУ работает в комплексе со станками, оснащенными не регулируемыми двигател ми пос .то нного тока, а асинхронными двигател ми переменного тока с автоматической коробкой скоростей (АКС), пр вод щими во вращение шпиндель станка , при этом изменение скорости вра щени  шпиндел  производитс  переключением степеней АКС, управл емой двоичные кодом, а выходным сигналом известной системы, с помощью которо го управл ют скоростью вращени  шпи дел  станка,  вл етс  напр жение, и пользование которого дл  управлени  АКС невозможно. Наиболее близким техническим решением к.предлагаемому  вл етс  уст ройство числового программного управлени  H22-1MC2J. Наиболее существенным недостатком этого устройства  вл етс  невоз можность поддерживать скорость реза ни  при совместной ее работе со станками токарно-винторезной. группы посто нной. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей системы за счет стабилизации скорости резани  при его совместной работе со станками токарно-винторезной группы Поставленна  цель достигаетс  тем, что в систему числового програм много управлени  с посто нной скоростью резани  дл  токарно-винторезных станков, содержащую пульт оператора и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов делитель импульсов, блок синхрониза ции, фотосчитьшающее устройство, первый дешифратор, интерпол тор, блок объединени  и первый КЗ-триггер , выходом подключенный к второму входу блока синхронизации, второй выход которЬго через регистр ввода соединен с вторым входом интерпол тора , третьим входом подключенного к второму входу делител , четвертым входом - к первому выходу дешифратора адреса, п тым входом - к первому выходу пульта оператора, выход дешифратора кода ввода соединен с R-входом. первого RS-триггера, введе ны реверсивный счетчик, блок определени  момента изменени  кодс1, счетчик управлени , элемент задержки , и последовательно соединенные формирователь опорного кода, мульти плексор, блок сравнени  кодов, элемент И, регистр, сумматор, первый элемент ИЛИ и устройство управлени  автоматической коробкой скоростей и последовательно соединенные второй дешифратор, второй элемент ИЛИ и второй RS-триггер, выход которого подключен к второму входу элемента второй вход через элемент задержки к выходу элемента И, третьим входом соединенного с выходом делител  импульсов и входом счетчика управ|Лени , выход которого подключен к входу дешифратора и второму входу |мультиплексора, первый вход реверсивного счетчика соединен с первым выходом пульта оператора, с входом блока объединени  и вторым входом второго элемента ИЛИ, вторые входы с вторыми выходами интерпол тора и с первыми входами усилител , выход - с вторым входом блока сравнени  кодов, третий вход - с вторым выходом пульта оператора и с шестьм входом интерпол тора, третьи выходы которого подключены к вторым входам усилител , третий выход пульта оператора соединен с вторым входом сумматора, .второй и третий входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с вторым выходом дешифратора адреса и с четвертым выходом интерпол тора, а выход регистра через блок определени  момента изменени  кода - с седьмым входом интерпол тора . На фиг.1 показана функциональна  схема предлагаемой системы; на фиг.2 - график зависимости числа оборотов шпиндел  от радиуса обрабатываемого издели ; на фиг.З - схема блока синхронизации; на фиг.4 схема регистра ввода; на фиг.5 фотосчитывающее устройство; на фиг.6 - мультиплексор, вариант выполнени ; на фиг.7 - функциональна  схема блока определени  момента изменени  кода. Система состоит из пульта 1 оператора , блока 2 объединени , интерпол тор 3, первый RS-триггер 4,блок 5 синхронизации, делитель 6 импульсов , фотосчитывающее устройство 7, регистр 8 ввода,первый дешифратор 9, дешифратор 10 адреса, усилитель 11 шагового привода, генератор 12 тактовых импульсов, реверсивный счетчик 13, устройство 14 сравнени  кодов, элемент И 15, второй RS-триггер 16, счетчик 17 управлени , второй дешифратор 18, второй регистр 19, мультиплексор 20, формирователь 21 опорного кода, элемент 22 задержки , первый элемент ИЛИ 23, сумматор 24, блок 25 определени  момента изменени  кода, второй элемент ИЛИ 26, устройство 27 управлени  АКС. Функциональна  схема блока 5 синхронизации состоит из первого элемента И 28, одновибратора 29, триггера 30, второго элемента И 31, третьего элемента И 32, функциональна  схема.блока 8 состоит из регистра числа РГ-33 и регистра РГ-34 адреса , в то же врем  функциональна  схема блока 7 состоит из лентопрот жного механизма 35 и узла 36 считывани  , Функциональна  схема блока 20 (мультиплексора) состоит из дешифратора 37, элемента Л 38, элемен;та ИЛИ 39, а функциональна  схема блока 25 (определени  момента изменени  кода) состоит из одновибраторов 40, элементов ИЛИ 41, одновиб ратора 42,

Система работает следующим образом .

При включении напр жени  питани  системы все элементы пам ти, вход щие в ее состав, устанавливают в исходное состо ние, при этом тригге 4 устанавливают в нулевое состо ние а триггер 16 - в единичное. Затем вывод т суппорт станка в ручнс л режиме, задаваемом на пульте 1, в нулевую точку, т.е. точку, относительно которой программируютс  все перемещени  суппорта станка, координаты этой точки набраны на декадных переключател х, расположенных на пульте 1 и по сигналу, формируемому в пульте, подготавливают систему к работе по программе. Отработку программы начинают путем формировани  в пульте 1 сигнала Пуск , который с его выхода подают на вход интерпол тора 3 и синхровход реверсивного счетчика 13. При этом координаты нулевой точки, т.е. координаты X и 2, переписывают с второго выхода пульта 1 в интерпол тор 3 и реверсивный счетчик 13, причем в интерпол тор 3 переписывают обе координаты нулевой точки, т.е. продольную координату Z и поперечную X, в реверсивный счетчик 13 - тольк бдну поперечную координату X, нулевой точкиJ сигналом Пуск, который подвод т на S-вход триггера 4 с выхода пульта 1 через блок 2 и перебрасывают триггер 4 в единичное состо ние, разрешающее работу блока 5. В блоке 5 вырабатывают сигнал включени  перемещени  перфоносител  в фотосчитывающее устройство 7, который подают с выхода блока 5 на вход устройства 7. При движении перфоносител  -на выходе устройства 7 формируют построчно геометрическую, технологическую и адресную информацию и передают ее в параллельном двоичном коде на установочный вход регистра 8 ввода и вход первого дешифратора 9, а на выходе устройства 7 вырабатывают синхросигналы строк, которые подают на вход блока 5, По синхросигналам строк в блоке 5 формируют из р да импульсных последовательностей , которые вырабатываютс  в делителе б иэ выходной частоты генератора 12 синхросигналы записи. Эти синхросигналы записи подают с выхода блока 5 на синхровход регистра В, в который построчно и записывают геометрическую, технологическую и адресную информацию первого кадра обработки. Каждый кадр обработки на перфоносителе заканчивают маркером конца кадра, по вление на

выходе устройства 7 кода этого маркера дешифруетс  дешифратором 3, на выходе которого при этом вырабатывают сигнал Конец ввода . Сигнал с выхода дешифратора 9 подают на R-вход триггера 4 и устанавливают его этим сигналом в нулевое состо ние , которым блокируют работу блока 5. При этсм на выходе блока 5 формируют запрещающий сигнал, прекращаю0 щий перемещение перфоносител  в устройстве 7, а на выходе блока 5 блокируют выработку синхросигналов записи дл  регистра 8-. Таким образом , сигналом Конец ввода фикси

5 руют момент окончани  процесса перезаписи информации кадра обработки с перфоносител  в регистре 8, на втором выходе которого к этому моменту времени находитс  вс  числова  (геометрическа  и технологи0 ческа ) информаци  считываемого кадра, а на выходе - адресна  информаци  кадра. Сигнал Конец ввода с выхода дешифратора 9 подают также на вход интерпол тора 3,

5 в буферную пам ть кйторого по этому .сигналу переписывают всю числовую :|Информацию с регистра 8, поступающую с его третьего выхода на второй вход интерпол тора 3, по адресам,

0 подаваемым на вход Четыре интерпол тора 3 с выхода один дешифратора 10 адреса, с помощью которого дешифруют адресную информацию кадра, поступающего на вход дешиф5 ратора 10 с выхода регистра 8. По окончании процесса записи в буферную пам ть интерпол тора 3 информации первого кадра обработки в нем формируют сигнал Конец отработки

0 кадра (КОК), за врем  которого переписывают информацию первого кадра обработки в рабочую пам ть интерпол тора 3. Сразу же после окончани  записи информации в рабочую пам ть интерпол тора 3 начинают

5 отработку введенного кадра программы , т.е. обработку детали. Одновременно с обработкой первого кадра программы в регистр 8, а затем и в освободившуюс  буферную пам ть ин0 терпол тора 3 ввод т информацию второго кадра программы, так как сигналом КОК, который с выхода интерпол тора 3 подают через блок 2 на S-вход триггера, устанавливают

5 триггер 4 в единичное состо ние, обеспечива  этим считывание с перфоносител  второго кадра обработки. По окончании процесса отработки первого кадра программы вновь форми0

КОК

после окончаруют сигнал

ни  которого производ т отработку второго кадра программы, записанного в. рабочую пам ть интерпол тора 3, а в это врем  в его буферную пам ть

65 ввод т следующий кадр обработки. Такой процесс записи информации с перфоносител  в интерпол тор 3 обеспечивает непрерывную обработку детали на прот жении всей программы без остановок по кадрам. Ввод, перепись и обработку информации производ т по синхросигналам, которые вырабатываютс  в делителе 6 из выходной час тоты генератора 12 и передаютс  с выхода два делител  б на-вход три интерпол тора 3, При отработке введенного кадра программы в интерпол торе 3 формируют соответствующие технологические команды, которые подают на станок и производ т вычисление траектории движени  режущего инструмента, подаваемую в виде число-импульсного кода, по двум каналам X (выходы +Х и -X) и Z ( выходы +Z -Z) интерпол тора 3 на усилители 11, запитывающего шаговые приводы, привод 1дие в перемещение суппорт токарного станка, в резцедержке которого укреплен HHcTpyiv eHT Перемещение суппорта осуществл ют в двух направлени х по оси Z, т,е. вдоль обрабатываемой детали и по оси X - поперек обрабатываемой дета ли, на рассто нии, пропорциональном числу импульсов-на соответствующих выходах интерпол тора 3. Причем перемещению суппорта к центру шпиндёл  соответствуют импульсы на вы ,ходах -X и -Z, а от центра шпиндел  +Х и +Z, Поскольку каждому единичному перемещению суппорта станка соответствует один импульс на Z-выходе ули X интерпол тора 3, то на выходе реверсивного счетчика 13, суммирующий счеггный вход которого соединен с выходом +Х интерпол торе: 3, вычитающий с выходом -X интерпол тора 3, присутствует все врем  код текущего радиуса обработки детали, так как при движении станка в ту ил другую сторону от нулевой точки по оси X на определенное количество шагов такое же количество импульсов соответственно считываетс  или суммируетс  с кодом нулевой точки, от которой программируютс  и. осуществл ютс  все перемещени  суппорта станка и координата X, котора  первоначально записана в счетчик 13,

Рассмотрим более подробно работу отдельных блоков системы.

При включении системы в делителе б формируетс  разрешающий потенциал на BCG врем  работы системы, который с его первого выхода подают на вход элемента И 28, При поступлении на S-вход триггера 4 запускающего импульса он устанавливаетс  в единичное состо ние, которое  вл етс  дл  элемента И 28 разрешающим. При этом на выходе И 28 формируют сигнал включени  лентопрот жного

устройства 1, по переднему фронту ЭТОГО сигнала срабатывает одновибратор 29, на выходе которого формиВуют короткий импульс, устанавливающий триггер 30 в нулевое состо ние . Одновременно с установкой триггера 30 в нулевое состо ние начинаетс  перемещение перфоленты в устройстве 7, На перфоленте строками , расположенными перпендикул рно ее движению, в виде отверстий закодированы адресна  и числова  информаци , необходима  дл  обработки детали в данном кадре. Кажда  строка на перфоленте означает код либо

5 адреса, либо числа, причем сначала идет адресна  строка, а затем числова , относ ща с  к первой, адресной строке, Напротив каждой строки на перфоленте пробиваетс  отверстие. Эти отверсти  образуют синхродорож0 ку, и при движении перфоленты одновременно со считыванием кода строки с перфоленты, который формируют на выходе устройства 7,формируют синхроимпульс считывани  путем считыва5 ни  сигнала с синхродорожки. Синхросигналы формирунзт на выходе устройства 7 и подают в блок 5 на его второй вход. Так как на перфоленте сначала идет адресна , а затем чис0 лова  строка, то после начала дви- . , жени  перфоленты первым, третьим и т.д., т.е. нечетныг, синхроимпульсами  вл ютс  синхроимпульсы, отмечающие адресные строки, вторым,

5 четвертым и т.д., т.е. 4eTHbnvi,синхроимпульсами отмечают числовые строки. Разделение синхросигналов на адресные (нечетные) и числовые (четные) осуществл ют с помощью триг гера 30, элементов И 31 и 32, Как указывалось выше, к началу движени  перфоленты триггер 30 устанавливаетс  в нулевое состо ние и при этом его выходньтми сигналами элемент И 31 закрыт, а элемент И 32

5 открыт,таким образом, первый синхросигнал проходит через элемент И 32, а так как он поступает и на счетный вход триггера 30, то своим задним фронтом он переводит триггер 30 в

0 единичное состо ние. При этом второй синхроимпульс проходит через элемент И 31 и также задним фронтом перебрасывает триггер 30, Таким образом , на выходе элемента И 32 формируют синхросигналы адреса, а элемента И 31 - синхросигналы числа, С выходов элементов И 31 и 32 синхросиг алы , объединенные в шину, подают на синхровход регистра 8 ввода, где используютс  дл  записи адресной и числовой информации, поступающей на установочный вход регистра 8 с выхода устройства 7, По-окончании записи в регистр 8 информации кадtpa , триггер 4 перевод т в нулевое состо ние, которым запрещают работу элемента И 28. При этом на выходе элемента И 28 формируют aanpeiqaroiipift сигнал, что приводит к остановке перемещени  перфоносител  в устройстве 7, т.е. остановке лентопрот жного механизма, и на этом ввод кадра заканчиваетс . Регистр 8 ввода работает следующим образом. Вс  числова  и адресна  информаци  поступает на установочные входы регистра 33 и регистра 34 построчно , т.е. в виде параллельных двоичных кодов, разделенных промежутками времени. Одновременно с этой информацией на сихровходы регистра 33 и регистра 34 поступают сигналы с синхродорожки, которые синхронизиро ваны во времени с поступлением на установочные входы регистров информации , причем на регистр адреса RG-34 поступают синхроимпульсы, соответствующие дорожкам перфоленты с адресной информацией, а на регист числа RG-33 синхроимпульсы силовых дорожек перфоленты. При этом в регистр числа RG-33 записываетс  вс  числова  информаци  вводимого кадра а в регистр адреса RG 34 - адресна . После окончани  процесса записи информации в регистре ввода РВ 8 который фиксируетс  сигналом -Конец ввода , формируемым дешифратором 9, на выходе регистра RG-33 находитс  вс  числова , а на выходе регистра RG 34 - вс  адресна  информаци  вводимого кадра. Числова  информаци  с регистра RG 33 по сигналу Конец ввода , подаваемом с дешифратора 9 на вход Четыре И-3 (синхровход), переписываетс  в буферную пам ть И-3 по адресам, установленным на выходе деитифратора 10 адреса в соответствии с адресной информацией, поступающей на него с регистра адреса RG-34,и подаваемым на адресный вход, вход Шесть И-3 Фотосчитывающее устройство 7 работает следующим образом. Сигнал включени  лентопрот жного механизма, подаваемый с блока 5, с выхода включает лентопрот жный механизм , который начинает перемещать перфоленту с пробитыми на ней отверсти ми относительно узла 36 считывани . В узле считывани  перфолента движетс  между источником света и фотоприемником, Конец кадра на перфоленте маркируетс  кодом Конец ввода , этот код дешифрируетс  с помощью дешифратора 9, который при по влении маркера конца ввода выдает на своем выходе импульс , перебрасывающий триггер 4 в нулевое состо ние, которое прекращает выдачу с блока 5 синхрониза-. ции на лентопрот жный механизм сиг- нала Включение. Это приводит к остановке лентопрот жного механизма и прекращению считывани  с перфоленты Информации. Считывание следующего кадра обработки производитс  аналогичным образом при поступле . НИИ на S-вход триггера 4 запускающего импульса, привод щего к формированию на выходе разрешающего сигнала на включение лентопрот жного механизма. ( На дешифратор 37 подают со счетчика 17 управл ющие коды, в зависи ,мости от которых на одном из выходов дешифратора 37 формируют разрешающий сигнал, на других его выходах в это врем  присутствует запрещающий сигнал. Разре шающим сигналом с дешифратора 37 открывают один из эле;ментов И 38, на который подают опор|ные коды с формировател  21 (на элемент И 38 - один опорный код), при этом код, подаваемый на открытый элемент И 38, проходит через него и через элемент ИЛИ 39 ;на вход устройства 14 сравнени . таким образом, через мультиплексор 20 на вход устройства 14 проходит опорный код формировател  21, определ емый кодом счетчика 17, а так как код счетчика 17 все врем  измен етс , то на устройстве 14 с формировател  21 вызываютс  последовательно все опорные коды, набранные в нем. ., , Блок 25 определени  момента изменени  кода работает следующим образом. На входы одновибраторов 40 подают выходной код регистра 19, изменение которого можно рассматривать как по вление хот  бы в одном из разр дов этого кода нул  или единицы , что приводит к по влению на входе хот  бы одного из одновибраторов 40 перепада напр жений. Одновибраторы 40 срабатывают от этого перепада напр жений и на их выходах при этом формируют короткий импульс, который пройд  через элемент ИЛИ 41 запускает одновибратор 42, вырабатывающий на своем выходе импульс, длительностью , равной времени переключени  скорости в автоматической коробке скоростей станка. Этот импульс подаетс  с выхода блока 25 на вход интерпол тора 3 (вход блокировки подач) и останавливает на врем  своего действи  перемещение суппорта станка.. Известно, что скоростью резани  при обработке на токарных станках  вл етс  скорость, с которой точка соприкосновени  обрабатываемого издели  с резцом перемещаетс  по отношению к нему, т.е. скорость резани 

определ етс  как произведение числаГ оборотов шпиндел  на текущий радиус обрабатываемой детали, Скорость резани  зависит от качества обрабатываемого материала, материала резца и его геометрической формы, а также от способа и условий охлаждени  резца и обрабатываемого издели .. Таким образом, оптимальна  скорость резани  при обработке одним резцом дл  определенного материала  вл етб  величиной посто нной. Однако при обработке торцовых поверхностей скорость резани  измен етс , уменьша сь по мере уменьшени  в процессе обработки радиуса обрабатываемого издели . Это изменение скорости резани  тем больше, чем больше разност начального и конечного радиуса обрабатываемой детали, и может достигать относительного изменени  скорости резани  до 100 раз. Уменьшение скорости резани  к центру детали приводит к увеличению шероховатости поверхности в центре обрабатываемого издели . Дл  того, чтобы этого не происходило, необходимо поддерживать посто нной скорость резани  и при изменении радиуса обрабатываемой детали, увеличива  число оборотов шпиндел  по гиперболическому закону в зависимости от радиуса обработки, Ла фиг,2 приведен график этой зависимости (крива  1) по горизонтальной оси показан радиус R обрабатываемого издели , а по вертикальной - число оборотов шпиндел  ии ,

В насто щее врем  большинство стайков, оснащенных сис темами ЧПУ, имеют нерегулируемый асинхронный двигатель беременного тока, передающий вращение на шпиндель станка через АКС. Изменение скорости вращени  шпиндел  производитс  путем перекл очени  электромагнитных муфт в АКС, которые запитывают от устройства управлени  АКС, управл емого двоичным кодом. Таким образом, изменение скорости вращени  шпиндел  происходит не плавно, а ступен ми, и поддержание посто нной скорости резани  происходит также ступен ми в соответствии со ступен ми скороети вращени  шпиндел  определ емых АКС, т.е. по кривой Tl, аппроксимирующей кривую {фиг.2). Дл  поддержани  посто нной скорости резани  в этом случае всю возможную шкалу радиусов обрабатываемых изделий Е5азбивают на р д диапазонов О -С(, С1-(Г, сГ--6 и т.д, каждому из которых соответствует определенный двоичный код, включающий определенную ступень ЛКС,

Работа предлагаемой системы основана на ступенчатом регулировании скорости вращени  шпиндел  дл  поддержани  посто нной скорости резани . Дл  .этого в формирователе 14 формируют коды величин радиусов, соответствующих границам диапазонов , на которые разделен максимальный радиус обработки, т.е. коды точек О ,сГ , -б.. . и. Эти коды чернз мультиплексор 20 передают на второй вход устройства 14 сравнени . Работой мультиплексора 20 управл ют при помощи счетчика 17 таким образом , чтобы при определенном коде счетчика 17 на устройстве 14 через мультиплексор 20 подавалс  бы определенный код формировател  21. Код счетчика 17 мен етс  каждый раз, когда на счетный вход приходит импульс с выхода делител  6. Коды на устройство 14 подают последовательно , начина  с кода, соответствующег верхней границе меньшего диапазона радиуса, т.е. начина  с кода точки CJ, затем подают код верхней границы следующего по величине диапазона, т.е. точки (Г, и т.д. На первый вход устройства 14 провод т код текущего радиуса обрабатываемого издели  от реверсивного счетчика 13. С помощью устройства 14 производ т сравнение, опорного кода и кода текущего значени  радиуса по величине, в случае , если опорный код меньше текущего , то на его выходе формируют сигнал, запрещающий работу элемента И 15, в случае если опорный код больше текущего, формируют сигнал, .1 разрешающий работу элемента И 15. На второй вход элемента И 15 подают управл ющий сигнал от RS-триггера 16, перед началом отработки программы , который устанавливают в состо ние , разрешающее работу элемента И 15 сигналом с выхода пульта 1. Этот сигнал проходит на S-вход RSтриггера 16 через элемент ИЛИ 23. Таким образом, после начала работы системы на выход элемента И 15 пройдет тот импульс с выхода делител  б, устанавливающий счетчик 17 в состо ние, при котором с формировател  21 впервые был подан опорный код, больший, чем текущий. Так, например, если код текущего значени радиуса равен 30 мм, т.е. находитс  в диапазонесГ - (фиг.2), то импульс на выходе элемента И 15 по вл етс  в момент установлени  на входе Два устройства 14 кода точки

С выхода элемента И 15 импульс .подают на синхронизирующий вход - регистра 19, в который по этому сиг® налу переписываетс  код счетчика 17 при котором впервые происходит превышение опорным кодом текущего. Затем задержанным на элементе 22 задержки выходным импульсом элемента 65 |И 14 RS-триггер 16 устанавливают в

состо ние,. запрещающее работу элемента И 15. Врем  задержки элемента 22 выбирают таким образом, чтобы оно превышало длительность импульса на выходе делител  б, это необходимо дл  того, чтобы происходила уверенна  перезапись кода счетчика 17 в регистр 19 по этому импульсу, прошедшему через элемент И 15. Последующие импульсы с выхода делител  б, устанавливающие счетчик 17 в состо ние , при котором с формировател  21 на устройство 14 подают опорные коды, большие кода текущего, т.е. коды точек - И (фиг.2) и вызывающие на выходе устройства 14 разрещающий потенциал, не проход т через элемент И 15, так как на выходе RS-триггера 16 присутствует запрещающий сигнал. После того, как с формировател  21 будут вызваны коды всех верхних границ диапазона, на которые разбит ..альный радиус обработки, т.е. после вызова с формировател  21 кода точки (фиг.2) счетчик 17 перевод т очередным импульсом в следующее состо ние, при котором мультиплексор 20 закрыт и которое дешифруетс  дешифратором 18, выдающим в этот момент времени импульс. Импульсом с выхода дешифратора 18,который проходит через элемент ИЛИ 23, устанавливают КБ-триггер 16 в разрешающее состо ние. На этом заканчиваетс  цикл анализа значени  кода текущего радиуса. Следующим импульсом с выхода делител  б вновь устанавливают счетчик 17 в состо ние, при котором с формировател  21 на устройство 17 вызываетс  код верхней границы младшего диапазона радиуса, т.е. точки d и цикл анализа кода текущего радиуса повтор етс , В результате цикла анализа значени  кода текущего радиуса на входе регистра 19 устанавливают код диапазона, в котором в насто щее врем  находитс  код текущего радиуса и который одновременно  вл етс  кодом ступени скорости АКС. Код ступени скорости с выхода регистра 19 подают на первый вход сумматора 24, с помощью которого в случае необходимости осуествл ют его коррекцию, т.е. измен ют код скорости АКС, суммиру  с выходным кодом регистра 19 или выита  из него корректирующий код, одаваемый на сумматор 24 с выхода пульта 1 и набираемый на переключателе коррекции скорости вращени  пиндел . Така  коррекци  необходима л  установки оптималъной скорости резани  дл  различных металлов и при различных технологических фактоах , вли ющих на скорость резани . Откорректированный код скорости вращени  шпиндел  подают на устройство 27 через управл емый элемент ИЛИ 26,

на второй вход которого подключают код скорости вращени  шпиндел , записанный В программе и переписанный с нее в пам ть интерпол тора 3. Этот код подают с третьего выхода интер|Пол тора 3 на входа Два элемента ИЛИ 26. Управл ют, элементом ИЛИ 26 сигналом, который подают на его третий , управл ющий вход с второго выхода дешифратора 10, осуществл  

0 включение или отключение режима стабилизации скорости резани , т.е. подава  через ИЛИ 26 на вход устройства 27 соответственно код с выхода сумматора 24 или выхода интерпол тора 3 по сигналам, считанным с пер5 фоносител  или заданным вручную на пульт 1. Выходной код ИЛИ 26 подают непосредственно на вход устройства 27, включающее ту ступень скорости вращени  АКС, котора  определ етс  входным кодом устройства 27.

Выходной код регистра 19 подают на блок 25, с помощью которой определ ют момент изменени  кода регистра 19, т.е. момент, когда код теку-,.

5 щего радиуса переходит в другой диапазон и когда требуетс  включение другой ступени скорости АКС, при этом на -выходе блока 25 формируют импульс длительностью, равной време0 ни переключени  АКС на другую ступень и совпадающий по времени с моментом переключени  АКС. Выходньм импульсом блока определени  момента изменени  кода- 26, поступающим с

5

Восемь

интерпол нее на вход

тора 3, блокируют импульсы, поступающие в интерпол торы 3 с выхода делител  б, при этом прекращаетс  вычисление траектории движени  инструмента и импульсы на выходах X и

0 Z интерпол тора 3 прекращаютс , это приводит на врем  переключени  ступени скорости в АКС к остановке перемещени  суппорта. Остановка процесса резани  на врем  переклю5 чени  АКС необходима дл  того, чтобы на это врем  сн ть со шпиндел  станка усилие резани  и дать ему свободно переключитьс  на другую ступень вращени  без ее снижени .

0 В противном случае вследствие того, что крут щий момент от двигател  на шпиндель станка на врем  переключени  АКС не передаетс , шпиндель тормозитс  усилием резани  и ско5 рость резани  резко падает, что приводит на этом участке обрабатываемой детали к повышению шероховатости

поверхности.

t

0

Система ЧПУ с посто нной скоростью .резани  дл  токарно-винторезных станков по сравнению с системами аналогичного назначени  обладает следующими преимуществами. Система .поэвол ет расширить функциональные

5 возможности системы ЧПУ токарно-вин торезных станков за счет введени  новой функции - стабилизации скорос ти резани . Причем стабилизаци  скорости резани  осуществл етс  при фасонном точении, т.е. при обработке любых поверхностей детали. Кроме того, система выполн етс  пол ностью в электронной части системы ЧПУ и не усложн ет кинематики стаН ка без ввода в нее никаких дополнительнйх деталей. Предлагаемое устройство не требует, установки дополнительных датчиков положени  суппорта станка, установить которые трудно, а зачастую и невозможно. Отсутствие таких-датчиков не только удешевл ет систему, но и повышает надежность работы системы, так как эти датчики, наход сь в непосредственной близости к зоне резани , часто выход т из стро . Использование системы не увеличивает ни объема, ни сложности программ, составл емых дл  обработки деталей. Система ЧПУ не требует введени  дополнительных ручных наладочных Oneраций , что не усложн ет обслуживани оператором ни системы, ни станка. В то же врем  система позвол ет испол зовать ее с большинством станков то карно-винторезной группы, так как она рассчитана на работу с автомати ческой коробкой скоростей, сочлененной с асинхронным двигателем Переменного тока, которым оснащаютс большинство токарных станков, предназначенных дл  работы совместно с сис/емами ЧПУ. Предлагаема  система обладает высокой помехозащищенность так как цикл определени  ступени скорости вращени  шпиндел , определ емый частотой счетных импульсов счетчика управлени , очень мал и мо жет повтор тьс  до нескольких дес тков и даже сотен раз (в зависимости от скорости подачи X) за врем перемещени  суппорта станка на один шаг. Это позвол ет множество раз (по количеству циклов между шагами привода) подтвердить код ступени ск рости вращени  шпиндел , не допуска его сбо . Кроме того, система может быть легко выполнена на основе широ ко распространенных интегральных цифровых микросхем по хорошо отработанной технологии-, что снижает себесто.имость ее изготовлени . . Предлагаема  система ЧПУ благода п зисущим ей особенност м может быть легко использована при модернизации существующих систем ЧПУ, так как ее внедрение не требует остановки оборудовани  дл  переделки кинематики станка или установки дополнительных датчиков. Все блоки системы монтируютс  н стандартных платах существующей системы ЧПУ, отлаживаютс  отдельно от работающей системы ЧПУ и лишь затем устанавливаютс  в неё, что не требует большого времени дл  установки оборудовани , так как блоки имеют минимальное количество стыковочных .точек (не более 30-35 точек). При этом, как отмечалось выше, не усложн етс  ни программное, ни технологическое обслуживание модернизированной системы ЧПУ. Все приведенные выше преимущества предлагаемой системы были получены на основании лабораторных и производственных испытаний системы, изготовленной на базе серийно выпускаемой промышленностью системы ЧПУ модели Н22-1М при совместной ее работе с токарно-винторезным станком модели 16К20ФЗ. За врем  испытаний предлагаемой системы не наблюдалось ни одного сбо  в работе системы и использовались стандартные программы . В результате внедрени  системы качество обработки изделий улучшилось . Так при обработке деталей, диаметр которых измен етс  от 80 мм и больше до диаметров 35 мм и менее, т.е. когда наблюдаетс  три и более, переключений АКС (рис.2), шероховатость деталей за счет уменьшени  скорости резани  на малых диаметрах деталей увеличиваетс  на 0,2-0,5 класса (в зависимости от режима обработки ) , а при включении режима стабилизации скорости шероховатость на малых диаметрах детали уменьшаетс  на 0,7-1,0 класса (при прочих равных услови х). в отдельных случа х применение системы позвол ет повысить производительность труда за счет получени  достаточной шероховатости поверхности не с двух проходов на разных режимах, а с одного. Необходимо также отметить, что усложнение системы.ЧПУ Н22-1М при установке блоков системы стабилизации скорости резани  увеличивалась не более чем 0,5% по относительному увеличению числа элементов системы.Формула изобретени  Система числового программного управлени  с посто нной скоростью резани  дл  токарно-винторезных станков , содержаща  пульт оператора и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель импульсов, блок синхронизации, фотосчитывающее устройство, первый дешифратор , интерпол тор, блок объединени  и первый R5-триггер, выходом подключенный к второму входу блока синхронизации, второй вьзход которого через регистр ввода соединен с вторым входом интерпол тора, третьим

входом подключенного к второму выходу делител , четвертым входом к первому выходу дешифратора адреса, п тым входом - к первому выходу пульта оператора, выход дешифратора кода ввода соединен с R-входом RS триггера , .отличающа с  тем, что, с целью расширени  функ .циональных возможностей системы за счет стабилизации скорости резани  при совместной ра.боте со станками токарно-винторезн.ой группы, в нее введены реверсивный счетчик, блок определени  момента изменени  кода, счетчик управлени , элемент задержки и последовательно соединенные формирователь опорного кода, мультиплексор , блок сравнени  кодов, элег мент И, регистр, сумматор, первый элемент ИЛИ и устройство управлени  автоматической коробкой скоростей и последовательно соединенные второй дешифратор второй элемент ИЛИ и второй Wb -триггер, выход которого подключен к второму входу элемента И, второй вход через элемент задержки - к выходу элемента И, третьим входом соединенного с выходом делител  импульсов и входом счетчика управлени , выход которого подключе к входу дешифратора и второму входу мультиплексора, первый вход реверсивного счетчика соединен с первым

выходом пульта оператора, входом блока объединени  и вторым входом второго элемента ИЛИ, вторые входы - с вторыми выходами интерпол тора и с первыми входами усилител , выход - со вторым входом блока сравнени  кодов, третий вход - с вторым выходом пульта оператора и с шестым входом интерпол тора, третьи выходы которого подключены к вторым.входам усилител , третий выход пульта iOnepaTopaсоединен с вторым входом сумматора, второй и третий входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с вторьам выходом дешифратора адреса и с четвертым выходом

5 интерпол тора, а выход регистра через блок определени  момента изменени  кода - с седьмьм входом интер (пол тора,

0

Источ:ники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1,Система автоматического поддержани  посто нства скорости резани ,-А.С. Сандлер. Электропривод

5

и автоматизаци  металлорежущих станков . М., Высша  школа , 1972, с. 132-133, рис. 4.33.

2,Устройство числового программного управлени  Н22-1М. Техническое описание Г61.700,040,ТО ЛЭМЗ, 1975

0 ( прототип).

2000

СО

oL

мин

Ж /Г

S

20 40 60 80 fOO fStO 160 1&0 RUM

ж.

2.2

sz

df

т

30

Фг.5

.6 35

7 1

fH

%2.

/4

иг.6

г,7

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Система числового программного управления с постоянной скоростью резания для токарно-винторезных стан ков, содержащая пульт оператора и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель импульсов, блок синхронизации, фотосчитывающее устройство, первый дешифратор, интерполятор, блок объединения и первый R5-триггер, выходом подключенный к второму входу блока синхронизации, второй выход которого через регистр ввода соединен с вторым входом интерполятора, третьим входом подключенного к второму выходу делителя, четвертым входом к первому выходу дешифратора адреса, пятым входом - к первому выходу пульта оператора, выход дешифратора кода ввода соединен с R-входом RS - 5 триггера, отличающаяся тем, что, с целью расширения функ.циональных возможностей системы за счет стабилизации скорости резания при совместной работе со станками 10 токарно-винторезн.ой группы, в нее введены реверсивный счетчик, блок определения момента изменения кода, счетчик управления, элемент задержки и последовательно соединенные фор- |5 мирователь опорного кода, мультиплексор, блок сравнения кодов, элег мент И, регистр, сумматор, первый элемент ИЛИ и устройство управления автоматической коробкой скоростей и jq последовательно соединенные второй дешифратор. второй элемент ИЛИ и второй U.S -триггер, выход которого подключен к второму входу элемента

   И, второй вход через элемент задерж- 25 ки - к выходу элемента И, третьим входом соединенного с выходом делителя импульсов и входом счетчика управления, выход которого подключен к входу дешифратора и второму входу мультиплексора, первый вход реверсивного счетчика соединен с первым выходом пульта оператора, входом блока объединения и вторым входом второго элемента ИЛИ, вторые входы - с вторыми выходами интерполятора и с первыми входами усилителя, выход - со вторым входом блока сравнения кодов, третий вход - с вторым выходом пульта оператора и с шестым входом интерполятора, третьи выходы которого подключены к вторым.входам усилителя, третий выход пульта оператора ¹ соединен с вторым входом сумматора, второй и третий входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с вторым выходом дешифратора адреса и с четвертым выходом интерполятора, а выход регистра через блок определения момента изменения кода - с седьмьм входом интерполятора.