UA121777U - Спосіб динамічного контролю сили й потужності різання для верстатів з числовим програмним керуванням - Google Patents

Abstract

Спосіб динамічного контролю сили й потужності різання для верстатів з числовим програмним керуванням полягає у формуванні оператором персонального комп'ютера Gкод, використовуючи програму ArtCAM, передачі його як керуючого сигналу, що несе інформацію про положення шпинделя верстата по трьох осях X, Y, Z в кожний момент часу та про швидкість обертання ротора шпинделя (ш(t) верстата, на блок з програмою Ncstudio, яка перетворює цю інформацію в цифрові сигнали, що передаються на плату керування Ncstudio, де формуються сигнали положення приводів переміщення по осях X, Y, Z та сигнали по швидкості їх переміщення Vx, Vy, Vz, подачі сигналу на адаптивну систему управління швидкості подачі різального інструмента й перетворювач частоти, генеруванні драйверами керування крокових двигунів прямокутних імпульсів заданої тривалості, які подаються на обмотки відповідних крокових двигунів по осях X, Y, Z, повертанні на задані кути (x(t), (y(t), (z(t) роторів крокових двигунів, обертанні редукторних передач гвинт-гайка та переміщення шпинделя в трикоординатній межі обробки верстата. Оператором з персонального комп'ютера додатково задається у цифровій величині сигнал чутливість обробки на програму чутливості, з якої він надходить на адаптивну систему управління швидкості подачі різального інструмента та через силову плату системи управління чутливості пристрою індикації потужності різання сигнал передається на пристрій динамічної індикації потужності різання, що формує сигнал похибки, який повертається на адаптивну систему керування швидкості подачі різального інструмента, де в автоматичному режимі корегується швидкість подачі різального інструмента.

Description

Корисна модель належить до галузі техніки, а саме до машинобудування, й може знайти застосування при створенні нових систем керування з ефективним використанням робочого часу, які забезпечують максимальну точність і якість поверхонь, що обробляються.

Відомий спосіб визначення помилки позиціонування інструменту верстата з ЧПУ або столу верстата з ЧПУ (Раї. 1549459 ЕР, Сіаввітісайоп іпіегпайопа! В23О 17/00, 2058 19/401. Зузіет апа ргосе55 Тог теазиппа, сотрепзаїйпу апа їевііпу питетгіса|Пу сопігоПей таспіпе ї0о0! пеадь апа/ог тарієб / іпулепіот Мопіпо Сіизерре (ТІ; арріїсапі РІОІА БРА (ІТ). -Ме ЕР2гО030758659; сіаїтейа М 19.09.2003; рибрі. 06.07.2005).

Відомий також спосіб визначення похибки позиціонування робочого органу верстата з ЧПК, оснащеного калібрувальним елементом (Пат. 2559611 ВИ, МПКе В230 15/22, В23О 17/22, СОЇВ 5Б/004. Устройство для исправления ошибок для станков с ЧПУ / Мор-фино Джузеппе (ТІ,

Миньяни Аугусто (ІТ); патентообладатель Фидиа С.П.А. (ІТ). -Мо 2013107928/02; заявл. 22.02.2013; опубл. 10.08.2015, бюл. Мо 221.

Відомий також спосіб для точного прогнозування динамічної сили різання фрезерування занурення, беручи до уваги ексцентриситет різця |Раї. 106424969 СМ, Сіазвіїісайоп іпіегпайопаї! в2гЗЕ5/20; 205819/19. Меїнод ог ргесізеІу ргедісііпуд дупатіс синіпуд їогсе ої ріппде тійпд Бу їакіпд синег ессепігісйу іпіо сопзідегайоп / 7пцапа Кеїіа, Со Зпипепепа; арріїісапі Опім. Минап

Тесп. ІСМІ. - Мо СМ20161815758, сіаїтейМ 09.09.2016; рибі. 22.02.2017).

Відомий також спосіб адаптивної обробки виробів на верстатах з ЧПК (Пат 2528923 ВИ, МПК

В230 15/12. Способ адаптивной обработки изделий на станках с ЧПУ / Хрустицкий Кирилл

Владимирович; патентообладатель Саратовский государственньій университет имени Н.Г.

Черньішевского (ВЦІ. - Мо 2012109152/02; заявл. 11.03.2012; опубл. 20.09.2014, бюл. Мо 261).

Відомий також спосіб управління гравірувально-фрезерного верстата 2000-6090, який полягає в тому, що оператор персонального комп'ютера (ПК) формує Сікод, використовуючи програму

АПСАМ, і передає його як керуючий сигнал, що несе інформацію про положення шпинделя верстата по трьох осях Х(Ї), Ж(), 4() в кожний момент часу, а також про швидкість обертання ротора шпинделя дш верстата, на блок з програмою Мезіцаїйо, яка перетворює цю інформацію в цифрові сигнали, що передаються на плату керування Мевіцаю, де формуються сигнали положення приводів переміщення по осях Х, У, 7, а також сигнали по швидкості їх переміщення

Зо Мх, Му, М; З плати керування Мезішаіо сигнал подається на адаптивну систему управління швидкості подачі різального інструмента й перетворювач частоти. При цьому драйвери керування кроковими двигунами (КД) генерують прямокутні імпульси заданої тривалості, які подаються на обмотки відповідних КД по осях Х, У, 7. Повертаючись на задані кути фФхо, Фуф, Фа ротори КД обертають редукторні передачі гвинт-гайка а шпиндель переміщується в трикоординатній межі обробки верстата. Швидкість обертання шпинделя підтримується незмінною за рахунок алгоритму роботи векторної системи керування, яка реалізується перетворювачем частоти (Гравировальньй станок О00-6090. Настольньй станок с ЧПУ:

Руководство пользователя. - Цзи-нань, Китай, 2010-87 с.|.

Загальним суттєвими ознаками відомого способу й того, що заявляється є формування оператором ПК Ськюд, використовуючи програму АПСАМ, передачу його як керуючого сигналу, що несе інформацію про положення шпинделя верстата по трьох осях Х, У, 7 в кожний момент часу, а також про швидкість обертання ротора шпинделя ощі) верстата, на блок з програмою

Ме5ішдіо, яка перетворює цю інформацію в цифрові сигнали, що передаються на плату керування Мезіцай, де формуються сигнали положення приводів переміщення по осях Х, У, 27 та сигнали по швидкості їх переміщення Ух, Му, М», подача сигналу на адаптивну систему управління швидкості подачі різального інструмента й перетворювач частоти, генерування драйверами керування КД прямокутних імпульсів заданої тривалості, які подаються на обмотки відповідних КД по осях Х, У, 7, повертання на задані кути фх(), Фу(), ФА) роторів КД, обертання редукторних передач гвинт-гайка та переміщення шпинделя в трикоординатній межі обробки верстата.

Недоліками відомого способу є те, що швидкість обробки (робоча подача) задається оператором верстата. У більшості випадків оператор не може врахувати неоднорідність структури матеріалу, який обробляється, тому швидкість нераціонально занижується (по найбільш важкооброблюваній ділянці), а якщо вона завищена, то це призведе до підвищеного зносу різального інструмента або його ламання.

В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення відомого способу для більш ефективного використання робочого часу, забезпечення максимальної точності і якості поверхонь, що обробляються, з використанням в системах керування нестандартного зворотного зв'язку по додаткових координатах, що дозволить більш гнучко пристосовуватися до умов різання, які змінюються при обробці матеріалу з відносно невеликою розбіжністю фізико- хімічних властивостей, таких як щільність і в'язкість.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що оператором з ПК додатково задається у цифровій величині сигнал чутливість обробки, в залежності від умов обробки заготовки, на програму чутливості, з якої сигнал надходить на адаптивну систему управління швидкості подачі різального інструмента, через силову плату системи управління чутливості пристрою індикації потужності різання сигнал передається на пристрій динамічної індикації потужності різання, що формує сигнал похибки, який повертається на адаптивну систему керування швидкості подачі різального інструмента, де в автоматичному режимі корегується швидкість подачі різального інструмента.

Спосіб динамічного контролю сили й потужності різання для верстатів з числовим програмним керуванням здійснюється наступним чином.

Оператор з ПК 1 у цифровій величині, в залежності від умов обробки, задає чутливість обробки через програму чутливості 2, а траєкторію переміщення різального інструмента і початкову швидкість обробки через програму Мезіцаійо З у вигляді керуючого коду Сікод, яКИЙ несе інформацію про положення шпинделя верстата по трьох осях Х, У, 7, в кожний момент часу, а також про швидкість обертання ротора шпинделя верстата. Ця інформація за допомогою програми Мевіцдіо 4 перетворює керуючий Сіюд в керуючі цифрові сигнали, які надходять на плату управління Мев5іййіо 4. Далі сигнал передається на адаптивну систему управління швидкості подачі 5 різального інструмента, яка задає частоту поздовжніх вібраційних переміщень і струм якоря пристрою динамічної індикації потужності різання 7. В той же час програма чутливості 2 також передає сигнал на адаптивну систему управління швидкості подачі 5 різального інструмента. Адаптивна система управління швидкості подачі 5 різального інструмента передає сигнал на силову плату системи управління чутливістю пристрою індикації потужності різання 6, де формується механічна характеристика пристрою динамічної індикації потужності різання 7 у вигляді величини струму обмотки якоря. Плата управління Ме5шаїйо 4 задає швидкість обертання ротора шпинделя верстата за допомогою управляючого сигналу, який подається на перетворювач частоти електричного струму 8, де формуються трифазні синусоїди електричного струму на обмотці шпинделя 9 верстата, перетворюючи їх в

Зо обертальний момент ротора шпинделя. Величина струму на обмотках ротора шпинделя верстата контролюється датчиками струму (шунтами) обмотки шпинделя 10. Ця інформація надходить у вигляді зворотного зв'язку по струму на перетворювач частоти 8. На основі цих даних і алгоритму системи векторного управління перетворювач частоти 8 регулює швидкість обертання ротора шпинделя верстата. Обертальний момент ротора шпинделя верстата передається на пристрій динамічної індикації потужності різання 7, де через лінійний двигун постійного струму, який входить в систему пристрою динамічної індикації потужності різання 7, крім осьового обертання різальному інструменту надається зворотно-поступальний рух впродовж його осі обертання. З пристрою динамічної індикації потужності різання 7 сигнал частоти зворотно-поступального руху різального інструмента передається на адаптивну систему управління швидкості подачі 5 різального інструмента. Після цього адаптивна система управління швидкості подачі 5 інструмента формує сигнал управління по швидкості і положенню на драйвери 11, 12, 13 КД 14, 15, 16, які через редукторні передачі гвинт гайка 17, 18, 19 переміщують різальний інструмент по відповідним осям, на задану координату з оптимальною швидкістю МУх(), Му), МА). При збільшенні навантаження на різальний інструмент в процесі обробки, з пристрою динамічної індикації потужності різання 7 формується сигнал похибки і повертається на адаптивну систему керування швидкості подачі 5, де в автоматичному режимі корегується швидкість подачі різального інструмента.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображено: фіг. 1 - функціональна схема динамічного контролю сили й потужності різання для верстатів з чПК.

Приклад здійснення способу динамічного контролю сили й потужності різання при обробці на верстатах з ЧПК.

Випробування проводилися на заготовках з різноманітних порід деревини, таких як сосна, бук, дуб, фанера, при використанні фрез діаметром З мм та 6 мм, для яких створювалися окремі керуючі програми.

Параметри одного з випробувань. Оператор з персонального комп'ютера задавав керуючий сигнал Сікюд, який складався зі швидкостей переміщення по трьох осях Ух, Му, М;, яка складала 20 мм/сек., швидкості обертання ротора 12000 об/хв., кроку зсуву при растровій обробці 1, б мм фрези 9 6 мм, припуску, який знімається за один прохід - З мм, частоти повздовжніх осьових бо зворотно-поступальних рухів фрези - 50 гц. Матеріал заготовки - сосна.

В процесі обробки фреза виконує обертальний та повздовжній осьовий зворотно- поступальний рух (за рахунок пристрою динамічної індикації потужності різання 7). Стикаючись з твердою структурою матеріалу (наприклад, з сучком) навантаження на фрезу зростає, що призводить до зменшення частоти її повздовжніх осьових зворотно-поступальних рухів до 44 гц.

При цьому в пристрої динамічної індикації потужності різання 7 формується сигнал похибки 6 гц., тобто різниця між заданим керуючим сигналом поздовжніх осьових зворотно-поступальних переміщень і тими, що виникли в процесі обробки матеріалу з білош твердою структурою.

Сигнал похибки передається на адаптивну систему управління швидкістю подачі 5 фрези, яка знижує швидкість робочої подачі, запобігаючи високому зносу і ламанню фрези. Після виходу фрези з зони твердої структури заготовки, що обробляється, пристрій динамічної індикації потужності різання 7 фіксує зниження навантаження на фрезу і подає сигнал адаптивній системі керування швидкості подачі 5, яка в автоматичному режимі збільшує швидкість подачі фрези до заданої.

Застосування пропонованого способу динамічного контролю сили й потужності різання для верстатів з ЧПК забезпечує ефективне використання робочого часу, максимальну точність і якість поверхонь, що обробляються, гнучко пристосовуватися до умов різання, які змінюються при обробці матеріалу з відносно невеликою розбіжністю фізико-хімічних властивостей, таких як щільність і в'язкість.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб динамічного контролю сили й потужності різання для верстатів з числовим програмним керуванням, який полягає у формуванні оператором персонального комп'ютера Скод, використовуючи програму АЙСАМ, передачі його як керуючого сигналу, що несе інформацію про положення шпинделя верстата по трьох осях Х, У, 7 в кожний момент часу та про швидкість обертання ротора шпинделя ощі)) верстата, на блок з програмою Мезішайо, яка перетворює цю інформацію в цифрові сигнали, що передаються на плату керування Мевішай, де формуються сигнали положення приводів переміщення по осях Х, У, 7 та сигнали по швидкості їх переміщення Ух, Му, М», подачі сигналу на адаптивну систему управління швидкості подачі Зо різального інструмента й перетворювач частоти, генеруванні драйверами керування крокових двигунів прямокутних імпульсів заданої тривалості, які подаються на обмотки відповідних крокових двигунів по осях Х, У, 7, повертанні на задані кути Фх(), Фу(), Ф-(Ю) роторів крокових двигунів, обертанні редукторних передач гвинт-гайка та переміщення шпинделя в трикоординатній межі обробки верстата, який відрізняється тим, що оператором з персонального комп'ютера додатково задається у цифровій величині сигнал чутливість обробки на програму чутливості, з якої він надходить на адаптивну систему управління швидкості подачі різального інструмента та через силову плату системи управління чутливості пристрою індикації потужності різання сигнал передається на пристрій динамічної індикації потужності різання, що формує сигнал похибки, який повертається на адаптивну систему керування швидкості подачі різального інструмента, де в автоматичному режимі корегується швидкість подачі різального інструмента.