Программное устройство для поддержания постоянства скорости резания

 

Изобретение относится к области автоматического управления и вычислительной технике и может быть использовано для поддержания постоянства скорости резания при обработке на токарных станках с числовым про граммным управлением и других станках . Оснащенных датчиками положения суппорта, например станках с цифровыми отсчетными устройствацк. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повьшение точности . Устройство содержит блок задания программы, счетчик импульсов, первьй делитель частоты преобразователь частота - напряжение, двигатель привода шпинделя, двигатель привода , суппорта, блок управления двигателем привода суппорта, датчик положения, первьй счетчик, дешифратор, perHCTpj шифратор, второй делитель частоты, элемент ИЛИ, генератор импульсов, формирователь импульсов, первый элемент И, первьй блок синхрониза ции, второй элемент И, второй блок синхронизации. Введение дешифратора, регистра, шифратора, второго делителя частоты, элемента ИЛИ, двух эле-, ментов И, двух блоков синхронизации, формирователя импульсов и второго счетчика импульсов обеспечивает стабилизацию скорости резания токарных станков различного типа, 4 ил. i (Л § to Од со о

союз совктсних

И=СПУ1-ЛИН

Ш4 С 05 В 19/18 (21) 3780923/24-24 (221 25.07,84 (46) 15.02.86. Бюл..)1р 6 (72) Э. Т. Горбенко и В. Л. Кошкин (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 976428, кл. С 05 В 19/18, 1981.

Авторское свидетельство СССР

1(р 978102, кл. G05 В 19/18, 1981. (54) ПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ПОДДЕРЖАНИЯ ПОСТОЯНСТВА СКОРОСТИ

РЕЗАНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматического управления и вычис— лительной технике и может быть использовано для поддержания постоянства скорости резания при обработке на токарных станках с числовым про граммным управлением и других станках, оснащенных датчиками положения суппорта, например станках с цифровыми отсчетными устройствами. Цель

„,SU„„1211696 Д изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности. Устройство содержит блок задания программы, счетчик импульсов, первый делитель частоты," преобразователь частота — напряжение, двигатель привода шпинделя, двигатель привода суппорта, блок управления двигателем привода суппорта, датчик положения, первый счетчик, дешифратор, регистр, шифратор, второй делитель частоты, элемент ИЛИ,,генератор импульсов, формирователь импульсов, первый элемент И, первый блок синхрониза"ции, второй элемент И, второй блок сй синхронизации. Введение деиифратора, регистра, шифратора, второго делителя частоты, элемента ИЛИ, двух эле-. ментов И, двух блоков синхронизации, С» формирователя импульсов и второго счетчика импульсов обеспечивает стабилизацию скорости резания токарных станков различного типа. 4 ил.

Маца

1211696

10 ции 9 (-náð=ò::ение относится к автомати -< ко:,,правлению и вычислительной г -::-.. ке и может быть использовано,.;ля поддержания постоянства скорости резания при обработке на токарных станках с числовым програмкным управ— пением и других станках, оснащенных датчиками положения суппорта, например станках с цифровыми отсчетными устройствами.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства и повышение его точности, На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема дешифратора (101 и регистра (11); на фиг. 3 — таблица истинности шифратора; на иг. 4— график аппроксимированной зависимости n = Й(К), Устройство состоит из блока 1 задания программы, счетчика 2 импульсов, первого целителя 3 частоты, преобразователя 4 частота — напряжение, двигателя 5 привода шпинделя, двигателя б привода суппорта, блока

7 управления двигателем, датчика 8 положения, первого счетчика 9, дешифратора 10, регистра 11, шифратора 12, второго делителя 13 частоты> элемента ИЛИ 14, генератора 15 импульсон, формирователя 16 импульсов, первого элемента И 17, первого блока

18 синхронизации, второго элемента

И 19 и второго блока 20 синхронизаДешифратор 10 (фиг ° 2) состоит из второго элемента И 21 и проводников для связи выходов счетчика 9 импульсов с регистром 11 на четыре состояния, содержащим шесть третьих элементов И 22 на два входа, трех

RS-триггеров 23, двух четвертых элементов И 24 и 25 на три входа и одного пятого элемента И 26 на два входа.

Блок задания программы состоит из набора переключателей (не показано1, разделенных на группы " "скорость суппорта", "код оборотов", кнопка Пуск" и кнопка "Подготовка, В качестве блока задания программы может также использоваться система числового программного управления, например, H-22, НЦ--31 и др.

Сущность работы устройства состоит в замене вычислительной операtS

45 0 ч ции n = К R где и — обороты шпинделя в минуту; R — радиус обработки в мм; V — скорость резания в мм/мин, — 2 П, При этом указанная вычислительная операция заменяется операцией п = К,R, где К вЂ” коэффициент наклона аппроксимирующих отрезков прямых, для поддержания постоянства наклона аппроксимирующих отрезков прямых. Для поддержания постоянства контурной скорости на уровне 27 от заданной достаточно функцию n = К—

R заменить четырьмя отрезками прямой

63 18 с коэффициентами К =--, К = —, К =

64 64 т . 2

64 4 64 — K = — и точками сопряжения

R„= 100 мм, R = 70 мм, R3 40мм.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания блок 1 задания программы на информационных вьгходах вырабатывает коды "Ноль . Эти коды по ступают на информационные входы блока 7 управления двигателем. и счетчика 2 импульсов. Зятем блоком 1 задания программы вырабатывается сигнал "Запись" на выходе "Два", который поступает на входы управления записью информации блока управления двигателем и счетчика 2, При этом нулевой код скорости суппорта преобразуется блоком 7 управления двигателем в нулевое напряжение, что обеспечивает останов двигателя 6 суппорта, Нулевой код числа оборотов шпинделя поступает в счетчик 2 импульсов и на его выходах устанавливается потенциал логического нуля, код нуля поступает на входы делителя 3 частоты, на выходе которого управляющая последовательность импульсов отсутствует.

Таким образом, на вход преобразователя 4 частота — напряжение информационные сигналы не поступают и двигатель 5 шпинделя остановлен, После останова двигателей 5 и 6 с помощью блока 1 задания программы путем задания кодов скорости суппорта на первом информационном выходе и сигналов записи на втором управляющем выходе приводят в движение двигатель

6 суппорта. Это происходит благодаря тому, что в блок 7 управления двигателем записывается выбранный оператором код скорости, который преобразуется в управляющее напряжение на

1211696 выходе блока 7 управления двигателем.

Блок 1 задания программы вырабатывает код скорости до совмещения режущей кромки резца с осью шпинделя, после чего путем выработки кода

"Ноль" на информационном выходе и сигнала "Запись" на выходе управляющего блока 1 задания программы движение суппорта прекращается, После вывода режущей кромки резца в укаэанную исходную позицию блок 1 задания программы вырабатывает сиг» нал начальной установки. Этот сигнал поступает на вход установки нуля счетчика 9 импульсов и вход записи состояния "Четыре" регистра 11. Сигнал состояния "Четыре > с выхода d регистра 11 поступает на шифратор

12, где преобразуется в код

"1 l 1 1 1 1" в соответствии с таблицей истинности на фиг. 3, Этот код поступает на входы второго делителя 13 частоты и устанавливает минимальный коэффициент деления ьз

К

1 6>>

Описанные операции выполняются один раз после включения питания.

Далее режущую кромку резца выводят в позицию начала обработки заготовки путем задания скорости подачи суппорта на соответствующем информационном выходе блока ) задания программы в сопровождении сигнала

"Запись" на управляющем выходе этого блока. При выходе в начальную точку обработки из исходной позиции с выходом датчика Я положения на счетчик

9 импульсов (реверсивный двоичнодесятичный счетчик) будут поступать импульсы, каждый из которых соответствует определенному изменению радиуса, например 1 мм. При достижении радиуса, соответствующего точке сопряжения аппроксимирующих отрезков

4 и 3, на фиг ° 4 в счетчике импульсов 9 будет код "40", который фиксируется дешифратором 10, и на вход b регистра 11 поступит сигнал, который установит регистр ll в состояние

"Три", что соответствует сигналу на выходе 6 регистра.

При этом на выходе дешиЬратора 12 установится код "010010" в соответствии с таблицей на фиг. 2, что соответствует коэффициенту деления

18

Кг =6,. делителя 13 частоты, При дальнейшем перемещении суппорта двигателем 6 от датчика 8 положения бу.дут продолжать поступать импульсы на счетчик 9 импульсов и регистр 11, при достижении счетчиком 9 кодов "70"

5 и "100" соответственно будут устанавливаться сигналы на выходах f u g регистра 11, а с помощью шифратора

)2 на входы делителя 13 будут поступать коды "111000" или "010000", что соответствует коэффициентам деления делителя K> = — и К4 = — г.-.

6 6>>

Таким образом, при достижении заданного исходного радиуса начала обработки делитель частоты будет установлен на один из четырех коэффициентов деления, соответствующих радиусу обработки на фиг ° 4.

В исходной точке начала обработки от блока 1 задания программы по шине на счетчик 2 поступит начальный код числа оборотов шпинделя, рассчитанный по формуле n > ггпу где R начальный радиус обработки.

По сигналу "Запись" на выходе блока

) задания программы код числа оборотов запишется в счетчик 2, а с его выходов заданный начальный код числа оборотов поступает на входы делителя

3 частоты, На вход делителя 3 частоты от генератора 15 импульсов через формирователь 16 импульсов поступают импульсы с частотой следования

Д > где f ах максимальная частота> соответствующая максимальному числу оборотов . шпинделя, например

2000 об/мин может соответствовать

f „ 2000 Гц, Последовательность . импульсов с выхода делителя 3 частоты поступает на преобразователь 4 частота — напряжение и на его. выходе устанавливается напряжение, соответствующее заданному числу оборотов двигателя 5, В зависимости от текущего радиуса обработки на выходах второго делителя 13 частоты будут возникать импульсы с соответствующим коэффициентом деления. Эти импульсы поступают на первые входы элементов И 17 и

19, на вторые входы которых поступают импульсы от датчика 8 положения соответственно по каналам "плюс" или

"минус" в зависимости от направления движения суппорта. Если движение производится в направлении увеличения радиуса обработки, то работает элемент И 19, 1211696

При этом импульсы с его выхода поступают на блок 20 синхронизации, rpe синхронизируются импульсом с второго выхода формирователя 16 импульсов, этот импульс на полпериода сдвинут по отношению к импульсу на входе делителя 3 частоты, С выхода блока синхронизации 20 импульсы поступают на вход Вычитание" счетчика 2 и при движении в пределах одного аппроксимирующего участка (фиг. 4) производится линейное уменьшение кода счетчика 2 импульсов и, соответственно, коэффициента деления 15 делителя 3, вследствие чего управляющее напряжение на выходе блока 4 уменьшается, и двигатель 5 шпинделя снижает обороты, При переходе на другой аппроксимирующий отрезок на фиг, 4 коэффициент деления делителя 13 частоты изменяется в соответствии с таблицей на фиг. 3, изменяется частота следования импульсов на входах счетчика

2 импульсов и, следовательно, изменяется частота вращения двигателя 5 шпинделя в соответствии с графиком на фиг. 4. Аналогично работает устройство и при уменьшении радиуса, при этом импульсы коррекции кода от делителя 13 частоты поступают на вход

"Сложение" счетчика 2 импульсов через элемент И 17 и блок 18 синхронизации, Работа дешифратора 10 и регистра З5

11 поясняется на фиг. 2.

Сигнал начальной установки поступает на R-входы триггеров 23

ll 11 и устанавливает их в состояние R

Со стояние К всех триггеров р а сши11 l! 4О фровывается элементом И 27 и на выходе Х регистра 11 вырабатывается сигнал состояния "Четыре", соответствующий положению суппорта на 4-ом аппроксимирующем отрезке графика

45 (фиг, 4), Состояние "Четыре" сохраняется до момента достижения счетчиком 9 кода "Сорок". Сигнал "Сорок" с выхода счетчика 2 импульсов передается на входы элементов И 22 и 22,.

При движении в сторону увеличения радиуса на второй вход элемента

И 22 поступают импульсы, вследствие чего на выходе элемента И 22 вырабатывается сигнал, который переводит триггер 23 в состояние "S" При этом сигнал с выхода элемента И 24 исчезает, а появляется сигнал на вьгходе элемента И 25 который соответствует нахождению суппорта на третьем отрезке адпроксимирующей ломаной на фиг. 4. С помощью элемента

И 21 дешифруется состояние "Семьдесят", состояние "Сто", и непосредственно передается с выхода счетчика 9 на вход с регистра 11, Таким образом, по мере увеличения радиуса будут последовательно переходить в состояние "S" триггеры 23 и на выходах блока 11 будут последовательно возникать сигналы принадлежности к одному из отрезков аппроксимирующей ломаной по фиг, 4, При движении в сторону уменьшения радиуса триггеры 23 последовательно будут переходить в состояние "R", так как в этом случае от дешифратора 10 сигналы будут передаваться элементами 23, 22 и 226, Предлагаемое устройство по сравнению с известными имеет расширенные функциональные возможности, так как обеспечивает стабилизацию скорости резания токарных станков различного типа, как станков с программным управлением, так и станков, оснащенных цифровыми отсчетными устройствами, Устройство применимо для оснащения как станков с управляемым двигателем станка, так и станков с коробкой передач, а этом случае не используются делитель 3 частоты и преобразователь 4 частота — напряжение, а для переключения ступеней используются выходы счетчика 2, Формула и з о б р е т е н и я

Программное устройство для поддержания постоянства скорости резания, содержащее генератор импульсов и первый делитель частоты, подключенный выходом к входу преобразователя частота — напряжение, связанного выходом с входом двигателя привода шпинделя, а также блок управления двигателем, связанный первым и вторым выходами соответственно с прямым и реверсивным входами двигателя привода суппорта, подключенного выходом к входу датчика положения, соединенного первым и вторым выходами соответственно с суммирующим и вычитающим входами первого счетчика импуль1?11696

10 сов, подключенного сбросовым входом к первому управляющему выходу блока задания программы, связанного вторым управляющим выходом с управляющим 5 входом блока управления двигателем, а первым информационным выходом— с информационным входом блока управления двигателем, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения его точности в него введены дешифратор, регистр, шифратор, второй делитель частоты, элемент ИЛИ, два элемента И, два блока синхронизации, формирователь импульсов и второй счетчик импульсов т подключенный выходами к управляющим входам первого делителя частоты, сбросовым входом к второму управля- 20 ющему выходу блока задания программы, информационным входом к второму информационному выходу блока задания программы, а суммирующим и вычитающим входами соответственно к выходам первого и второго блоков синхронизации, подключенных первыми входами к первому выходу формирования импульсов, а вторыми входами к выходам соответственно первого и второго элементов И, связанных первыми входами с выходом второго делителя частоты, соединенного импульсным входом с выходом элемента ИЛИ, а управляющими входами с выходами шифратора, подключенного входами к выходам регистра, связанного сбросовым входом со сбросовым входом первого счетчика импульсов, первым и вторым управляю шими входами соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, с суммирующим и вычитающими входами

Ф первого счетчика импульсов и с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, а входами с выходами дешифратора, подключенного входом к выходу первого счетчика импульсов, причем выход генератора импульсов соединен с входом формирователя импульсов, подключенного вторым выходом к импульсному входу первого делителя частоты.

1211696

1211696

430

gvz.4

200 Яка

Заказ 638/51

Тираж 837 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35> Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н, Горбунова

Редактор Ю, Середа Техред С.Мигунова Корректор Л. Патай

Программное устройство для поддержания постоянства скорости резания Программное устройство для поддержания постоянства скорости резания Программное устройство для поддержания постоянства скорости резания Программное устройство для поддержания постоянства скорости резания Программное устройство для поддержания постоянства скорости резания Программное устройство для поддержания постоянства скорости резания Программное устройство для поддержания постоянства скорости резания 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматического управления и позволяет повысить используемую эффективную мощность электродвигателя главного привода (ЭГП) и производительность обработки за счет использования свойства электродвигателя работать некоторое время с перегрузкой по мощности без перерьта.1 Заданная максимальная мощность резания в системе: задатчик 1 мощности - первый элемент 2 сравнения - регулятор 3 мощностиблок 4 ограничения подачи - привод 5 подачи - объект 6 управления - ЭГП 7 - датчик 8 мощности - первый усшштель 9 - датчик 10 температуры - второй усилитель 11 - второй элемент 12 сравнения - регулятор 13 температуры - задатчик 14 температуры регулируется в зависимости от величины разности температуры нагрева ЭГП и установленной задатчиком 14 допустимой его температуры

Изобретение относится к автоматизированным системам и системам автоматического управления и может быть использовано при управлении сложными объектами преимущественно с дискретным характером технологического цикла, а также для решения задач распознавания и анализа данных объектов, ситуаций, процессов или явлений произвольной природы, описываемых конечными наборами признаков (симптомов, факторов)
Наверх