Устройство для программного управления шлифовальным станком
Изобретение относится к устройствал для управления HOiiepenHoii подачей Н1лиф()ва .чьного станка, lle.ib изобретения новы- iiieHise точности обработки и уирони ние настройки устроГк тва. Уст юйство содержит .1агчик пере.еи1е11ня 7. датчик каждого оборота . 1я нз;1слия 22, регист) сдвига 21, логические элементы И 23, 24, 25, 26, 27, унравляемые ключи 8, 9, 10. б.кжи .хранения информании 11. 12, 13, сумматоры 14, 15, 16, уси.-1итель 17, у.множитель 18, делитель 19, задатчики опорного напряжения 1 и 2, блоки сравнения 3, 4, 5, , 1огический э.чемент ИЛИ 20. Они нозво. 1яют в каждом частном цикле обработки дета, П формировать в «авис имости от условий И1, 1ифован1 я ве.1ич(ну иришска на выхаживание д,1Я o6ecneiieHHH заданной точности. 3 и. к с: Фиг.1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (! .и 1- - ((5, у (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ1Е ИЯ
H ABTGPCHGMV СВИДЕЧ ЕПЬСТВУ
Ю(!
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
"l0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4011383/31-08 (22) 02 2.85 (46) 30.04.87. Бюл,,% 16 (71) 1(у йб!.! шсвски и институт иижснсров железнодорожного транспорта (72) F.. 11. 1lиманов, Л. И. Брятова и B 1О. Новиков (53) 621.91 (088.8) (56) A(3Topch(fe свидетельство Г(..(:Р
N> 632989, кл. С3 05 В 9/18, 1977. (54) УСТVO)(C.ТВО ДЛЯ НРОГРЛММНОГО УПРЛВЛ1;1-1ИЯ ШЛИФОВАЛ!>НЫМ (.ТЛН1(ОЧ (57) Изобретсlfi!(. относится к устройствам для управления иоиеречиой f(oia«ei!(i»лифоl3;l. IhH0! (THH!(ii. l l(. (! H30(3pÑT(иия повь(IIi(II(!(. 0 III(3(т(I <)б! ;(б()ткИ (! i II130II(((Iи(. fI 3с poi!!iH!, (. Тp(HH та(3, c г13ОИ(твО 00,(013ж((т (Ii ." (ик ((е(эс мс и(опия (, i (т (ик h((м((0(0 ((б(3(3oT(3 (и пи и.((, (я I!3." (л и!! 2, pcf I(cT(! (. дв(! г(1 2 1, .iorH Ie(ки(Злеii(i!THI И 23, 24, 25, 26, 27,, прав !HE (I I)1(v1NH! и 8, 9, 10. (3101(f(к !3а исиия информации 11. 2, 13, cy (3(((Top! i 14, 15, 16, у(илитсль 17, ум(п3житель!8, делитель )9, зад;(т (ики О(!013ИОГО иац!3яжеии(! I H 2, 010! и сравнения 3, 4, 5, логический i(i(e!f I
И. 1И 20. Они и(и!!3(>г(яют н каждом частном цикле обработки д(тали формировать в за (ЗИСЯ МОСТИ От ИЗМ(ИЯ(0!1(((СЯ ((ЛОВИ И Ц!. (H— фо(За If Hя !3с, Iiч!i и I! p иi! сhа ((и вы «(жиьа— иие д !Н обеси(((ния задан((ой точности.,3 Ifë.!
3О67О0
Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в металлообрябятыва!о!цей промышленности для управ, ения подачеи:цлифовального станка.
Цель изобретения — повышение точности о! аоотки и упрощение настройки устройст:а )а счет»да!!тивного управления величи!Гой !!рипуск» на вь(хаживание.
H;I фи!. изображена блок-схема устроис< Вя для про: раммногo управлс ния; на фи . 2 графики сг»еча прицуска и скорости !
<О<»<и iii, >фовя ii>ii<>го суппорта: на фиг 3 Време !ные 1награммы напряжений на )хода Выхо lах регистра сдвига. ,v < п»и > Одержит первый и второй 2 зя.l, «! ки,lорllого напряжения, первый 3, !
3l(i! Ои и рстий 5 блоки сравнения. Нс-!!Ол <п. 11>111>l:, блок 6, датчик 7 перемещения, i c >»»li 8, В орой 9 и третий 10 управляемые
l>,ilo ill 1!Срв !й 11, Второй 12 и третий 13 (),!Оки хр»н ния информации, первый 14, l3 l<>po1I, <) третий 16 сумматоры, vcH. IHг!.1» 17 ум !ожител» 18, делитель 19, логи<сскии злеч. IIT ИЛИ 20, рсгистр 2! сдвига с !)ять)О вых;>дачи Л, В, С, D, Е, соответст-!
3(ililo !!ервы., вторым, третьим, четвертым н !1)1!»1:>, д:!тчик 22 каждого оборота шпингеля из 1елия первый 23, второй 24< третий
2 >, !Ст!3ср<»!и 26 и пятый 27 логичсскис ->. l(М(II Гl>l И. 11! .рf31>I(. ВХО. 1Ы I)с рВЫХ чCТЫp(Х и 3 II»A: (к д I3>;(>. 1 !1яТО! О с ВЫ Одом ВТОРОГО () 1OI<» 4 с р11131« ния, Вт р! !(>ко Вхо;1ы - (Оответствсч<-!!<> i3I ivo 1»ч!< Л, В, С, D и 1 регистр(! 21 (!!3И I », » Ii Х ВЫ X(),1»1 — COO I ВС ТСТВ(Н il() С Вхо,; > !> (<)p<>(I (), IOHOI3 1), 12 и 13 хранения !!!!форм»ции, у!<рявляющим Входом псрвоI() )(Вг; роп> и грет»его 10 управляемых К. 11() й, С;! IM ВХОДОМ ЛОГИЧЕСКОГО ЗЛЕчс н!х. ) . <И .."!. Выход которого соединен . Вс):,ill!. i 11>!II>IXI блоком 6, я второй вход, 111:i i<.)як>,II H )1 I ретьс!.О бг!Ока 5 сравнения, пер,<ый 1)ход !<О. Орогс подкл<оче!! к второму ::)д» I !ику оп рно! О напряжения, а I>Toр >и к «ы <0.I.! ;. Гчика 7 перемещения и Вх<>д;)ч !1(р)3ОГ > 8, второго 9 и третьего 10 у!!р II<.isle»i>n .i.;!ю !(й, выходы которых подкл>очеII»l oo вс". ("< ">IHo к входам первого ! > вт<,рого 1, и грег!>его 13 блоков хранеIIHH и!!фо!>ч . иц, Вь!хо,i»l котс)рых соединены <>() I !3с! I <хо (.>;1 не!>В .ГО с (ч»;)торя 4 и Вхолоч x cu,ill!(. s 17, .; гор»!ч вхс>;1ом и гороно суч;I»-Оря <). треT Вхот которогс) соедиil(и с Выходох< усили . 17, а Выхо(с !!срвым .13ХО. 1(> >1 .1(Х I II i < : 1 .), ВТорон 1>ход I((> i (>pOÃO сос(1111(с В>, <>1<)ч умножи г<ля 18, я Выход -- . первым входом третьего сумматор» !6, второй Вход которого подключен к !!ервому «:.Ijl,»ò÷ : равнения, при этом выход псрвого сумма10 1= — — К 1 и! 7) где и — — число Оборотов шпинделя за Одну секунду. об/с; К вЂ” число оборотов шпинделя, отсчи25 тываемое от начала выхаживания. Постоянную времени систем СПИД представим, исходя из (?), в виде Т = —.T„, п 30 Из (3) следует, что Т„= !п, <,4 ) имеет размерность — — обороты и представляет собой постоянную времени системы СПИД, выраженную через оборонцы шпинЗ5 деля. После подстановки (2) и (3) v, (! ) получим S = Sb + Sb/е " 5 > При К= О (начало выхажива:!ия H Hdчало отсчета оборотов шпинделя) соотноill(.ние (5) принимает вид (6) . о = (+. ь. При К = К! (шпиндель повернулся на >(1 оборотов) 45 Ф. к, Si = S(+ Sb/å <7) При К = 2К! (шпиндель повернулся ня 2К! оборотов) Я,, S((+$ /е",8! 50 Очевидно, что к< Я„SI = — 5ьj l — е г„), ((> i S; -S = Sb(e --е " > = — S,ет i — е -",.! !1)) Разделив (9) на (10), S<) — S i д 2 получим тора 14 соединен с первым и вторым входами умножителя 18. Необходимость введенных блоков вытекает из следующих выкладок. При выхаживании величина припуска во времени изме 5 няется по соотношению Л. S(/! = Sy + ь/е где 5(1) — текущее значение припуска; Sb — припуск, который может быть не сошлифован при выхаживании (исчерпан натяг в системе СПИД) т. е. погрешность шлифования; S>, — припуск, снимаемый в процессе выхаживания при taboo;, Т вЂ” постоянная времени системы 15 СПИД; --- текущее время выхаживания. Введем новую переменную в соотношение (1). Положим 130670<1 Из (11) следует, что После подстановки (!2) в (9) получим ! -!л 5,— S! = S,(1- е.4"" = ) = (12) 3 - 5д > (Яю-.2$ -!-Я ) ь 50=5! (13) где AS — требуемая точность шлифования. Реализация соотношения (15) обеспечивает окончание выхаживания при припуске, равном требуемой точности, причем при малом натяге в системе СПИД. Соотношение (14) в устройстве реализуется следующим образом. Припускаем 5о, S!, 5г, S> соответствуют напряжения Uo, U!, Уг,.Uь датчика 7 перемещения. Поэтому соотношение (14) можно представить в виде ((о — U!) 7ь = — — — —— Uo — 2У!+Юг Для получения напряжений Uo, U! u (7г в устройство введены блок 5 сравнения, который через исполнительный блок 6 обеспечивает кратковременное (не более 2ф от машинного времени обработки) отключение подачи шлифовального суппорта до выполнения операции выхаживания (фиг. 2); датчик 22 каждого оборота шпинделя изделия, который при каждом обброте шпинделя вырабатывает сигнал малой длительности; регистр 21 сдвига, на выходах В, С, 0 которого формируются напряжения (фиг. 3) в зависимости от числа импульсов, поступающих на его счетный вход от датчика 22 каждого оборота шпинделя изделия, и используются (совместно с логическими элементами И 24, 25 и 26) для управления ключами 8, 9 и 10, подсоединяющими при K=O, К=К! и К=Кг (см. соотношение (5), (6), (7) и (8) ) выход датчика 7 перемеще(16} Из (13) определим 5ь. 5ь= — — —— So — 25 +Юг (14) Таким образом получена зависимость, позволяющая определить величину припуска 5ь, снимаемого в процессе выхаживания при 1-э-оо, которая согласно (11), (12) и (13) зависит от постоянной воемени системы СПИД. С целью получения высокой точности шлифования выхаживание, во-первых, сле- дует начать с припуска S3, величина которого меньше, чем 5ь, в противном случае даже при l-ь оо согласно (1) припуск не будет сошлифован полностью, во-вторых, 5з=Sb — AS, (! 5) ! О ния соответственно к блок;!i! 1, !" ц !3 хра!!с!!Ия инфоцмациц, кото()! !o "l !! < !!! на(от» напряжения (Л», (/! и (. .. Для Г!Ол !е!! !lH !!впряжен!! я U(„(0()1 í(T(гв, !ощсго пр!!пi ск S,;, в i строистно вводе!и два сумматора 4 и 1.5, усплптрль 7 с коэффициентом усиления, равным 2; х мцожитель !8 и делитель 19, которые об!сс!!с!!!!нак!т реализацию правой -!асти соотнон с!!ия (!6). На выходе делителя 19 напряжение соотнетствует припуску 5ь и равно Ьь Таким образом, в течение кратковременного прекращения подачи шлнфовального суппорта, предшествующего операции выхаживация, устройство формирует сигнал, соответствующий припуску S», который сни15 мается в процессе выхаживания при t-»oo Причем при смене технологического процесса никаких подстроечных операций в устройстве производить не следует -- оно без вмешательства оператора вычисляет (в масштабе) величину S», зависящую от постоянной времени системы СПИД, которая ис° пользуется для формирования уровня напряжения, определяющеГо начало процесса выхаживания. Согласно (!5) величина этого уровня Uо= Ua — Uл., (17) где Uo — напряжение, определяющее начало выхаживания; V!, — напряжение, соответствующее ирнпуск: S>, Uy,— напряжение, соответствукнцее требуемой точности шлифования. Введенный в устройство третий сумматор 16 совместно с первым задатчиком опорного напряжения реализует (17). Таким образом, на выходе третьего сумматора величина напряжения соответствует припуску, с которого следует начать выхажив;!нне. Устройство работает следующим образом. При скорости подачи 1, шлифовального суппорта (фиг. 2) снимается принуск с об4О рабатываемого изделия. Г1ри припуске So, которому соответствует напряжение второго задатчика 2 опорного напряжения, на выходе третьего блока 5 сравнения появляется логический «О», который через логический элемент ИЛИ 20 и исполнительный блок 6 45 прекращает подачу шлифовального суппорта и «разрешает» регистру 21 сдвига (на управляющем входе «О») отсчитывать импульсы напряжений, поступающие на его счетный вход от датчика 22 каждого оборота шпинделя изделия (однн импульс на один оборот шпинделя). Первый импульс (после появления «О» на управляющем входе) устанавливают на выходе А регистра 2! сдвига логическую «1» (фиг. 3), которая совместно с импульсом напряжения от датчика 22 каждого оборота шпинделя изделия через первый логический элемент И 23 осъ!цегтвл!ц гся сброс информации, «раня!цейся в бл ках 11, 12 и !3 хранения информации. 13О67ОО В!()рой им!! л!>с yст !с!авливае! логическ,:.. !» ii;! выходе Л регистра 21 сдвига, к >г l,)H .о!!мес"!.нис! с импульсом от датчи2 . каждого оборот» ншинделя изделия, вторс!й с!огичес кий элемент И 24 и пер-!!!,!!! . !!р;!вляемый ключ 8 подключает выход д;!тчика 7 перемещения к первому блоку 11 хра!!сllHH информации, который запоминает вел!шину напряжения датчика 7 перемещения, соответствующую припуску S!! (фиг. 2). К!-й импульс (фиг. 3) устанавливает логическую «1» на выходе С регистра 21 сдвига, которая совместно с импульсом от датчика 22 каждого оборота шпинделя из5 1О делия через третий логический элемент И 25 и второй управляемый ключ 9 подключает выход датчика 7 перемесцения к второму 15 блоку 12 хранения информации, который «запоминает» величину напряжения датчика 7 перемещения, ooTBcTcTBó!oùó!0 припуску S< (фиг. 2). 2Ki-й импульс (фиг. 3) устанавливает логическую «1» на выходе D регистра 2! 20 сдвига, которая совместно с импульсом от датчика 22 каждого оборота шпинделя через четвертый логическии элемент И 26 и третий управляемый клк>ч 10 подключает выход датчика 7 переме!цения к третьему блоку 13 25 хранения информации, который «запоминает» величину напряжения датчика 7 перемещения, соответствующую припуску S2 (фиг. 2). 2K!+1-й импульс (фиг. 3) устанавливает логическую «1» на выходе Е регистра 21 сдвига, которая сохраняется до тех пор, пока на упрас!;!яктщем входе не появится логи <еская «1», т. е. до конца обработки изделия. На импульсы, последующие за 2K!+1-м импульсом, регистр 21 сдвига не реагирует. Напряжения с выходов первого 11 и второго 12 блоков хранения информации подаются HB первый сумматор 14, на выходе которого напряжение равно разности напряжений первого 11 и второго 2 блоков хранения информации. Эта разность возводится в квад рат умножителем 18 и подается на второй вход дел ител я 19. На входы второго сум м атора 15 подаются напряжение от первого 11 и третьего 13 блоков хранения информации, а также увеличенное в два раза усилителем 17 напряжение второго блока 12 хра- 45 пения информации. На выходе второго сумматора 15 напряжение равно сумме напряжений первого 11 и третьего 13 блоков хранения информации минус удвоенное напряжение второго блока 12 хранения информации. Оно подается на первый вход делителя 19, на выходе которого напряжение равно отношению напряжений на втором и первом входах. Величина этого напряжения соответствует припуску. который будет снят при выха.кивании при 1-- со, и зависит от постоян,! 55 ной времени системы СПИД. с выхода делителя 19 напряжение поступает на первый вход третьего сумматора 16, на второй вход которого подается величина напряжения от первого задатчика опорного напряжения, соотве1ствующая требуемой точности AS выполнения операции шлифования. На выходе третьего сумматора 16 напряжение равно разности напряжений делителя 19 и задатчика 1 опорного напряжения. Оно подается на второй вход второго блока 4 сравнения, на выходе которого логическая «1», если напряжение от датчика 7 перемесцения больше напряжения третьего сумматора !6, и логический «0», если наоборот. Таким образом, к моменту появления логйческой « l» на выходе Е регистра 21 сдвига на выходе второго блока 4 сравнения может быть либо логическая «1», либо логический «0». В первом случае через пятый логический элемент И 27, логический элемент ИЛИ 20, исполнительный блок 6 вклсо !ается подача шлифовального супг!орта (при S= =S.. на фиг. 2) до тех пор, пока текуц<ее значение припуска не установит логический «0» на выходе второго блока 4- сравнения (при 5=5з на фиг. 2), после чего выполни!:тся операция выхаживания, а весь пргцесс шлифования осуществляется согласно графику 1 на фиг. 2. Во втором случае подача шлифовальнсг суппорта не включается. сразу выполняется операция выхаживания, а весь процесс шлифования осуществляется согласно графику 2 на фиг. 2. Это соответствует случаю, когда постоянная времени системы СПИД имеет максимальное значение и которой соответствует величина напряжения второго задатчи-, ка 2 опорного напряжения, устанавливаемая оператором. При S=O срабатывает первый блок 3 сравнения и через. исполнительный блок 6 осуществляет отвод шлифовальнстго суппорта. Устройство может быть использовано не только при реализации одноступенчатых алгоритмов управления шлифованием, когда для формирования величины припуска на выхаживание необходимо кратковременно отключить подачу, но и многоступенчатых алгорйтмов. При использовании последних формировать величину припуска на выхаживание можно на предпоследнем этапе переключения скорости подачи с одной ступени на другую. Формула изобретения Устройство для программного управления шлифовальным станком, содержащее два задатчика опорного напряжения. последовательно соединенные первый блок сравнения и исполнительный блок, датчик перемещения, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков сравнения, отличающееся тем, что, целью повышения точности обработки и упрощения настройки устройства, в него введены первый, )jC ver u <.остави! с)в и. Л,)(зсс< нкп Редактор М. Г1етрова Те«ред И. Всрес I Заказ 1360/! 1 Тираж 716 I I<),(i" .)е ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам пзо(зг((сiiii i,(i"(ëI .û i ((I 13035, Москва, Ж вЂ” -35, Раугнскан и;и>.,;(. ч 5 Производственно-поаиграфи (еское предпрпн- и<, г. Уs,ã()I).) (. ).; I II,(;< ктн;(в, I второй и третий управляемые ключи, первый, второй и третий блоки хранения информации первый, второй и третий сумматоры, усиз)итель, ум нож итель, делитель, третий блок сравнения, логический элемент ИЛИ, регистр сдвига, датчик каждого оборота шпинделя изделия, первый, второй, третий, четвертый и пятый логические элементы И, первые входы первых четырех из них соединены с выходом датчика каждого оборота шпинделя изделия и счетным входом регистра сдвига, а первый вход пятого — с выходом второго блока сравнения, вторые же входы— соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами регистра сдвига, а их выходы — соответственно с входами сброса блоков хранения информации, с управляющим входом первого, второго и третьего управляемых ключей и первым входом логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с исполнительным блоком, а второй вход — с управляющим входом регистра сдвига и выходо i! третьего блока сраи((с((иi!, первый Вход которого подключен к Втор:., задатчику опорного напряже))ия, а I I .;.)ã;: к выходу датчика перемещения: "«(), ПЕРВОГО, ВТОРОГО 11 ТРЕТЬСГО l!j)3(3.! H< )! Ы . КЛIОЧЕЙ, ВЫ«О„ I b! КОТОРЫ. 1! О !11,! Ê)i (! I!il С ) <)Т ветственно к Входà,l первого, Вгорого!! тiр",! его блоков «ранен)(я инфорх(ации, Вы«, которых соединены соответстгенно с (,: р, .: ми входами первого и второгA с3 .131(Г) !I .::,. 10 с вторым входом первого сумматора и ((х ;дом усилителя, с вторым Вход()м 13T<;l)()! сумматора, третий В..од которого со - (и:.(1, с выходом усилителя, а вы«од — с и:1)1)ь) входом делителя, второй вход которого соединен с вы«одом умножителя, а H!il«o;I с первым Входом третьего сумматора, Втор )ll вход которого подключ(H к первому зад::.тчику опорного напряжения, а вы«од к 1(то!)Ому Входу второго блока сравнения, при эт<))1 Выход первого сумматора соединен c II(. рным и вторым входами умножитсля.
