Способ управления циклом круглого шлифования

 

Изобретение относится к метал.тообработке и может быть испоьзовано на крупкошлифовальных станках с ЧПУ, управляемых от ЭВМ. Цель изобретения - повышение точности и производительности. Производится управление интенсивного снижения скорости съема припуска на протяжении заключительного yiaiia процесса имифования в с.овиях колебания параметров системы СПИЦ, и обеспечения заданного течения скорости съе.ма припуска в конце заключительного этапа цикла, устанавливаемого исходя из допустимого рассеяния точностных показателей партии деталей. В каждом цикле обработки определяется оптимальная величина припуска, подлежащего снятию на заключительно.м этапе цикла шлифования, с учетом фактической скорости стрема припуска и значения постоянной вре.мени процесса резания, а съем припуска на заключительном этапе цикла производится с установленной для каждого значения величины оставшегося припуска максимально допустимой скоростью съема припуска, определяемой исходя из заданных граничных условий. 1 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D4 В 24 В 51 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4153553/25-08 (22) 01.12.86 (46) 15.10.88. Бюл. ¹ 38 (75) А. В. Жвирблис, А. Б. Минкович, Е. С. Кривопалы(ев и 3,. В. Жвирблис (53) 621.924 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № lll06I6, кл. В 24 В 49/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1166976. кл. В 24 В 51/00, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛОМ

КРУГЛОГО ШЛ ИФОВАНИЯ (57) Изобретение относится к металлообработке и может быть испоьзовано на круп (ошлифовальных станках с ЧПУ, управляемых от ЭВМ. Цель изобретения — повышение точности и производительности.

Производится управление интенсивного снижения скорости с ьема припуска на протяженин заключительного лапа процесса шлифования в ус.говиях колебания параметров системы СГ1И„! и обеспечения заданного течения скорости сьема припуска в конце заключительного этапа цикла, устанавливаемого исходя из допустимого рассеяния точностных показателей партии деталей. В каждом цикле обработки определяется оптимальная величина припуска, подлежащего снятию на заключительном этапе цикла шлифования, с учетом фактической скорости съема припуска и значения постоянной времени процесса резания, а съем 11pl1lli ñка на заключительном этапе цикла производится с установленной для каждого значения величины оставшегося припуска максимально допустимой скоростью съема припуска, определяемой исходя из заданных граничных условий. 1 ил.

1430241

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано на круглошлифовальных станках с ЧПУ, управляемых от ЭВМ, в особенности при шлифовании партии прецизионных деталей типа многоступенчатых валов.

Целью изобретения является повышение точности и производительности обработки путем снижения колебания скорости съема припуска в конце заключительного этапа процесса шлифования и за счет автоматического определения оптимальной величины припуска, снимаемого на заключительном этапе цикла, с учетом изменения условий шлифования при обработке каждой детали в партии.

На чертеже показана схема устройства для реализации способа.

Согласно способу путем управления интенсивностью снижения скорости съема припуска на протяжении заключительного этапа процесса шлифования в условиях колебания параметров системы СПИД и обеспечения заданного значения скорости съема припуска в конце заключительного этапа цикла, устанавливаемого исходя из допустимого рассеяния точностных показателей партии обработанных деталей, обеспечивается повышение точности обработки.

Благодаря тому, что в каждом цикле обработки определяется оптимальная величина припуска, подлежащего снятию на заключительном этапе цикла шлифования, с учетом фактической скорости съема припуска и значения постоянной времени процесса резания, а съем припуска на заключительном этапе цикла производится устàHовлеílþé для каждого значения величины оставшегося припуска максимально допустимой скоростью объема припуска, определяемой исходя из заданных граничных условий, обеспечивается значительное повышение производительности обработки.

Для конкретного процесса шлифования опытным путем определяют значение рабочей подачи t„на предварительном этапе цикла шлифования. Значение 1н выбирают после правки шлифовального круга из условия получения максимальной производительности при заданной точности обработки.

Опытным путем определяют также значение скорости съема припуска 4р„в конце заключительного этапа цикла, обеспечивающее для конкретных условий обработки и режимов правки круга требуемую точность обработки, а именно: точность геометрической формы и шероховатость поверхности.

Значение постоянной времени Тр процесса резания для конкретных условий обработки и режимов правки круга при заданном значении рабочей подачи tq, определяют путем обработки детали после правки шлифовального круга, при которой его режущая способность практически пол(3) т. е. обеспечивают значение t при определенной величине припуска П, не превышающее граничного условия (2) и не ниже граничного условия (3) . При уменьшении

45 скорости съема припуска до заданногс значения t „ïoääåðæèâaþò эту скорость до конца цикла шлифования, т. е. до получения заданного размера (припуск П=О).

Если в очередном цикле обработки при некотором количестве прошлифованных

50 деталеи после правки шлифовального круга фактическое значение скорости съема припуска (р, в конце предварительного этапа цикла окажется при неизменной величине 1ц, рабочей подачи ввиду снижения режущей способности круга меньше заданного допустимого минимального значения

fthm,), то выдают команду на правку шлифовального круга.

40 ностью восстанавливается. Для определения значения постоянной времени Тр производят шлифование определенного участка детали с выбранной ранее рабочей подачей t< . Одновременно измеряют фактическое значение скорости съема припуска и при установившемся процессе запоминают ее значение t4, . Далее прекращают рабочую подачу и съем припуска осуществляют за счет натяга в системе

СПИД. Ip«этом измеряют фактическое значение скорости съема припуска, а значение Т определяют, например, как время, за которое скорость съема припуска экспоненциально уменьшается от значения t4, до значения 0,37 tq, и запоминают значение Tp .

При обработке поверхности детали после очередной правки шлифовального круга с выбранными режимами правки на предварительном этапе цикла устанавливают рабочую подачу величиной t<. При установившемся процессе шлифования на этом этапе измеряют текущее значение припуска П и фактическое значение скорости съема припуска tq и определяют критическую величину припуска П„, подлежащего снятию на заключительном этапе цикла, как

П,=з Т, (t, +t,„) (1)

При уменьшении припуска П до критического значения П„по команде прибора активного контроля размеров переходят на заключительный этап цикла шлифования, на котором измеряют величину припуска и фактическое значение скорости съема припуска tq, и производят снижение ее величины в функции текущего припуска П путем изменения рабочей подачи. Интенсивность снижения величины (.р определяют в соответствии с граничными условиями исходя из зависимостей:

=(t.— t )"„+t (2)

П П

1430241

10

Способ осуществляют следующим образом.

Длительность заключительного этапа цикла назначают с учетом значения постоянной времени Т> процесса резания и принимают равной величине ЗТр на основе того, что после прекращения рабочей подачи за время, равное 3Тр, снижение натяга в системе СПИД, созданного рабочей подачей величиной tll,, и одновременное уменьшение обусловленных этим натягом упругих деформаций в указанной системе, в том числе обрабатываемой детали, отрицательно сказывающихся на точность обработки, практически полностью прекращается.

Следовательно, возникающие на предварительном этапе цикла упругие деформации в конце заключительного этапа цикла длительностью 3Тр прнк гичсски не оказывают влияния на точность обработки, которая в таком случае определяется лишь заданным значением t „. Увеличение длительности заключительного этапа цикла и одновременное увеличение припуска, снимаемого на данном этапе цикла, приводит лишь к неоправданному снижению производительности.

Интенсивность снижения величин > от значения (ь в конце предварительного этапа цикла до ее конечного значения t также обуславливается длительностью заключительного этапа цикла, т. е. величиной ЗТр. При этом максимальную производительность при заданной точности обработки обеспечивает снижение величины согласно верхнему граничному условию (2).

При превышении определяемой верхним граничным условием (2) максимально допустимой скорости съема припуска в зависимости от текущей величины припуска П фактически величина скорости съема припуска в конце заключительного этапа цикла превышает заданное значение Ьр ввиду увеличения натяга в системе С,ПИД, в таком случае не обеспечивается требуемая точность обработки. Таким образом, определяемая согласно зависимости (1) при обработке каждой поверхности детали величина критического припуска П„с учетом фактической скорости съема припуска t в конце предварительного этапа цикла и заданной конечной скорости съема припуска

t, а также исходя из длительности заключительного этапа цикла, равного ЗЧ и зависимости (2 интенсивности снижения скорости съема припуска, обеспечивает максимальную производительность на заключительном этапе цикла, что не представляется возможным в известных способах.

Нижнее граничное условие (3), определяющее максимальную интенсивность снижения величины t+ по прямой, характеризующейся коэффициентом наклона K„=1/3Tl, обосновывается тем, что при длительности заключительного этапа цикла ЗТр оно обес!

55 печивает снижение величины t+ от любого ее значения !!, до ty„=0 в конце цикла шлифования и тем самым полное снятие натяга, а также упругих деформаций и соответствует условию обеспечения максимальной интенсивности снижения погрешности геометрической формы детали и точности обработки в конкретных условиях.

Верхнее граничное условие (2) определяет снижение величины !р по прямой, характеризующейся коэффициентом наклона

Kll= — (1 — — ) =Кц (1 — — ), (4) т. е. Q(N, зависящим от конкретных значений Ц„и tq, В итоге совокупность граничных условий (2) и (3) позволяет увеличивать производительносгь, т. е. съем припуска на заключительном этапе цикла, на 10—

20",г„ по сравнению с этапом выхаживания, осуществляемым согласно известному способу.

Устройство, реализующее способ, содержит измерительную скобу размера обрабатываемой детали 2, блок 3 определения величины припуска, блок 4 определения скорости сьема нрипуска, блок 5 определения постоянной времени процесса резания, два элемента 6 и 7 памяти, блок 8 умножения, задатчики 9 и 10, сумматор !1, элемент 12 сравнения, блок 13 вычитания, блоки 14 и 15 формирования нижнего и верхнего граничных условий интенсивности снижения скорости съема припуска, блок 16 формирования алгоритма изменения скорости съема припуска, компаратор 17 и схему 18 управления приводом 19 перемещения шлифовальной бабки 20 круглошлифовального станка 21, оснащенного линейным датчиком 22 перемещения шлифовальной бабки 20.

Для управления механизмом правки шлифовального круга в устройство входят пороговый элемент и задатчик допустимого минимального значения скорости съема припуска (не показаны) . В устройство также входит схема управления механизмом ввода в рабочую позицию измерительной скобы по сигналу линейного датчика 22 (не показана).

Измерительная скоба 1 соединена с блоком 3 определения величины припуска, связанным с блоком 4 определения скорости съема припуска, блоком 5 определения постоянной времени процесса резания, элементом 12 сравнения, блоками 14 и 15 формирования граничных условий интенсивности снижения скорости съема припуска.

Линейный датчик 22 соединен с блоком 5. определения постоянной времени процесса резания, к которому подключен блок 4 определения скорости съема припуска. Последний, кроме того, соединен с элементом. 7 памяти и компаратором 17. Вход

143024

5 элемента 6 памяти соединен с блоком 5 определения постоянной времени процесса резания, а выход — с олоком 8 умножения. Выход элемента 7 памяти подключен к входу сумматора !1, к входу блока 13 вычитания и к входу блока 14 формирования нижнего граничного условия интенсивности снижения скорости съема припуска. К второму входу блока 13 вычитания подключен задатчик 9. Кроме того, задатчик 9 соединен с сумматором ll, блоком 15 формирования верхнего граничного условия интенсивности снижения скорости с ьема припуска, блоком 16 формирования алгоритма изменения скорости с ьема припуска и компаратором 17. Выход сумматора 11 подключен к блоку 8 умножения, представляющему собой блок определения величины П„, который сое синен с элементом 12 сравнения и блока vlH .14 и 15 формирования нижнего и верхнего граничных условий интенсивности снижения скорости съема припуска. Выхо с элемента 12 сравнения подключен к схеме 18 управления приводом 19 перемещения шлифовальной бабки 20. Выход блока 13 вычитания подключен к блоку 15 формирования верхнего граничного условия интенсивности снижения скорости съема припуска. Выходы блоков 14 и 15 формироваllH5l нижнего и верхнего грани IIII ix условий интенсивности снижения скорости сьема припуска подключены к блоку 16 формироваfiè H ал горитма изменения скорости с ье vl2 припуска, а выход послсднего подключен к компаратору 7. К схеме 18 управлеffl15I подключен задатчик 10 и выход комнаратора 17.

Регулировкой задатчиков 9 и 10 на их выходах формируют сигналы, пропорциональные с. оответственно заданным значениям скорости съема припуска в конце заключительного этапа цикла и рабочей подачи на предварительном этапе цикла шлифования. Возможен также вариант, когда параметры задатчиков 9 и 10 устанавливают не заранее, а непосредственно перед обработкой соответствующей поверхности детали по сигналам, поступающим от системы программного управления станком или от ЭВМ.

В процессе шлифования выбранной поверхности А детали 2 после правки шлифовального круга с выбранными режимами по сигналу линейного датчика 22 измерительная скоба 1 вводится в рабочую позицию. Сигнал, пропорциональный диаметру обрабатываемой поверхности детали 2, поступает в блок 3 определения величины припуска и далее — в блок 4 определения скорости съема припуска, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный текущему значению скорости съема припуска, и поступает на вход блока 5 определения постоянной време5 !

О

55 ни процесса резания, к которому одповре»eIf f o постуff B ют сигналы о г линейного датчика 22 и блока 3 опрсдс IOIIIIH величины припуска. 1!ри установившемся процессе резания, пастунаюпiем достижения номинального натяга в системе СПИД и исправления исходной погрешности геометрической формы детали, устанавливается практически постоянная скорость съема припуска ty, соответству о цая номинальной величине заданной рабочей подачи 1н

Далее по команде,от системы программного управления рабочая подача прекращается и происходит выхаживание. Скорость с ьема припуска экспоненциально снижается и блоком 5 определяется фактическое значение постоянной времени процесса резания, соответствующее заданным условиям обработки. которое запоминается в элементе 6 памяти.

В процессе шлифования очередной поBE .ðõHoñTH Б детали 2 с активным контро;Icì размера при помощи измерительной скобы 1 используется информация элемента 6 памяти о значении постоянной времени Тр процесса резания, от которого сигнал поступает в блок 8 умножения. Одновременно на предварительном этапе цикла в блок 8 умножения поступает сигнал от сумматора

11, который на основе сигналов, поступающих от элемента 7 памяти, фиксируюгцего скорость сьема припуска t+ на предварительном этапе цикла, и от задатчика

9 значения скорости съема припуска tq„ B конце заключительного этапа цикла, формирует результирующий сигнал, пропорциональный сумме (tg. +t ). В результате в блоке 8 умножения формируется сигнал, пропорциональный величине припуска П„=

=ЗТр (1, +!р, ), и поступает в элемент 12 сравнения, который при вели .ине припуска П, сигнал о величине которого поступает из блока 3 определения величины .припуска, равной П„, выдает сигнал в схему 18 управления приводом 19 перемещения шлифовальной бабки 20 на переход к заключительному этапу цикла шлифования, т. е. к снижению рабочей подачи tff.

В блоке 14 на основе сигналов, поступающих от блока 3 определения величины припуска П, элемента 7 памяти величины (,р, и поступающего от блока 8 умножения о величине П„, формируется нижнее граничное условие интенсивности снижения скорости съема припуска согласно (3). Одновременно в блоке 15 на основе сигналов, поступающих от блока 3 определения величины припуска П, от блока 8 умножения, пропорционального величине П с, от задатчика 9, пропорционального величине !р, и от блока 13 вычитания, формирующего на основе поступающих от элемента 7 памяти величины и задатчика 9 величины (у резульсигналу от систему управления стаканом

21 или от ЭВМ.

При измеренной величине

= 1,15 мм/мин, заданной величине (, =

=0,05 мм/мин и значении Тр =0,025 мин значение П =З 0,025(1,15+0,05) =0,09 мм на диаметр.

Поле рассеяния размеров деталей в партии из 30 шт при величине снимаемого припуска 0,2 — 0,3 мм на диаметр и других условиях, соответствующих требованиям прецезионного шлифования, составляет

3 мкм; некруглость обработанных поверхностей деталей 0,35 — 0,45 мкм; шероховатость поверхности R =0,09 — 0,15 м км.

Формула изобретения

Способ управления циклом круглого шлифования с периодической правкой шлифовального круга, включающий предварительный и заключительный этапы и заключающийся в том, что измеряют текущие значения припуска и скорости съема припуска и определяют значение постоянной времени процесса резания, соответствующее заданным условиям обработки, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения точности и производительности обработки, на предварительном этапе дополнительно определяют величину припуска П согласно уравнению

П,=зт (1 -+-1,„), где П» — припуск, снимаемый на заключительном этапе цикла;

Tp — значение постоянной времени процесса резания; — фактическая скорость съема припуска при установившемся процессе резания на предварительном этапе цикла; — заданное значение скорости съема прин> ска в конце заключительного этапа цикла, и при достижении припуска значения Пк производят снижение скорости съема припуска в функции текущего припуска.

1430241 тирующий сигнал, пропорциональный раз. ности t — 1 „, в итоге формируется верхнее граничное условие интенсивности снижения скорости съема припуска согласно (2).

В блоке 16, в который поступают сигналы от блоков 14 и 15, а также от задатчика 9 величины t формируется алгоритм изменения скорости съема припуска путем управления рабочей подачей, т. е. соответствующая интенсивность ее снижения, обеспечиваюшая выполнение условий (2) 10 и (3), а также заданную величину в конце заключительного этапа цикла.

В компараторе 17 на основе поступающих задающих сигналов от блока 16 формирования алгоритма управления и от задатчика 9 величины t, и одновременно поступающего от блока 4 сигнала о фактической скорости съема припуска формируется сигнал рассогласования и поступает в схему 18 управления, изменяющую рабочую подачу от номинальной ее величины t„,, сигнал о которой поступает от задатчика 10 таким образом, чтобы свести к минимуму возникшее рассогласование сигналов.

Таким образом, скорость съема припуска снижается с интенсивностью, соответствующей ограничениям (2) и (3), а в конце цикла обработка завершается при скорости съема припуска, равной 1р„.

При реверсе шлифовальной бабки 20, производимом по сигналу измерительной скобы 1 при достижении заданного размера, запомненный элементом 7 памяти сигнал о величине tq сбрасывается, а сигнал о величине Тр сохраняется в памяти элемента 6 до следующего цикла определения фактического значения постоянной времени процесса резания. При высоких требованиях к точности обработки согласно данному способу фактическое значение Т1 определяют перед шлифованием каждой поверхности А, Б и В детали 2, и таким образом учитывают изменение режу- 4Q щей способности шлифовал ьного круга в период между его правками. Цикл определения фактического значения постоянной времени Тр процесса резания включается по

1430241

С(ктавитсль .\. ((чснова

Рс )пк () f) 11. 1 ор))н т Тс(р(д !. >(f>c; Корректор О. Кр II:II(>I)a

3 н к ).(. ) f )f ) 1 > 1 II f>;I ж 1>7!) Поди испо(ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж--35, Раушск))я наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическ )(предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4