Способ автоматической настройки ультразвуковых станков

 

Всеоб!оз!ча;, ватентно-:,.-;:

fig дт

О П И (: А-И- И-Е.

ИЗОБРЕТЕНИЯ!

)53685О

Со!оз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.05.74 (21) 2031220/08 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30,11.76. Бюллетень ¹ 44

Дата опуоликования описания 01.12.76 (51) !4. Кл.а В 06В 1/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.9.048.6 (088.8) (72) Авторь! пзобретсн!!я

В. К. Асташев, В. И. Бабицкий, М. E. Герц и В. Д. Кожин (71) Заявитель

Государственный научно-исследовательский институт машиноведения (54) СПОСОБ

АВТО!т1АТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ

СТАНКОВ

Изобретение касается электрофизических методов обработки, в частности ультразвукового резания твердых хрупких материалов.

Известен способ автоматической настройки частоты ультразвуковых станков под нагрузкой, заключающийся в том, что измеряют сигнал, пропорциональный перемещениям одного из элементов колебательной системы станка, производят усиление сигнала и подают его с запаздыванием в цепь возбуждения электроакустического преобразователя станка.

Недостатком известного способа является чувствительность колебательной системы к величине нагрузки, определяемой, главным образом, статическим усилием подачи, изменение которой приводит к «уводу» системы от резонанса. Это связано с тем, что резонансные свойства системы существенно зависят от величины нагрузки.

Для реализации резонансных колебаний необходима строго определенная величина запаздывания, зависящая от резонансной частоты и, в конечном итоге, от нагрузки. Поэтому изменение нагрузки при постоянном запаздывании вь|зывает расстройку системы, приводит к уменьшению амплитуды колебаний инструмента, а следовательно, и к снижению производительности обработки.

Цель изобретения — поддержание максимальных амплитуд колебаний инструмента при изменении нагрузки.

Для этого время запаздывания синхронно уменьшают при увеличении усилия подачи. В этом случае максимальные амплитуды колебаний инструмента поддерживаются при любых изменениях усилия подачи, При этом мощность, потребляемая колебательной системой, минимальна, а уменьшение амплиту-!

О ды, вызываемое возрастанием подачи, незначительно.

Кроме того, с увеличением усилия подачи увеличивают коэффициент усиления сигнала.

Это позволяет осуществлять управление а мплитудой колебаний, обеспечивая, например, се полную стабилизацию прн изменении усилия подачи в широких пределах.

На фиг. 1 приведены графики амплитудночастотных характеристик колебательной системы; на фиг. 2 — график характеристики усиления сигнала; на фиг. 3 — схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Амплитудно-частотные характеристики колебательной системы (см. фиг. 1) построены

25 при различных значениях статического усилия подачи Ре)Р!)Ро — — О. Из них видно, что резонансная частота системы, при которой амплитуда достигает максимума, является функцией от𠆆в (Р) усилия подачи и возрастает

30 по мере увеличения подачи. При известном

536850 способе автоматической настройки реализуется режим, амплитуда и частота которого определяются точкой пересечения соответствующей резонансной кривой с линией to — — const, где 4 — запаздывание. Здесь расстройка системы от резонанса оказывается тем существеннее, чем больше нагрузка.

В соответствии с предлагаемым способом автоматической настройки необходимо синхронно с изменением нагрузки регулировать запаздывание, добиваясь максимума амплитуды колебаний. Изменяя запаздывание таким образом, чтобы выполнилось соотношение со(Р) — 4=const, т. е. уменьшая о (Р) синхронно с возрастанием 4, можно обеспечить точную резонансную настройку при любых изменениях усилия подачи. При этом режимы колебаний инструмента определяются точками линии e(P) tp — — const, и уменьшение амплитуды, вызываемое увеличением подачи, оказывается незначительным.

Для того, чтобы скомпенсировать это уменьшение и обеспечить стабилизацию амплитуды на заданном уровне (a=const), согласно предлагаемому способу изменяют коэффициент усиления сигнала, пропорционального перемещению одного из элементов колебательной системы. Если, например, характеристика усиления сигнала имеет вид, показанный на фпг. 2, где U —; U — напряжение питания электроакустического преобразователя, изменение коэффициента усиления и стабилизации колебаний достигается изменением уровня насыщения У„характеристики в функции нагрузки И„= Б„(P). Увеличивая U„„c возрастанием нагрузки, поддерживают заданный уровень колебаний инструмента.

Колебательная система станка (см. фиг. 3) содержит магнитострикционный преобразователь 1 и концентратор 2 с инструментом 3.

Вся система, установленная в каретке 4, поджимается к обрабатываемому изделию 5 статическим усилием подачи P. Возбуждение колебаний осуществляется при помощи цепи положительной обратной связи, содержащей датчик 6 и усилитель 7. Датчик установлен на упругих элементах 8, через которые усилие подачи Р передается на каретку 4.

Усилитель 7 имеет характеристику, приведенную на фиг. 2.

Уровень насыщения усилителя 7 регулируется цепью дополнительной обратной связи, 5 содержащей датчик 9, например потенциометр, и управляющий элемент 10.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 6 воспринимает звуковую волну, излучаемую свободным торцом магнитострик1о ционного преобразователя 1. Сигнал с датчика, пропорциональный движению свободного торца магнитострикционного преобразователя, преобразуется усилителем 7 и подается с запаздыванием на обмотку возбуждения магнито15 стриктора. Запаздывание определяется временем прохождения звуковой волны промежутка L от торца магнитострикционного преобразователя до датчика. Синхронно с увеличением усилия подачи P вследствие сжатия пружин 8 расстояние L, а следовательно, и запаздывание уменьшаются. Жесткость упругих элементов подобрана таким образом, что выполняется резонансное соотношение ю (Р) to — — const, 25

Одновременно с этим при помощи датчика

9 регистрируется усилие подачи и через управляющий элемент 10 изменяется уровень

30 насыщения усилителя 7 (пунктирная линия на фиг. 2).

Формула изобретения

Ç5 1. Способ автоматической настройки ультразвуковых станков под нагрузкой, при котором измеряют сигнал, пропорциональный перемещениям одного из элементов колебательной системы станка, производят усиление сиг40 нала и подают его с запаздыванием в цепь возбуждения электроакустического преобразователя станка, отличающийся тем, что, с целью поддержания максимальных амплитуд колебаний инструмента при изменении на45 грузки, время запаздывания синхронно уменьшают при увеличении усилия подачи.

2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи и ся тем, что с увеличением усилия подачи увеличивают коэффициент усиления сигнала.

536850

t0 =Д7/2д1 о) арпа, Фиг.,7

Составитель Т. Казинова

Техред М. Семенов

Корректор 3, Тарасова

Редактор О. Юркова

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 2528/4 Изд. № 1810 Тираж 690 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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