Система адаптивного числового программного управления металлорежущим станком

 

Г. В. Логинов и А. В. Кузьмин (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель

Ульяновский политехнический институт (54) СИСТЕМА АДАПТИВНОГО ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО

УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМ СТАНКОМ

Изобретение относится к автомати ческому управлению и регулированию, в частности к адаптивному управлению металлорежущими станками.

Известно устройство для адаптивно5 го управления станком, содержащее последовательно соединенные датчик колебаний, первый усилитель, блок полосовых фильтров, блок детекторов, ...: первый блок сравнения, второй блок сравнения, подключенный к задатчику допустимого уровня автоколебаний, второй усилитель, третий блок сравнения, подключенный к задатчику мощно" сти, четвертый блок сравнения, под- д5 ключенный через усилитель к датчику мощности, регулятор, подсоединенный к блоку ограничения подачи, привод, коммутатор, реле времени, формирователи импульсов, элемент И-НЕ и ре- 20 версивный счетчик, прямые выходы ко торого через коммутатор соединены с входом эадатчика мощности, инверсные выходы через элемент И-НЕ и первый формирователь импульсов с соответствующими входами реле времени, выход которого через второй формирователь импульсов, а выход третьего блока сравнения через третий формирователь импульсов подключены к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика соответственно Pj .

Однако известное устройство и его алгоритм работы сложны; импульсный характер работы станка, попеременный переход его от холостого хода к резанию в режиме ступенчатого изменения уставки мощности приводит к ухудшению качества поверхности деталей, снижению иэносостойкости инструмента и увеличению износа станка, а также к снижению точности обработки за счет того, что в этом режиме периодически выбираются люфты в кинематике станка, при переходе от работы его на холостом ходе к режиму резания, что приво994945 дит каждый раз к различному положению режущего инструмента относительно детали в результате выбора люфтов на различную величину и которое в принципе невозможно. контролировать, а сле- довательно, и компенсировать.

Известна система адаптивного программного управления станком, содержащая задающее устройство, исполнительное устройство, датчик деформации р усилитель мощности и устройство управления, соединенное с управляющим входом ключа, анализатор экстремума и последовательно соединенные устройства фазовой подстройки частоты, гене- 15 ратор частоты и фазовращатель, выход которого подключен к исполнительному устройству. выход датчика. деформаций через устройство фазовой подстройки частоты и анализатор экстремума подключен к входам устройства управления, выход которого через задающее устройство, один из входов которого соединен с выходом анализатора экстремума1 соединен с исполнительным устройством, подсоединенным через усилитель мощности ко входу ключа (21 .

Однако сложность системы, обусловленная сложностью таких ее блоков, как анализатор экстремума, перестра.иваемый по частоте и фазе в широких пределах генератор, который после перестройки должен точно "держать" эти параметры генерируемого им сигнала, усугубляется тем, что на одном из этапов ее работы она работает в поисковом режиме, что накладывает свои особенности на всю систему в целом, еще более усложняя ее; при работе си,стемы в режиме поиска, т. е. когда происходит подстройка амплитуды коле.баний системы под амплитуду колебаний,: возникающих при обработке детали, система, совершая пробныа шаги, перемещает и режущий инструмент, что может привести на этом участке детали к

43 ухудшению качества поверхности и снижению износостойкости режущего инструмента, Кроме того, s этом режиме работы системы могут возникать амплитудные колебания, превышающие заданный уро, вень.

Система предусматривает установку на станок вибратора, который гасит колебания, возникающие при обработке, Это усложняет кинематику станка. и снижает его надежность; надежность системы снижает также и датчик деформации, измеряющий деформацию системы станок-приспособление-инструмент-деталь (СПИД), который находится в непосредственной близости к зоне резания.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство числового программного управления, состоящее из пульта оператора, первый выход которого соединен с первым входом схемы объединения и первым входом интерполятора, второй выход пульта оператора - выходе координат нулевой точки, подключен к второму входу интерполятора, вход два схемы .объединения присоединен к третьему выходу интерполятора, а выходк входу 5 первого RS-триггера, выход, первого RS-триггера соединен с первым входом схемы синхронизации, второй вход которой подключен к первому выходу блока делителей, а третий - к первому выходу фотосчитывающего уст ройства, четвертый выход схемы синхронизации соединен с входом фотосчитывающего устройства, а выход пять с первым входом регистра ввода, второй выход фотосчитывающего устройства подкЛючен к второму входу регистра ввода и к входу дешифратора конца ввода,, выход которого присоединен к четвертому входу интерпопятора и к входу R первого RS-триггера, третий выход регистра ввода подсоединен к пятому входу интерполятора, а четвертый к дешифратору адреса, первый выход которого подключен к шестому входу интерполятора, выходы продольной и поперечной координаты которого соединены с усилителем шагового привода, седьмой вход интерполятора присоединен к второму выходу блока делителей, вход которого подключен к входу генератора тактовых импульсов, выход кода оборотов шпинделя интерполятора присоединен к входу устройства управления автоматической коробкой скоростей,а восьмой вход интерполятора соединен с выходом генератора разгона-торможения (3) .

Недостатком этого устройства является отсутствие в составе режимов его работы режима адаптивного правления по усилию резания, т, е. режима стабилизации усилия резания., Цель изобретения - расширение функ- циональных возможностей известного устройства. т. е. придание ему допол. нительной функции - адаптивного управления по силовому параметру резания.

5 95"9

Поставленная цель достигается тем, что s систему адаптивного числового программного управления металлорежущим станком, содержащую генератор импульсов, подключенный выходом к вхо- S ду делителя, соединенного первым выходом с первым входом блока синхронизации, а вторым выходом - с первым входом интерполятора, связанного вто-, рым и третьим входами с первыми выхо- 10 дами соответственна первого дешифратора и регистра, четвертым входомс выходом второго дешифратора и R-входом первого RS-триггера, пятым входом с выходом преобразователя напряжение 1 частота, шестым входом - с первым выходом пульта оператора, первым выходом - с входом блока управления коробкой скоростей, вторым и третьим выходами - с входами усилителя приво- 20 да, а четвертым выходом ; с первым входом первого элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к второму выходу пульта оператора, а выходомк S- входу первого RS- триггера, соеди- ZS ненного выходом с вторым входом блока синхронизации, подключенного третьим входом к первому выходу фотосчитывающего устройства, связанного входом с первым выходом блока синхрони- 30 зации, а вторым выходом — с входом второго дешифратора и с первым входом регистра, подключенного вторым входом к второму выходу блока синхронизации, а вторым выходом - к входу первого дешифратора, введены датчик мощности двигателя, компаратор, сум- матор, цифро-аналоговый преобразователь, счетчик импульсов, два элемента И, ключ, второй и третий элементы 40

ИЛИ, второй и третий RS-триггеры и элемент задержки, подключенный входом к четвертому выходу интерполятора и к первому входу второго элемента ИЛИ, а выходом - к S-входу второго 4

RS-триггера, связанного R-входом с выходом третьего элемента ИЛИ, а выходом — с первым входом первого эле- мента И, подключенного вторым входом к третьему выходу делителя, а выхо=, дом - к первому входу счетчика импульсов, связанного вторым входом с первым выходом второго элемента ИЛИ, а выходом — c входом цифро-аналогово- го преобразователя, подключенного вы ходом к первым входам компаратора,и сумматора, соединенных вторыми входами с выходом датчика мощности двигателя, а выходами - соответственно с первыми входами третьего элемента

ИЛИ и ключа, связанного выходом с входом преобразования напряжениечастота, а втором входом - с выходом второго элемента И, подключенного первым и вторым входами соответственно к второму выходу дешифратора и к выходу. третьего RS-триггера, подключенного S-входом к выходу компаратора, а R-входом к выходу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, с седьмым входом интерполятора и вторым выходом пульта оператора.

На чертеже дана блок-схема системы.

Система содержит пульт 1 оператора, первый элемент ИЛИ 2, интерполятор 3, первый RS-триггер 4, блок 5 синхронизации, делитель 6, фотосчиты. вающее устройство 7, регистр 8, второй дешифратор 9, первый дешифратор

1С, усилитель 11 привода, генератбр

12 импульсов, блок 13 управления коробкой скоростей, преобразователь 14 напряжение-частота, ключ 15, второй элемент И 16, сумматор 17, датчик i8 мощности двигателя, компаратор 19, третий RS-триггер 20, третий элемент

ИЛИ 21, второй ЙЬ-триггер 22, элемент

23 задержки, первый элемент И 24, счетчик 25 импульсов, второй элемент

ИЛИ- 26, цифро-аналоговый преобразователь 27.

Система работает следующим образом.

При включении напряжения питания системы все элементы памяти, входящие в ее состав, устанавливают в исходное состояние, при этом первый триггер 4 устанавливают в нулевое состояние.

Затем выводят суппорт станка в ручном режиме, задаваемом на пульте 1 оператора, в нулевую точку, т. е. точку относительно которой программируются все перемещения суппорта станка, координаты этой точки набраны на декадных переключателях, расположенных на пульте 1, и по сигналу, формируемому в пульте 1, подготавливают систему к работе по программе. Отработку программы начинают путем формирования в пульте 1 сигнала "ПУСК", который с второго выхода пуль"га 1 подают на седьмой вход интерполятора 3. При этом координаты нулевой точки, т. е. координаты X u Z переписывают с первого выхода пульта 1 в интерполятор

7 954945

3. Сигналом "ПУСК", который приводят на S-вход первого RS-триггера 4 с второго выхода пульта 1 через первый элемент ИЛИ 2, перебрасывают первый

RS-триггер 4 в единичное состояние, разрешающее работу блока 5 синхронизации. В блоке 5 вырабатывается сигнал включения перемещения перфоносителя в фотосчитывающем устройстве 7, который подается с первого выхода блока 5 синхронизации, на вход фотосчитывающего устройства 7. При движении перфоносителя на втором выходе устройства 7 формируется построчно ресная информация, которая передается в параллельном двоичном коде на первый (установочный) вход регистра

8 и вход второго дешифратора 9, а на первом входе устройства 7 вырабаты20 ваются синхросигналы строк, которые подаются на третий вход блока 5. По синхросигналам строк в блоке 5 формируется из ряда импульсных последовательностей, которые вырабатываются в делителе 6 иэ выходной частоты генератора 12 импульсов, синхросигналы записи. Эти сигналы записи подаются с, второго выхода блока 5 на второй вход регистра,8, в который построчно

Э0 и записывают геометрическую, технологическую и адресную информации первого кадра обработки.

Каждый кадр обработки на перфоносителе заканчивается маркером конца кадра, появление на втором выходе устройства 7 кода этого маркера дешифрируется вторым дешифратором 9, на выходе которого при этом вырабатывается сигнал конец ввода" (КВ).

Сигнал КВ с выхода второго дешифратора 9 подается íà R-вход первого триггера 4 и устанавливает его этим сигналом в нулевое состояние, которым блокируется работа блока 5. . При этом на первом выходе блока 5 формируется запрещающий сигнал, прекращающий перемещение перфоносителя в устройстве

7, а на втором выходе блока 5 - сигнал, блокирующий выработку синхросигналов записи для регистра 8.

Таким образом, сигналом КВ фиксируется момент окончания процесса перезаписи информации кадра обработки с перфоносителя в регистр 8, на первом выходе которого к этому моменту времени находится вся числовая (геометрическая и технологическая) информация считанного кадра, а на втором вы-, %

10 геометрическая, технологическая и ад- 1 ходе адресная информация кадра. Сигнал КВ с выхода второго дешифратора

9 подается также на четвертый вход интерполятора 3, в буферную память которого по этому сигналу перезаписывают всю числовую информацию с регистра 8, поступающую с его первого выхода на третий вход интерполятора 3 по адресам, подаваемым на второй вход интерполятора 3 с первого выхода первого дешифратора 10, с помощью которого дешифрируется адресная информация кадра, поступающая на вход первого дешифратора 10 с второго выхода регистра 8. По окончании процесса записи в буферную память интерполятора 3 информации первого кадра обработки в, нем формируется сигнал "конец обработки кадра" (КОК), за время которого переписывается информация первого кадра обработки в рабочую память интерполятора 3. Сразу же после окончания записи информации в рабочую память интерполятора 3 начинается отработка введенного кадра программы, т. е. обработка детали. Одновременно с обработкой первого кадра программы в регистр 8, а затем и в освободившуюся буферную память интерполятора 3 вводится информация второго кадра программы, так как сигнал КОК, который с четвертого вы ода интерполятора 3 подается через первый элемент ИЛИ 2 на S-вход первого RS-триггера 4, устанавливается в триггере 4 в единичное состояние, обеспечивая этим считывание с перфоносителя второго кадра обработки.

По окончании процесса отработки первого кадра программы вновь форми-. руется сигнал КОК, после окончания которого производят отработку второ .го кадра программы, переписанного в рабочую память интерполятора 3, а в это время в буферную память интерполятора 3 вводят следующий кадр о6работки. Такой процесс записи информации с .перфоносителя в интерполятор

3 обеспечивает непрерывную обработку детали на протяжении всей программы без остановки по кадрам. Ввод, пере- пись и обработка информации в интерполяторе 3 производится по синхросигналам, которые вырабатывают в делителе 6 из выходной частоты генератора

12 импульсов и передают с второго выхода делителя 6 на шестой вход интерполятора 3.

954945

При обработке введенного кадра программы в интерполяторе 3 формируются соответствующие технологические команды, которые подают на станок, с первого выхода интерполятора 3 на, % вход блока 13 управления коробкой скоростей, код .скорости шпинделя в. соответствии с которым с помощью блока 13 включается определенная ступень скорости автоматической коробки скоростей и устанавливается заданная по программе скорость вращения шпинделя, и вычисляется траектория движения режущего инструмента, выдаваемую в ви-де число-импульсного кода по второму и третьему выходу канала . Х (выходы

+x и -х) и канал 2 (выходы +2, -2) интерполятора 3 на усилитель 11 привода, от которого питаются привода поперечной и продольной подачи суппорта станка. При формовании на втором или третьем выходах (Х или Z) каждого:импульса суппорт станка перемещают на один шаг либо вдоль об" рабатываемой детали, либо поперек, в зависимости от того на каком выходе интерполятора 3 был сформирован им пульс. Скорость подачи режущего инструмента вдоль или поперек обрабатываемой детали определяется, таким 30 образом, величиной частоты следования импульсов по второму и третьему выходам (Х и 2) интерполятора 3.

Частота импульсов на выходах Х и

Z формируется из частоты генератора

14 импульсов с помощью управляемых делителей, входящих в состав интерполятора 3, коэффициент деления кото- . рых устанавливается в соответствии с информацией о величине подачи задан- 4р ной на перфоленте и постоянной для каждого кадра обработки. Пребразова тель 14. напряжения имеет номинальную частоту, исходя из величины которой . ведут программирование .подач по ко1, ji 1 ординатам. Номинальная частота преобразователя 14 устанавливается при нулевом напряжении на его входе, при увеличении напряжения на входе преобразователя 14 в область положительных значений частота его увеличивается, а при увеличении напряжения в область отрицательных значений частота снижается.

Величина подач по продольной и по. перечной координатам определяется . усилием резания, которым является усилие, преодолеваемое режущим инструментом, в процессе обработки детали. Оптимальйое усилие резания для каждого кадра обработки задается по программе в виде скоростей подач по продольной и поперечной коорДинатам, величину которых выбирают в зависимости от скорости резания.материала детали, режущего инструмента, режима обработки, качества требуемой поверхности и других технологических Факторов.

Однако во время обработки изделий усилие резания не остается постоянным и оптимальным, так происходит, например, при обработке заготовок, получен3 ных в результате литья или ковки, при обработке таких заготовок постоянно изменяются припуски, изменяя тем самым и условие резания, что особенно. сказывается при обработке фасонных поверхностей, когда имеют место обе по- дачи. Усилие резания изменяется и при обработке деталей, диаметр кото рых при обработке в однЬм кадре изменяется, что приводит к изменению скорости резания, - а следовательно, к изменению усилия резания. Увеличение усилий резания наблюдается также при затуплении режущего инструмента. Фак. тическое, текущее усилие резания можно определить по величине электрической мощности, потребляемой двигателем, приводящим во вращение шпиндель станка, величина которой (электрической мощности) увеличивается при увеличении усилия резания и уменьшается при уменьшении усилия резания.

Величина электрической мощности, потребляемой двигателем шпинделя станка, измеряется с помощью датчика 18 мощности двигателя, выходной сигнал которого пропорционален величине потребляемой мощности, а следовательно, и усилию резания. На выходе элемента 23 задержки, запущенной задним фронтом импульса КОК, с четвертого выхода интерполятора 3, который по переднему Фронту совпадает с концом отработки кадра, а по заднемус началом отработки следующего кадра, формируется импульс через время, которое больше времени движения режущего инструмента иэ исходной точки до момента врезания в деталь, задним фронтом импульса КОК сбрасывается также счетчик 25 импульсов. Выходным имйульсом элемент 23, который подается на S-вход второго RS- триггера Я, установленного в начале отработки программы в нулевое состояние импульcoM "n CK", s or r 8TopoI о вы954945 12 хода пульта 1 через третий элемент

ИЛИ 21 на его R-вход, перебрасывается второ" RS- триггер 22 в единичное состояние и разрешают тем самым прохождение импульсов через первый эле- 5 мент И 24, на первый (счетный) вход счетчика импульсов 25, выходной код которого начинает возрастать.

Выходной код счетчика 25 импульсов с помощью цифро-аналогового преобразователя 27 преобразуется в напряжение, которое подается на первый вход компаратора 19. На второй вход комааратора 19 прикладывается выходное напряжение датчика 18 мощности дви- !5 гателя и в момент равенства напряжений на его входах и на выходе вырабатывается импульс, которым леребрасываются второй триггер 22 в нулевое, а третий триггер 20, который был ус- 20 тановлен в начале отработки программы в нулевое состояние импульсом

"ПУСК", поданным с второго выхода пульта 1 через второй элемент ИЛИ 26 на его R-вход, в единичное состоя- 25 ние. Нулевым выходным сигналом второго триггера 22 блокируют прохождение импульсов через первый элемент И 24 на первый счетный вход счетчика 25 импульсов, код которого фиксируется зв на том значении, при котором напряжение цифро-аналогового преобразователя

27 равнялось напряжению на выходе датчика 18 мощности двигателя.

Таким образом, на выходе цифроаналогового преобразователя 27 фиксируется напряжение, равное выходному напряжению датчика 18 мощности, которое устанавливается на выходе датчика 18 спустя некоторое время после момента врезания инструмента в деталь.

Выходное напряжение датчика 18 мощности двигателя пропорционально физическому усилию резания, задаваемого в программе с помощью скоростей подач по продольной и поперечной координатам, величина которых программируется как правило исходя из начальных условий резания,, т. е. условий, возникающих через некоторое время после момента врезания инструмента в заготовку, Это объясняется тем, что спустя некоторое время после момента вреданил инструмента в дЕтйль (это время, как правило, известно и составля-.

55 ет 0,1-0,2 -с) уже выбраны все люфты в кинематике станка, нет деформаций, в системе станок-.приспособление-инструмент-деталь СПИД, вызванных ударной нагрузкой, возникшей в момент врезания, а другие деформации системы СПИД компенсируют друг друга, т. е. процесс резания застабилизировался.

Кроме того, момент стабилизации процессе резания легко в этом случае определить путем отсчета от момента врезания определенного времени. Момент стабилизации процесса резания можно знать, так как после этого момента времени замеряют параметр процесса резания при отладке программы обработки изделия для корректировки различных технологических команд и скоростей подач. Таким образом, напряжение на выходе датчика 18 мощности двигателя через некоторое время после момента врезания отражает оптимальное усилие резания, это напряжение и фиксируется на выходе цифроаналогового преобразователя 27.

Выходное напряжение цифро-аналого вого преобразователя 27, выражающее оптимальное усилие резания, подается на первый вход сумматора 17, на второй вход которого подключается выходное напряжение датчика 18 мощности, отражающее текущее, т. е. фактическое усилие резания ° С помощью сумматора

17 напряжение оптимального усилия резания складывается с напряжением противоположного анака фактического усилия резания, т. е. формируют на выходе сумматора 17 напряжение ошибки рассогласования между оптимальным и фактическим усилием резания. Напряжение ошибки рассогласования тем больше, чем больше разность оптимального и фактического усилия резания и имеет отрицательное значение в случае превышения фактического усилия резания оптимального и положительно в противоположном случае. Напряжение ошибки рассогласования с выхода сумматора

17 подается на первый вход ключа 15, который управляется вторым элементом

И 1б. При присутствии на входах второго элемента И 16 единичных сигчалов на его выходе формируется сигнал, которым открывается ключ 15 в случае, когда хотя бы на одном из входов присутствует нулевой сигнал, на выходе второго элемента И 16 формируется сигнал, которым закрывается ключ 15, в этом случае на выходе закрытого ключа присутствует напряжение, равное нулю. Один из входов второго элемента

И 16 связан с выходом третьего триг13 95494 гера 20, который устанавливается в нулевое состояние либо сигналом "ПУСК" в начале отработки программы, либо

;.задним фронтом импульсом КОК, совпадающим во времени с началом отработки кадра программы.

Установку третьего триггера 20 в единичное состояние производят выходным импульсом компаратора 19, который совпадает во времени с моментом окон- 1О чания записи значений оптимального усилия на выходе цифро-аналогового преобразователя 27. Отсюда следует, что третий триггер 20 находится в нулевом состоянии во время, когда режу- 1з щий инструмент не движется, во..время холостого хода режущего инструмента, т. е. от начала отработки кадра.до.момента врезания, во время от момента врезания инструмента в заготовку 20 до момента стабилизации процесса резания, а также во время записи оптимального усилия резания. Третий триггер 20 находится в единичном состоянии во время рабочего хода режущего 25 инструмента, за исключением времени от момента врезания до стабилизации процесса резания и времени записи оптимального усилия резания, Однако вследствие малости этого времени в jy сравнении с общим временем рабочего хода им можно .пренебречь. располагаются в непосредственной близости в зоне резания. Кроме того, отсутствие этих датчиков снижает стои-, мость системы в целом. !

Предлагаемая система не предполагает работы в режиме. поиска, т. е. не совершает пробные шаги, что исклю, чает локальное ухудшение поверхности

° изделий и повышенный износ инструмента в этом режиме работы, а также импульсного характера работы станка, т. е. попеременного его перехода от рабочего хода к холостому ходу и обратно, это улучшает качество обрабатываемой поверхности, исключает повышенный износ станка и инструмента, коТаким образом, .третий триггер 20 находится в единичном состоянии во время рабочего хода инструмента, т.е.з в то время, когда необходимо осущест- .. влять стабилизацию усилия резания.

На втором выходе первого дешифратора

10 формируется единичный сигнал в том случае, когда в программе отработки данного кадра есть команда .включения режима стабилизации усилия резания или если на йульте 1 нажата соответствующая клавиша включения ре" жима адаптации по усилию резания.

Таким образом, если в данном кадре программы есть команда на включение режима стабилизации усилия резания, то на выходе второго элемента И 16 . формируется сигнал, которым на вре- з© мя рабочего хода инструмента в данном кадре открывается ключ 15. При этом выход сумматора 17 подключается к входу преобразователя 14, что приводит.к изменению частоты на выходе Ь

его в соответствии с напряжением рас" согласования между оптимальным и фактическим усилием резания, при повы5 14 ! шении фактическим усилием резания оптимального частота преобразователя

14 снижается, а при фактическом усилйи меньше оптимального частота преобразователя I4 повышается. Поскольку между частотой преобразователя 14 и скоростями подач по продольной и поперечной координатам имеется прямая зависимость, следовательно имеется прямая зависимость и между частотой пре", обраэователя 14 и усилением резания, т. е. изменение частоты преобразователя 14 вызывает пропорциональное ему изменение усилия резания.

Таким образом, происходит стабилизация усилия резания в замкнутой системе по цепи усилие резания - выходное напряжение датчика 18 мощности - напряжение ошибки рассогласо-. вания на выходе сумматора 17 - часто» (та преобразователя 14 - скорость подач продольной и поперечной координат - усилие резания. Возникшее рас" согласование между оптимальным и фак" тическим усилиями резания приводит к изменению скоростей подач таким об" разом, чтобы рассогласование компен" сировалось.

Использование предлагаемой системы позволяет расширить фуНкциональные возможности системы ЧПУ металлорежу щими станками за счет введения в нее режима адаптивного управления., т. е. режима стабилизации усилия резания.

Предлапаемая система выполняется полностью в электронной части системы

ЧУП и не усложняет кинематики станка, не вводя, в нее никаких дополнительных деталей. Она не требует установки датчиков деформации и вибрации системы СПИД, что увеличивает ее на" дежность, так как обычно эти датчики

9М945

16 торые возникают в этом режиме работы, и повышает точность изготовленных изделий, так как станок работает c:по. стоянными упругими деформациями компент сирующих друг друга с выбранным люф " 8 том и без ударных нагрузок.

Предлагаемая система имеет повышенную точность работы по сравнению с известными станками, так как оптимальное усилие резания определяется в ус- 1 тановившемся режиме резания, когда уже нет деформации системы СПИД, вызванных ударной нагрузкой при врезании, выбраны все люфты в кинематике станка, а упругие деформации системы СПИД компенсируют друг друга. Кроме того, при определении ошибки рассогласования по электрической мощнооти, потребляемой двигателем шпинделя станка, в значение оптимального усилия резания входит величина холостого хода двигателя, составляющие от маховой массы кинематики станка и детали, а также другие составляющие, которые трудно все учесть и смоделировать для их компенсации..При определении фактического усилия резания в него входят все эти же составляющие с теми же коэффициентами, так как факти ческое усилие резания определяется ЗО по тому же каналу, по которому определолось и оптимальное усилие резания, а так как ошибка рассогласования определяется как разность оптимального и фактического усилия резания, все постоянные составляющие компенсируют друг друга. Таким образом, в величину ошибки рассогласования не входят ни холостой ход двигателя шпинделя станка, ни составляющие от маховой яв массы кинематики станка и детали, ни

I другие трудно компенсируемые составпяющие.

Ю

В

Предлагаемая система не усложняет

ЯЗ программы обработки деталей и не увеличивает их объема, не требует введения ручных операций при обработке, что не усложняет обслуживание станка и стойки системы ЧПУ. Предлагаемая система, благодаря тому, что не требует переделки кинематики станка, усхановки на него сложных датчиков, а выполняется полностью в электронной части станка с минимальным количеством стыковочных точек существующей системы ЧУП с системой адаптации (не более 6-7 точек) может. быть легко использована для модерниэации существующих систем ЧПУ. Кроме того, все блоки системы могут быть изготовлены и отлажены вне состава существующей системы ЧПУ а лишь затем установлены в нее что йе требует большого времени остановки комплекса станок-система ЧПУ. Првдлагаемая система выполняется на основе широко распространенных интегральных микросхем и по хорошо отработанной технологии, поэтому себестоимость изготовления системы низка.

Внедрение предлагаемой системы дает возможность поддерживать усилие резания на оптимальном уровне, что позволяет увеличить износостойкость инструмента на 3-43; улучшить качество поверхности изделий при обработке в одном кадре программы с большими перепадами припусков; уменьшить машинное время.ыа 2-33 при продольном точении кованных, литых заготовок за счет прохождения участков с малыми допусками на повышенных подачах; уменьшить машинное время в среднем на 8-103 при фасонном точении и торцовом точении деталей, диаметр которых изменяется в процессе обработки в три и более раз эа счет увеличения подачи при уменьшении диаметра обрабатываемой детали, когда скорость резания уменьшае"тся при уменьшении диаметра детали, приводя к уменьшению усилия резания (при обработке крупногабаритных изделий; диаметр которых при обработке изменяется от

350 - 400 мм до 70 мм и менее, машинное время сокращается на 18-223; резко уменьшить вероятность аварий, так как практически невозможно перегрузить режущий инструмент даже за счет различного рода сбоев в системе

ЧПУ, в случае перегрузки подачи уменьшаются до полной остановки перемещения режущего инструмента, предотвращая поломки инструмента, резцедержателя и других органов станка, тогда как без режима адаптации по усилию резания практически невозможно остановить станок вручную при переходе его в аварийный режим в результате какого-либо сбоя в работе.

Формула изобретения

Система адаптивного числового программного управления металлорежущим станком, содержащая генератор им17 9549 пульсов, подключенный выходом к входу делителя, соединенного первым выходом с первым входом блока синхронизации, а вторым выходом — с первым входом интерполятора, связанного вторым и 5 третьим входами с первыми выходами соответственно первого дешифратора, и регистра, четвертым входом - с выходом второго дешифратора и с R-âõî дом первого RS-триггера, пятым входоМ с выходом преобразователя напряжение. частота, шестым входом — с первым выходом пульта оператора, первым вы- ходом — с входом блока управления, коробкой скоростей, вторым и третьим выходами - с входами усилителя привода, а четвертым выходом — с первым . входом первого элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к второму выходу пульта оператора, а выходом - к 20

S-входу первого RS-триггера, соединенного выходом с вторым входом блока синхронизации, подключенного третьим входом к первому выходу фотосчитывающего устройства, связанного входом с 25 первым выходом блока синхронизации, а вторым выходом — с входом второго дешифратора и с первым входом регистра, подключенного вторым входом к второму выходу блока синхронизации, щ а вторым выходом — к входу первого дешифратора, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей системы, в нее введены датчик. мощности двигателя, компаратор„ сумматор, цифро-аналоговый преобразователь, счетчик импульсов, два элемента И, ключ, второй и третий элементы ИЛИ, второй и третий

RS-триггеры и элемент задержки, подключенный входом к четвертому выходу !

45 18 интерполятора и к первому входу второго элемента.ИЛИ, а выходом — к

S-входу второго RS-триггера, связанного R-входом с выходом третьего элемента ИЛИ, а выходом - с первым вхо,дом первого элемента И, подключенного вторым входом к третьему выходу делителя, а выходом — к первому входу счетчика импульсов, связанного вторым входом с первым входом второго элемента ИЛИ, а выходом - с входом цифроаналогового преобразователя, подклю-. ченного выходом к первым входам компаратора и сумматора, соединенных вторыми входами с выходом датчика мощности двигателя, а выходами — соответственно с первыми входами третьего элемента ИЛИ и ключа, связанного выходом с входом преобразователя напряжение— частота, а вторым входом — с выходом второго элемента И, подключенного первым и вторым входами соответственно к второму выходу дешифратора и к выходу третьего RS- триггера, подключенного 5-входом к выходу компаратора, à R-входом к выходу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, с седьмым входом интерполятора и с вторым выходом пульта оператора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 684513, кл. G 05:В 19/38, 1977

2. Авторское свидетельство СССР

11 593192, кл. G 05 В 19/32, 1976.

3. Техническое описание "Устройство числового программного управления Н22-1М" ГЫ 700 040 ТО, ЛЭИЗ, Л., 1975 прототип) .

954945

Заказ б432/48

Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Н. Горбунова

Редактор А. Мотыль Техред М.Рейвес Корректор Г Огар