Файл: Регулирование качества продукции средствами активного контроля..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 209
Скачиваний: 0
рого через механизм подачи автоматически меняется подача суппор та. Управляющий шпиндель УШ регулятора поворачивается с по мощью асинхронного конденсаторного двигателя Д-32, выполненно го конструктивно вместе с редуктором. Индуктивный датчик подает сигнал, недостаточный для поворота ротора двигателя Д-32, поэто му для усиления сигнала в системѵ введен электронный усилитель ЭУ-42.
Система автоматического регулирования подачи работает сле дующим образом. Как только в процессе обработки суппорт откло-
;
Рис. 128. Схема датчика |
Рис. 129. Структурная схема системы ре- |
мод. ИП-1 для контроля |
гулирования продольной подачи токарно- |
перемещений |
гидрокопировальных станков |
нится от настроечного положения, датчик выдает напряжение пря мого или обратного направления (в зависимости от того, в какую сторону от установочного положения произошло отклонение суппор та), которое сравнивается с опорным напряжением в сравнивающем устройстве СУ, усиливается усилителем ЭУ-42 и в виде сигнала уп равления поступает на обмотку электродвигателя Д-32. Последний вращает управляющий шпиндель гидравлического регулятора в том или другом направлении в зависимости от знака поданного напря жения, изменяя скорость вращения ходового валика и подачу.
Первые промышленные образцы датчиков и блоков управления рассмотренных выше САР разработаны ОКБ Министерства станко строительной и инструментальной промышленности, причем для различных видов металлорежущих станков системы управления со бираются из ряда типовых блоков.
300
V
Схема датчика мод. ИП-1 для контроля перемещений показана на рис. 128. Датчик представляет собой замкнутый магнитопровод, состоящий из сердечника 5 с обмотками 3 и 7 и якоря. Якорь обра зован немагнитным стержнем 4, на котором насажены ферромаг нитные втулки / и 2, разделенные немагнитной шайбой 6, т. е. он, по-существу, состоит из двух магнитопроводящих половин, не имею щих между собой магнитной связи. В этом случае отсутствует не достаток, который присущ датчикам с неразделенным якорем, а именно, отсутствует шунтирующее действие проводимости потока, созданного каждой катушкой и проходящего через оба переменных
воздушных зазора ôi и ô2 . |
Поэтому в предложенной |
конструкции |
||||||
датчика за счет перераспределения воздушных |
зазоров |
получена |
||||||
высокая |
чувствительность |
при сохранении линейности характерис-. |
||||||
тики в достаточно широком |
диапазоне. |
|
|
|
|
|||
Если |
входным параметром, по которому |
ведется |
регулирование |
|||||
процесса |
обработки, |
является потребляемая |
главным |
приводом |
||||
Рис. |
130. |
Схема |
компенсации |
|
|
|
|
|
влияния |
силовых |
деформаций |
|
|
|
|
||
|
режущего инструмента: |
|
|
|
|
|||
/ — тепловой элемент (магнитосг- |
|
|
|
|
||||
рикционное устройство); 2 — динамо |
|
|
|
|
||||
метр |
(тензометрический датчик); 3— |
|
|
|
|
|||
|
|
преобразователь |
|
|
|
|
|
|
мощность, используются датчики мощности |
мод. ДМ-1, |
ДМ-2 и |
ДМ-3. Фактически датчики контролируют не мощность, а ток, кото рый изменяется пропорционально изменению мощности. Для этого необходима компенсация реактивной мощности электродвигателя. В схеме предусмотрены конденсаторы, включаемые на вход элек тродвигателя, рассчитанные таким образом, чтобы coscp приближал ся к единице и в рабочем диапазоне двигателя практически не ме нялся. В схеме также предусмотрена компенсационная цепь для исключения влияния колебаний напряжения на результаты измере ния тока.
На рис. 129 приведена простая по конструкции и надежная в эксплуатации система регулирования продольной подачи токарных гидрокопировальных станков, разработанная на станкозаводе, им. Орджоникидзе. При отклонении вектора силы резания от задан ной величины изменяется перепад давления в гидроцилиндре / при вода продольной подачи и соответственно в полостях гидрозолотни ка 2. Постоянство перепада давления в гидрозолотнике, соответст вующее установленному усилию резания, поддерживается таррированной пружиной 3. Поэтому при изменении давления шток гидро золотника перемещается в ту или иную сторону, чем регулируется подпор в цилиндре привода и, следовательно, изменяется величина продольной подачи, поддерживая постоянство усилия резания.
Интересное устройство разработано в Московском автомеханик ческом институте (МАМИ). Его действие основано на том, что с уве-
301
личением припуска на обработку черновая подача автоматически увеличивается, а с уменьшением припуска — уменьшается.
На рис. 130 изображена разработанная в ИМА АН БССР систе ма автоматического регулирования, компенсирующая влияние сило вых деформаций режущего инструмента.
§ 38. САМОПОДНАСТРАИВАЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ С П Р О Г Р А М М Н Ы М У П Р А В Л Е Н И Е М
Компенсация технологических погрешностей, возникающих под влиянием размерного износа режущего инструмента, а также тепло вых и силовых деформаций, имеет для систем программного управ ления металлорежущими станками такое же значение, как и для обычных систем.
В зависимости от характера выходного параметра в системах программного управления следует различать три вида размерных (метрологических) обратных связей, которые могут осуществляться:
при контроле непосредственно обрабатываемой детали |
(высшая |
||||||||||
форма обратной связи); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при контроле положения исполнительных органов станка |
(низ |
||||||||||
шая форма обратной связи); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при контроле режущей кромки инструмента. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
На |
рис. |
131 |
представлена |
||||||
|
принципиальная |
схема |
размерной |
||||||||
|
обратной |
связи |
в |
копировальных |
|||||||
|
системах |
программного |
управле |
||||||||
|
ния. При перемещении щупов / |
||||||||||
|
через |
связи |
управления / |
и |
/ / |
||||||
|
(механическим |
|
или |
электриче |
|||||||
|
ским |
способом) |
|
перемещаются |
|||||||
О; |
датчик 3 и каретка 5, на |
которой |
|||||||||
I |
смонтирован |
режущий |
инстру |
||||||||
мент. При |
неравенстве |
|
размеров |
||||||||
копира |
2 |
и обрабатываемой |
|
де |
|||||||
|
тали 4, возникающем под влияни |
||||||||||
|
ем |
износа |
режущего |
инструмен |
|||||||
|
та, |
а также |
тепловых |
и |
силовых |
||||||
Рис. 131. Принципиальная схема об |
деформаций |
|
|
технологической |
|||||||
ратной связи в системах программно |
системы, |
замыкается |
|
контакт |
|||||||
го управления |
датчика, и по |
линии |
|
обратной |
|||||||
гателю 6 подается импульс на |
связи |
реверсивному электродви |
|||||||||
корректировку |
(поднастройку) |
си |
|||||||||
стемы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Существующие системы программного управления металлоре жущими станками применяются с устройствами обратной связи, ко торые основываются на косвенном методе контроля. Это значит, что в процессе обработки точность обрабатываемых деталей оценивает ся по точности перемещения исполнительного органа. При такой
302
оценке заведомо не учитываются отклонения формы, размеров и по ложения обрабатываемых поверхностей, возникающие в результа те упругих деформаций системы СПИД. Поэтому автоматическое управление процессом обработки детали следовало бы вести на ос нове результатов измерения обрабатываемой детали в процессе об работки или непосредственно сразу же после обработки.
Металлорежущие станки с системами программного управления, оснащенные устройствами активного контроля, позволяют создать самоподнастраивающиеся системы программного управления (ССПУ) станками.
ССПУ станками различаются способами составления и преобра зования информации о размерах детали и принципом действия уст ройств, контролирующих размеры детали непосредственно в про цессе обработки или сразу же после нее. При классификации ССПУ станками обычно принимают во внимание следующие признаки: тип станка, назначение системы, способ задания программы, вид программоносителя, вид командного сигнала, тип устройства актив ного контроля, вид воспринимающего элемента датчика, тип датчи-
л
8 I
|
2 |
|
|
|
|
|
4 |
5 |
|
Рис. 132. Схема автоподналадки |
в токарном |
станке с программным |
||
|
|
управлением |
|
|
ков устройства |
обратной |
связи, |
физический |
закон, положенный в |
основу датчика, класс точности. |
|
|
||
На рис. 132 |
приведена |
схема |
программного управления токар |
ным станком для обработки гладких и ступенчатых валиков. Числокомандных импульсов сравнительно невелико и зависит от началь ной установки инструмента на необходимую ступень, включения и выключения скоростей в приводе. Такая программа может быть записана на перфорированной ленте. Программное устройство / включает вращение детали, а также через усилитель 2 включает
зоа
электродвигатель 3 продольной подачи суппорта. Кроме того, через усилитель 5 производится включение электродвигателя 6, который устанавливает резец на необходимый размер обработки.
Этой части схемы было бы достаточно для создания станка с программным управлением по разомкнутой схеме (без обратной связи). Цикл обработки полностью будет соблюдаться, так как в нужное время будут подаваться команды о подводе резца, начале
продольной подачи, переходе резца на следующую |
ступень |
и т. д. |
|||
Однако при повышенных требованиях к точности обработки |
данная |
||||
|
|
|
|
Прибод |
|
|
|
|
поперечных перемещений |
||
Размеры |
блок. |
|
|
|
|
сравнения |
|
|
Подача |
|
|
ступеней |
|
|
|
||
Сигнал |
|
|
|
|
|
балика |
|
|
|
|
|
„ Размер" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Круг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поддод и |
|
|
Измеритель |
|
|
отоод |
|
|
|
|
|
|
|
Программа |
|
|
|
Приеод |
|
|
|
|
продольных |
|
|
|
|
|
перемещений |
|
|
|
Изделие |
Датчики |
Блок |
|
|
|
г» ипраоления |
|
|
||
|
|
|
Праока |
|
|
|
|
|
|
|
|
Н'ступеней, |
|
|
|
|
|
режим пра6ки\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Согласобоние |
|
|
Рис. 133. Структурная схема системы программного управления |
круглошлифоваль- |
||||
|
|
ного станка мод. ЗА151Ц |
|
|
система не может обеспечить высокого качества продукции, так как деформации, инерция звеньев, изменение сил трения в направляю щих при перестановках резца и т. д. будут приводить к рассеиванию размеров. Для уменьшения поля рассеивания введена цепь обрат ной связи для подналадки положения резца в процессе обработки. Датчик 7 перемещается вместе с суппортом и осуществляет конт роль диаметра обрабатываемого участка. Программное устройство управляет перемещением датчика на требуемый размер при помо щи двигателя 8 и микрометрического винта 9. На программной лен те записаны эти команды. Благодаря тому, что измерительные уси лия незначительны или вообще отсутствуют (у бесконтактных дат чиков), винт 9 обладает высокой точностью, а перемещаемые массы
датчика малы, установка датчика на требуемый размер |
производит |
ся с гораздо большей точностью, чем установка резца. |
|
В процессе обработки датчик 7 посылает импульсы |
через систе |
му обратной связи в суммирующий механизм 4; если действитель ный размер начинает выходить за допустимые пределы, производит ся автоматическая подналадка резца тем же электродвигателем 6.
304
Рассмотрим применение ССПУ станками при индивидуальной и мелкосерийной обработке ступенчатых валиков на круглошлифовальном станке мод. ЗА15Щ с программным управлением, создан ным ЭНИМС совместно с ОКБШС Харьковского станкозавода им. Коссиора [20]. На рис. 133 представлена структурная схема этой системы. Программа содержит информацию двух видов: об оконча тельных размерах шлифуемых ступеней и о номерах, подлежащих шлифованию ступеней и режиме правки. Вся остальная информа ция, необходимая для автоматического шлифования, поступает от датчиков, размещенных соответственно положению и ширине режу щей кромки шлифовального круга.
Логическая обработка всей информации о цикле, получаемой датчиками от изделия, производится в блоке управления, который выдает команды для управления приводами, осуществляющими по перечные установочные и продольные перемещения, а также пере
мещения |
механизма правки. |
Установочные |
поперечные |
перемеще |
|||
ния круга |
сопровождаются |
поперечными |
перемещениями |
дат |
|||
чиков, |
причем для автоматического |
согласования |
положе |
||||
ний датчиков |
и режущей кромки круга |
(по мере его |
износа |
||||
и правки) |
в |
связь включен |
элемент согласования, автоматически |
||||
регулируемый воздействиями команд на правку. |
|
|
|||||
В системе программного управления циклом шлифования |
имеет |
ся автоматическое устройство (блок сравнения), подающее сигналы по достижении заданных размеров. Эти сигналы вырабатываются путем сравнения действительных размеров обрабатываемых ступе ней (контролируемых измерителем) с заданными по программе. По сигналам автоматического устройства производится регулиро вание режима подачи, а окончательный сигнал о размере поступает в блок управления. Этот сигнал вызывает отключение подачи и обес печивает необходимые доводочные и устано вочные перемещения для подачи на шлифо вание очередной подлежащей обработке ступени изделия.
Главная трудность в создании системы активного контроля для станка мод. ЗА15Щ заключалась не только в необходимости измерения детали в процессе шлифования с точностью по 2-му классу и выше, но и в создании устройства для перенастройки прибора для измерения диаметров в широ ких пределах с точностью 1—2 мкм. Были разработаны и испытаны две системы изме рения деталей в процессе шлифования.
В ЭНИМС проводились испытания сис темы активного контроля (рис. 134), осно ванной на самонастройке номинального раз мера по обрабатываемой детали. Принцип действия прибора основан на том, что у
20 -2891
Рис. 134. Схема прибора активного контроля с са монастройкой по детали
305