Файл: Адаптивное управление металлорежущими станками..pdf

Положение инструмента на ОЧК определяется последним упо­ ром барабана 1.

Реализация сигналов t> tnpeR и Л^>ЛпРеДосуществляется допол­ нительным гидроцилиндром 5, как и в схеме по рис. 121. Осталь­ ные элементы цикла: возврат по сигналу Р^Ртгп или в конце ОЧК, сдвиг начала прохода, определение последнего прохода и прочее выполняются так же, как и в предыдущем варианте. При работе с ДПГ отпадает необходимость в барабане 1 с упорами и гидроцилиндре 4.

Из приведенных схем видно, что применение систем ОПТ рас­ ширяет технологические возможности станков, упрощает настройку цикла обработки без существенного изменения конструкции станка, исключает узлы настройки по длине проходов (а с ДПГ и узлы настройки по положению в начале прохода), что позволяет исполь­ зовать станки для производства небольших серий деталей.

7.СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ИИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Описания станков с адаптивными системами или самих систем самопрограммирования траектории и регулирования режимов ре­ зания, помещенные в журналах или проспектах фирм, содержат, как правило, сведения рекламного характера и, в лучшем случае, позволяют лишь приближенно установить особенности системы управления.

Адаптивные системы АСЕМА. Из проспекта, выпущенного стан­ костроительным комбинатом Fritz Heckert (ГДР) на адаптивную систему АСЕМА к фрезерному станку с ЧПУ (104], видно, что в процессе обработки измеряется мощность двигателя привода шпин­ деля (точнее, ток двигателя) и крутящий момент на шпинделе. Неясно, каким образом одновременно по двум параметрам осу­ ществляется регулирование с помощью одного «сравнивающего устройства» (терминология взята из текста проспекта), учитывая, что изменяется только подача. В тексте проспекта говорится только о

тельности регулирование подачи ведется путем стабилизации толь­ ко одного параметра, например крутящего момента, а результаты измерения второго — в данном случае мощности — используются лишь для предохранения от больших перегрузок. В проспекте ука­ зано, что под большими перегрузками понимают превышение за­ данной нагрузки на 30%; при такой перегрузке подача выклю­ чается.

В проспекте указывается, что наибольшая эффективность может быть достигнута при черновой обработке с максимальной мощ­ ностью резания, причем возможно повышение производительности за счет снижения штучного времени на 25—40%. Так как в про­

цессе одного оборота фрезы величина крутящего момента изме­ няется, система обеспечивает регулирование подачи по максималь­ ному значению момента за оборот; в течение одного оборота фре­ зы подача не меняется.

Подача регулируется адаптивной системой при изменении глу­ бины резания в пределах 10—20 мм, причем возможно изменение подачи в диапазоне 1:12; ограничения по максимальной и мини­ мальной подаче могут быть введены вручную.

Описываемая адаптивная система установлена на вертикально­ фрезерном станке FKrS630/IXNC-AC.

Системой АСЕМА с самопрограммированием траектории [95] оснащен токарный станок DFS400NC. В системе используется ин­ формация о действительных значениях крутящего момента, изме­ ряемого с помощью машитоуиругого датчика на шпинделе, и о мощности главного привода, измеряемой по току двигателя. Регу­ лирование подачи и программирование траектории ведется в усло­ виях ограничений по максимальной силе резания, мощности реза­ ния и предельной подаче, причем сила резания ограничена величи­ ной 1400 кгс (дискретность задания предельной силы 20 кгс и все­ го может быть задано 99 значений силы).

Адаптивные системы фирмы AEG. Некоторые сведения о способе ввода уставок адаптивной системы и их порядке можно получить из проспекта фирмы Boeringer. Токарный станок этой фирмы мо­ дели V800NC оснащен адаптивной системой ЧПУ фирмы AEG — Telefunken [105]. Из проспекта следует, что в исходной программе задаются предельные значения силы резания Р тах и минутной подачи sтах и s-min, причем величина Р тах используется как устав­ ка регулятора, а величины s тах и sm\n как ограничения. Одновре­ менно вручную вводится предельное значение мощности резания, которое также служит ограничением.

Наличие адаптивной системы позволяет программировать толь­ ко средние значения подачи; в качестве примера дан следующий кадр программы (в коде ISO [7]: N — G — X — Z — F60 — S — T — M — C220516; здесь N — адрес номера кадра; G — команда группы G; X, Z — координаты перемещения по осям X и Z, F60 — средняя расчетная подача, равная (в коде) 600 мм)мин; S, T, М — скорость вращения шпинделя, инструмент и команда функций М; С — адрес уставок адаптивной системы. Первые две цифры, следующие за адресом С, означают максимальную минутную подачу («22», дис­ кретность задания 10 мм/мин) smax= 220 мм/мин; следующие две —

100 кг) Р =1600 кгс.

Фирмой намечены три іэтаіпа развития адаптивных систем: пер­ вый — разработка адаптивных приставок регулирования режимов резания к существующим системам ЧПУ; второй — оснащение си­ стем ЧПУ приставками адаптивного управления с самопрограмми­ рованием траектории; третий — использование для адаптивного

управления систем ЧПУ с центральной ЭВМ. На первом этапе предполагается управление только подачей в зависимости от глу­ бины резания, на втором — регулирование подачи и глубины реза­ ния с упрощенным алгоритмом самопрограммирования траекто­ рии (разбивка на проходы). На последнем должно быть полностью реализовано самопрограммирование траектории в сочетании с ре­ гулированием подачи и скорости резания. Соответственно наме­ ченной программе, фирмой AEG разработаны три варианта адап­ тивных систем [106].

В системе «Adaptic-101» измеряется и стабилизируется мощ­ ность резания путем регулирования подачи с учетом ограничений по максимальным силе и подаче резания. Величина мощности не вводится непосредственно, а пересчитывается в самой системе из заданных предельных значений силы и скорости резания. Причем скорость резания с учетом диаметра точения автоматически пере­ считывается в скорость вращения шпинделя. В систему отдельно вводятся максимальные значения мощности и крутящего момента, используемые в качестве уставок предохранения.

Система «Adaptic-201» предназначена для станков с ЧПУ.

Алгоритм самопрограммирования траектории, реализованный в

таком сочетании возле станков устанавливаются только упрощен­ ные «адаптивные приставки».

Адаптивная система «Fanuc». Японской фирмой Fujitsu Limited разработана адаптивная система ЧПУ модели «Fanuc-240B», вклю­ чающая систему регулирования скорости вращения шпинделя (для поддержания постоянства скорости резания) и систему самопро­ граммирования траектории и регулирования подачи [97].

На станке измеряются сила резания, ток двигателя привода шпинделя и некоторый параметр вибраций. На переключателях, расположенных на пульте управления, вводятся величины расчет­ ной глубины и предельной силы резания; расчетная подача задает­ ся на перфоленте. На пульте можно одновременно задать девять значений глубины резания (от 0 до 8 через 1 мм) и силы. Выбор нужного значения производится, очевидно, от перфоленты. Кроме того, по адресам М80 — М89 относительно заданного значения предельной силы резания вводится второй меньший предел силы (например, по адресу М81 второй предел равен 10% от предель­ ного значения, установленного на переключателях пульта). Если сила резания меньше второго предела, обработка ведется по про­ грамме. Если сила резания больше этого предела, но меньше пер­

Аналогичные уровни с соответствующей реакцией системы на них имеются для тока двигателя и параметра вибраций, однако способ ввода этих уровней не описан.

Система «Fanuc-240B» предназначена для работы с токарными станками; имеются сведения, что она использована в токарном станке фирмы АТАКА (Япония).

Адаптивная система фирмы Siemens. Одной из первых систем самопрограммирования траектории явилась система фирмы Sie­ mens, демонстрировавшаяся совместно с токарным станком фир­ мы Gildemeister на выставке в Париже в 1969 г. Алгоритм фор­ мирования траектории, примененный в этой системе, описан выше. Поскольку цифровых данных о своей системе в многочисленных публикациях фирма не приводит, некоторый интерес представляет патент, полученный фирмой в Англии [96] на «Автоматическую об­ работку детали режущим или формообразующим инструментом». Предметом патента (наряду с рядом конструктивных особенностей, изложенных в общем виде) является установление четырех поро­

ской величины этого параметра с пороговыми значениями проис­ ходят изменения скорости и траектории перемещения инструмента.

Если измеряемый параметр, например сила резания, превосхо­ дит значения Р2, скорость перемещения инструмента уменьшается с тем, чтобы можно было осуществлять процесс резания или фор­ мообразования (под этим можно, очевидно, понимать как начало снижения рабочей подачи, так и переход с быстрого хода на рабо­ чую подачу при врезании). Если сила резания станет больше по­ рога Р 3, автоматически происходит такое движение инструмента или детали, при котором резание или формообразование будут ме­ нее эффективны (очевидно, происходит уменьшение глубины реза­ ния). Если сила резания меньше порога Ри начинается увеличение глубины резания (настолько, чтобы не зайти за заданный програм­ мой контур детали).

Если сила резания станет больше Р4, движение инструмента автоматически прекращается до тех пор, пока сила снова не станет меньше Р4.

В патенте указывается, что все отклонения инструмента от за­ данного контура детали регистрируются и запоминаются е тем, чтобы обработка продолжалась до получения заданного контура детали.

Адаптивная система фирмы Cincinnati. Так как в описаниях адаптивных систем, выпущенных зарубежными фирмами, подроб­ ные структуры систем не приводятся, интерес представляет патент, полученный фирмой Cincinnati (США) на «Адаптивное управление металлорежущим станком» применительно к фрезерному станку [37]. В этой системе реализуется технологический закон регулиро­ вания

VtT,m = С ,