Файл: Корытин, А. М. Оптимизация управления металлорежущими станками.pdf

откуда

нение получают статические преобразователи мощности, рабо­ та которых основана на. методе время-импульсной модуляции и амплитудной модуляции (ВИМ—AM). Схема, работа которой

прямоугольной петлей гистерезиса и двух триодах Г1ТЗ, ПТ4, работающих в ключевом режиме. На вход время-импульсного модулятора подается измеряемый ток, на вход трансформатора ВТН амплитудного модулятора подается измеряемое напряже­ ние. В пределах каждого такта работы перемагничивание сер­ дечника трансформатора Т происходит по полной петле, т. е. изменение магнитного потока составляет 2(l>s. Время перемагничивания в каждом такте определяется соотношением между стабилизированным напряжением У0 и напряжением ит, пропор­ циональным току i.

В узле амплитудного модулятора использована дифферен­ циальная схема, основанная на применении полупроводниковых ключей переменного тока (с двусторонней проводимостью кол­ лекторного перехода). При возникновении прямого тока в цепях

Среднее значение напряжения на выходе схемы

UBыХ= &XUTM= &2Ш= kP

при точности порядка 1%.

Принципиально возможно осуществление автоматического регулирования мощности резания двумя способами: путем уп­ равления скоростью резания и путем управления величиной подачи. В первом случае, например, с помощью, вариатора автоматически регулируют скорость резания таким образом, чтобы мощность асинхронного электродвигателя поддержива­ лась постоянной.

Система СМР путем регулирования величины подачи разра­ ботана в ЭНИМСе для вертикально-фрезерного станка с число­ вым программным управлением [9]. В этой системе сигнал обратной связи по мощности воздействует на узел задания про­ граммы, изменйется скорость движения магнитной ' ленты, в соответствии с чем пропорционально изменяется по всем. трем координатам подача, обеспечивая перемещение инструмента по запрограммированной траектории. Ленинградское станкострои­ тельное объединение им. Свердлова выпускает копировально­

71

фрезерные станки, в которых также применена система СМР путем регулирования величины подачи [34]. Сигнал обратной связи по мощности воспроизводится схемой, выходное напря­ жение которой приближенно пропорционально мощности, по из­ меняется с большей крутизной, чем составляющая полного тока. Существует устройство для стабилизации нагрузки привода металлорежущего станка, в котором выпрямленный ток вторич­ ной обмотки трансформатора тока, включенного в цепь статора двигателя главного привода, подается на блок сравнения с за­ дающим сигналом'. Выходное напряжение блока сравнения воз­ действует на электрогидравлический клапан плунжера цилиндра привода подачи.

Высокопроизводительная система СМР разработана фирма­ ми Rohz и Nor-throp (США) [53]. Обратная связь в системе управления осуществляется с помощью датчика, измеряющего вращающий момент на шпинделе. Вычислительное устройство управляет как приводом шпинделя, так и приводом подачи, между которыми существует электрическая связь. Диапазон ре­ гулирования скорости вращения шпинделя равен 1 :20. Система имеет три органа задания, одним из которых устанавливается соотношение между скоростью резания и величиной подачи, вторым устанавливается скорость резания и третьим — допусти­ мый момент резания. Особенно эффективно применение данной системы СМР при резании труднообрабатываемых материалов; например, при фрезеровании стойкость фрезы увеличивается в 6 раз, а производительность в 3—4 раза. Системы СМР ис­ пользуют в станках с программным управлением, которые ранее

параметров резания в процессе обработки. Такие режимы ра­ боты характерны для фрезерных и, особенно, фрезерно-отрез­ ных станков, у которых при резании значительно изменяется длина контакта фрезы-пилы с заготовкой. Показателем эф­ фективности обработки при этом может быть величина, близ­

значение мощности резания. В этом случае задача оптимиза­ ции режима обработки решается применением системы стаби­ лизации. В этих системах датчики мощности, подводимой к

72

двигателю привода шпинделя, воздействуют на электропривод подачи станка.

Значительное число моделей фрезерных и фрезерно-отрез-

можной замена его электро­ приводом, поэтому одним из целесообразных путей мо­ дернизации этих станков яв­ ляется применение релейной системы регулирования мощности резания. При этом сравнительно простыми сред­ ствами реализуется система управления, в которой гидро­ привод подачи в зависимо­ сти от режима электроприво­ да главного движения стаби­

приводит во вращение шпин­ дель фрезерного станка 2. Мощность, потребляемая двигателем 1 из сети, изме­ ряется датчиком 3, сигнал с

второй вход релейного эле­ мента 4 подается напряже­ ние сравнения с блока за­ дания 5. Релейное устрой­ ство 4 включает реверсив­ ный серводвигатель 6.приво­ да дросселя 7 гидроцилинд­

ра подачи 8. Подача инструмента регулируется таким образом, что, несмотря на изменение глубины резания, изменение твер­ дости заготовки и затупление зубьев фрезы, мощность резания в соответствии с выражением (19) поддерживается в заданных

пределах.

В схеме (рис. 26, б) использован статический преобразова­ тель мощности СПМ, содержащий измерительный трансформа­ тор напряжения 77/, трансформатор тока ТТ, а также выпря­ мительный мост 1В и сопротивления Rlb RT. В измерительную

73

цепь преобразователя СПМ включены обмотки двух поляризо­ ванных реле 1РП1 и 2РП1, предназначенные для управления серводвигателем СД привода дроссселя гидроцилиндра пода­ чи. Требуемая мощность резания устанавливается с помощью сопротивления R cр в цепи напряжения сравнения. Ток, через обмотки поляризованных реле 1РП1 и 2РП1 будет протекать только в том случае, если напряжение измерительного сигна­ ла на выходе выпрямительного мостика 1В будет больше на­ пряжения сравнения, снимаемого с части сопротивления Rcр- Порог срабатывания поляризованных реле 1РП, 2РП опреде­ ляется сигналом управления, напряжением сравнения и вели­ чинами сопротивлений 1R и 2R, включенных в цепи вспомога­ тельных обмоток 1РП2, 2РП2. Благодаря этим сопротивле­ ниям можно изменять зону нечувствительности релейного уст­ ройства А. При этом подача инструмента изменяется таким образом, что мощность резания поддерживается в заданных пределах:

где Pmin, Ртах— минимальная и максимальная мощность ре­ зания для данной настройки; Ррш Рр. в — значения нижней и верхней уставки мощности релейного элемента.

Мощность резания

электрод тиристора 1Т подается напряжение Uy, тиристор ГГ отпирается. Начинает работать серводвигатель СД и изме­ няет положение дросселя гидроцилиндра в сторону увеличения подачи. Мощность резания возрастает, срабатывает реле 1РП, с управляющего электрода тиристора 1Т снимается напряже­ ние и за счет разряда конденсатора 1C по цепи ЗВ, 1РП, 2РП, происходит гашение тиристора 1Т. Серводвигатель обесточи­ вается, и рост скорости подачи прекращается. Однако, если

электрод тиристора 2Т, который отпирается и включает серво­ двигатель СД на вращение в обратную сторону. Дроссель гидроцилиндра уменьшает подачу. Нагрузка на двигателе АД снижается, и реле 2РП отключается. С управляющего элек­ трода тиристора 2Т снимается напряжение, и разряд емкости

74