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

2С по цепи ЗВ, 1РП, 2РП гасит тиристор 2Т. Серводвигатель СД отключается. При дальнейшем росте активной нагрузки двигателя АД происходит периодическое включение и отклю­ чение реле 2РП и серводвигателя СД. При уменьшении глу­ бины фрезерования происходит периодическое отключение и включение реле 1РП и минутная подача фрезерной бабки воз­ растает, за счет чего нагрузка на двигателе главного привода не уменьшается, а поддерживается на заданном уровне. В за­ висимости от настройки зоны нечувствительности релейного элемента система может работать в режиме периодического включения серводвигателя (в скользящем режиме) и в режиме автоколебаний. Возникновение последних, при неизменной по­ верхности контакта фрезы с заготовкой, определяется усло­ вием

1п

Сп (t) dt = k2.\s = AU > А,

о

ния заданного режима обработки. При резании круглой заго­ товки па станке, не оснащенном системой СМР, т. е. с постоян­ ной минутной подачей, мощность резания будет изменяться в

и выходе из нее станок и привод работают с недогрузкой. Оп­ тимальный расчетный график режима резания круглой заго­ товки диаметром 240 мм на фрезерно-отрезном станке приве­ ден на рис. 27, б. В начальный период врезания в заготовку величина подачи максимальна и определяется прочностью зубьев пильного диска. Мощность резания Р при этом быстро растет с ростом величины перемещения бабки и достигает мак­ симально допустимого значения. Начиная с этого момента, вступает в действие система автоматической стабилизации мощности резания, величина подачи начинает уменьшаться, а затем возрастать по мере изменения глубины резания. При окончании резания заготовки величина подачи вновь стано­ вится максимальной, а мощность резания уменьшается. Про­ изводительность резания за счет применения системы автома­ тического регулирования мощности возрастает более чем на

20%.

Работа металлорежущего станка ближе к оптимальному расчетному режиму при использовании непрерывной системы автоматического регулирования. На рис. 28 показана прин­ ципиальная схема стабилизации мощности резания фрезерно-

75

Рис. 28. Принципиальная схема СМР фрезерно-отрезного станка

отрезного станка, в которой для изменения скорости -подачи применен комплектный реверсивный тиристорный электропри­ вод серии ПТЗР. Измерение мощности двигателя 1М главного привода осуществляется статическим преобразователем мощ­ ности, собранным по схеме точного перемножения двух сиг­

76

налов. Напряжение сравнения снимается . с сопротивлений R10—R30 в зависимости от состояния контактов микропереклю­ чателей 1МП—ЗМП, связанных с рычагами переключения скоростей бабки пильного диска станка. С помощью этих микропереключателей получают шесть уставок напряжений сравнения, соответствующих шести скоростям вращения шпин­ деля. Как только напряжение измерительной схемы стано­ вится больше напряжения сравнения, отпирается вентиль 4В и через сопротивление в контуре задания привода ПТЗР на­ чинает протекать ток датчика активной мощности. При этом скорость вращения электродвигателя 2М привода подачи на­ чинает уменьшаться (рис. 27, б). Точность поддержания по­ стоянной мощности электропривода главного движения в описанной системе составляет 4% при изменении высоты про­ пила от 116 до 240 мм. Исследование и разработку систем управления удобно проводить на аналоговых вычислительных машинах, что позволяет существенно ускорить внедрение та­ ких систем.

Рассмотрим режим врезания пильного диска в заготовку квадратного сечения со стороной 220 мм. Этот режим харак­ теризуется наибольшими изменениями силы тока якоря дви­ гателя и скорости.подачи в процессе стабилизации мощности, поскольку соответствует наиболее быстрому увеличению высо­ ты пропила.

Работа элементов системы СМР при этом описывается следующими уравнениями:

1.Полупроводниковый усилитель

^y = ky[Ua- U oc- ( U OM- U CB) - U Kl;

ky = f (Uу),

ратной связи по скорости, обратной связи по мощности, срав­ нения и коррекции соответственно.

2. Тиристорный преобразователь

F — k U ■

■‘-'Пр 1 ' ^ n p ^ y i

сd t

Ед = &еФсо;

М= кшФ1,

77

где i — передаточное число; s — величина подачи. 5. Датчик мощности

Рот = k0hV(oa;

Тм- ^ + Р = kMPor,

at

. Рис. 29. Аналоговая модель системы СМР фрезерно-отрезного станка

подачи 5 и мощности привода главного движения Рр показаны на рис. 30. При врезании пильного диска в заготовку квадрат­ ного сечения мощность резания Pv вначале возрастает, а ско­ рость подачи s неизменна и соответствует максимально допу­ стимой по условиям прочности зубьев пильного диска. После того как мощность резания превысит заданную уставку, вво­ дится в действие отрицательная обратная связь по мощности, скорость подачи s начинает уменьшаться, а ток якоря' и мощ­

78

ность резания поддерживаются постоянными, причем статиче­ ская ошибка при разрезании проката квадратного сечения со стороной 220 мм не превышает 3,5%.

Электропривод главного движения значительного числа ка­

Системы СМР не требуют применения устройств, кинема­ тически связанных с суппортом станка, а в качестве датчика информации о режиме резания в них может быть использован электродвигатель главного привода. На рис. 31 показана прин­ ципиальная схема главного привода, предназначенная для стабилизации мощности резания. Частота вращения двигателя Д изменяется при изменении потока возбуждения с помощью схемы с симисторпым преобразователем. Симистором СТ управляют от фазоимпульсной системы, содержащей полупро­ водниковый усилитель ПУ, фазовращающее устройство, выпол­ ненное на магнитном усилителе МУ, и формирователь импуль­ сов па полупроводниковых триодах 1ПТ, 2ПТ. Применение для фазовращательного устройства магнитного усилителя, ра­ ботающего в режиме самонасыщения, позволяет максимально упростить схему цепей управления.

В схеме используют обмотку управления ОУ магнитного усилителя МУ, включенную на выход полупроводникового уси­ лителя ПУ. На вход полупроводникового усилителя подается задающее напряжение U3 и напряжение нелинейной отрица­ тельной обратной связи по току. Последнее формируется в ви­ де разности между напряжением сравнения Нср, снимаемым с движка потенциометра Rcр, и падением напряжения от тока нагрузки на дополнительных полюсах электродвигателя Д. На якорь электродвигателя поступает номинальное напряжение.

При малых нагрузках двигателя, например при торцовой обработке от центра к периферии, падение напряжения на до-

79

пульсов емкостная через конденсатор 1C. В интервале между импульсами управления конденсатор 1C разряжается через

отпираются и на управляющий электрод симистора СТ по­ даются отпирающие импульсы с постоянной амплитудой и крутым передним фронтом.

При большом угле насыщения магнитного усилителя МУ угол отпирания симистора СТ также велик, выпрямленное на­ пряжение, поступающее на обмотку возбуждения двигателя ОВД, мало и двигатель Д работает при ослабленном потоке со скоростью выше, чем основная. По мере роста нагрузки с увеличением диаметра обработки растет падение напряжения на дополнительных полюсах и при силе тока якоря /, равной силе тока отсечки, становится равным напряжению сравнения Ucр. При дальнейшем росте нагрузки .двигателя отпирается диод 5Д и начинает протекать ток через сопротивление R$. Напряжение обратной связи направлено согласно задающему напряжению, и сигнал на выходе полупроводникового усилите­ ля ПУ растет. Угол насыщения магнитного усилителя МУ уменьшается, а следовательно, уменьшается угол отпирания

80