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

баний, которые демпфируются значительным моментом инер­ ции привода. .

Введение корректирующего звена с напряжением коррек­ ции UK полностью устраняет автоколебания системы (рис. 34, б). Расчетная величина сопротивления резистора Ри2

метра D обработки в 4,5 раза. При этом поток Ф оказывается пропорциональным моменту, развиваемому двигателем,- и при неизменном напряжении источника мощность электропривода поддерживается постоянным с точностью до 3%.

Система СМР, реализующая заданную нелинейную зависи­ мость при постоянной скорости и переменной подаче в функ­ ции мощности резания, была разработана в ЭНИМСе [9] на базе вертикально-фрезерного станка 6Н13ГЭ-2 с числовым программным управлением. Подачу регулируют путем измене­ ния скорости протягивания магнитной ленты, на которой зада­ на программа. Привод подач (рис. 35, а) осуществлен с по­ мощью шаговых серводвигателей и гидравлических усилителей момента.

Магнитные усилители МУ управляют двигателем по­ стоянного тока привода лентопротяжного механизма ЛПМ. Этот привод обеспечивает диапазон регулирования 1 : 3, время отработки входного воздействия, соответствующего 100% из­ менению скорости, не более 0,5 с. На нелинейный элемент НЭ поступает сигнал датчика мощности двигателя привода шпин­

цл лентопротяжного механизма, уменьшается частота следова­ ния импульсов на входе усилителей считывания, т. е. сни­ жается результирующая подача. Нелинейный. элемент вос­ производит функциональную зависимость

_ j_

S = cP2 \

где Рг — сила резания при фрезеровании; величину коэффици­ ентов а и с устанавливают в зависимости от материала дета­ ли, инструмента и режима обработки.

Узел измерения мощности главного привода и регулирова­ ния скорости лентопротяжного механизма показан на рис. 35, б. Привод последнего-выполнен с двигателем постоян­ ного тока Д, управляемым от магнитного усилителя типа

85

ТУМ. С помощью сопротивления резистора Ra устанав­ ливают ток в обмотке смещения магнитного усилителя Wz, соответствующий току при холостом ходе станка и минималь­ ной скорости протягивания магнитной ленты. Для повышения стабильности работы применена отрицательная обратная связь

fc

Т1 г. 4 1-

рис. 35. Структурная (а) и принципиальная (б) схемы управления при водам подачи фрезерного станка:

по напряжению якоря двигателя (обмотка гщ). Статический преобразователь мощности контролирует активную мощность в одной фазе двигателя Д шп и собран на трансформаторе Т1 и резисторах R1 и R2. С ростом нагрузки увеличивается напря­ жение на резисторе R1, пропорциональное мощности, потреб­ ляемой двигателем шпинделя. Это напряжение выпрямляется

86

\

и сравнивается с напряжением компенсации, равным по вели­ чине сигналу холостого хода, снимаемого с датчика мощности. -Таким образом, выделяется составляющая, пропорциональная мощности резания.

Для фильтрации пульсаций выпрямленных напряжений на выходы выпрямительных мостов включены конденсаторы С1 и С2. Управляющий сигнал поступает на вход обмотки магнит­ ного усилителя ш3 через резистор R4, задающий требуемый ко­ эффициент усиления системы. Стабилитрон СТ ограничивает нижний предел скорости лентопротяжного механизма, по­ скольку дальнейшее ее снижение приводит к искажениям при считывании сигналов с ленты. Нелинейная функциональная зависимость формируется с помощью магнитного усилителя и нелинейного резистора R6.

3. Стабилизация температуры резания

Построение систем стабилизации температуры резания (СТР) основано на том, что стойкость резца является функцией сред­ ней температуры в зоне резания. Применение этих систем це­ лесообразно при продольной обточке детали, особенно в тех случаях, когда твердость материала колеблется, а также при торцовой обработке. Поскольку обратная связь в системе управления по температуре режущей кромки инструмента от­ ражает наиболее полно физический процесс резания, создается

Включение в цепь естественной термопары инструмент-— деталь входных сопротивлений регуляторов уменьшает термоток, за счет чего повышается временная стойкость' на 150—200%. Если частота вращения шпинделя в минуту неизменна, то при торцовой обработке скорость резания изменяется от максиму­ ма на периферии детали до нуля в центре.

В соответствии с этим в широких, пределах будет изме­ няться и температура резания, а условия обработки в значи­ тельной степени будут отличаться от оптимальных. Система СТР при движении резца от периферии детали к центру будет автоматически увеличивать частоту вращения шпинделя, со­ храняя неизменной заданную вначале температуру резания. Исчерпав диапазон изменения частоты вращения регулятора главного привода станка, система СТР затем начинает рабо­ тать с неизменной частотой вращения шпинделя, скорость ре­ зания при дальнейшем уменьшении диаметра обработки па­ дает и температура резания уменьшается.

87

Одна из первых систем СТР была разработана П. Н. Ма­ лаховым в 1949 г. для осеотрезного станка. Промышленные испытания показали, что производительность этого станка за счет применения системы СТР повышается на 25%.

Широкое развитие средств автоматики и электронно-полу­ проводниковой. техники вызвало появление новых систем СТР. Для различных сочетаний обрабатываемого материала и инст­ румента при работе с фиксированной подачей оптимальной скорости резания соответствует оптимальная температура ре-

Рис. 36. Измерение темпера туры резания при торцовой обработке диска:

1 — с системой СТР; 2 — без нее

зания, т. е. постоянная величина термо-э. д. с., возникающая в естественной термопаре инструмент—деталь. Для измере­ ния этой термо-э. д. с. и создания регулирующего действия на­ ходят применение автоматические электронные потенциометры, например, типа ЭПВ или ЭПД. Система СТР, разработанная применительно к токарно-винторезному станку ИЖ-250 [35], использует привод шпинделя с бесступенчатым регулирова­ нием скорости по схеме электромашинный усилитель—двига­ тель и автоматический потенциометр ЭПД-0,9.

Скорости резания на периферии диска, соответствующие стабилизируемой оптимальной температуре резания, находи-

на среза в мм. На рис. 36 показана зависимость температуры

Кривые построены для торцовой обработки с постоянной ско­

88