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

Для этого измерительные датчики ИД-1, ИД-2 измеряют диаметр обрабатываемой детали до и после резца и выдают сигналы на блоки нелинейности БН-1 и БН-2, откуда они по­ ступают на блок СБ, определяющий их разность, и на множи­ тельный блок МБ, производящий умножение поступающего сигнала на сигнал, пропорциональный скорости подачи суппор­ та, измеренный тахогенератором ТГС. Множительный блок МБ

БС-2 сигнал, определяющий знак приращения производитель­ ности, поступает на блок контроля производительности БКП, который при получении сигнала с блока БС-1 о том, что теку­ щая температура режущей кромки находится в пределах до­ пуска, передает сигнал на логическое устройство ЛУ, опреде­ ляющее оптимальный режим резания. Логическое устройство через корректор скорости суппорта КСС и корректор скорости вращения шпинделя КСШ дает команды на соответствующие регуляторы РСС и РСШ на такое изменение скорости вращения шпинделя и скорости подачи суппорта, при котором с блоков БС-1 и БКП поступали бы сигналы переменной полярности. . что соответствует нахождению рабочей точки системы в зоне оптимального режима. Таким образом, система содержит кон­ туры регуляторов температуры резания, уровня вибраций, деформаций системы СПИД, мощности главного привода, -ко­ торые прерывают действие соподчиненного контура самонаст­ ройки при превышении допустимого значения любым из пере­ численных параметров.

В 1967 г. фирма Cincinnati Milling Со (США) разработала систему автоматического управления фрезерным станком с циф­ ровым программным управлением, получившую название «Асга-

постоянной скоростью, а регулируется только подача, что значи­ тельно удешевляет станок. В системе «Acromizer» для выработ­ ки управляющего воздействия используют информацию о ши­ рине резания (осевой глубине фрезерования), глубине резания (радиальной глубине фрезерования), износе инструмента, твер­ дости заготовки, жесткости системы СПИД. В фасонных дета­ лях нередко встречаются выемки. Для сокращения потерь на «фрезерование воздуха» АСУ предусматривает применение «полубыстрых ходов» для прохождения выемок с ускоренной подачей и автоматическим возвращением к требуемой величине подачи при врезании инструмента в металл.

В этой системе используют комбинированный сигнал, учи­ тывающий изменение всех пяти перечисленных выше парамет­ ров. Этот сигнал является комбинацией крутящего момента на

шпинделе и его отжима. Крутящий момент на шпинделе и от­ жим фрезы измеряют электрическими датчиками, расположен­ ными в верхней части шпинделя, а соответствующие сигналы посылаются в вычислительное устройство, определяющее ско­ рость резания и подачу. Обработка на станке, оснащенном самонастраивающейся АСУ, по сравнению с обработкой на обычном станке дает следующие преимущества: повышение производительности (данные фирмы Cincinnati) на 30—40'(о, снижение расходов по программированию на 20—30%, повышение стойкости инструмента на 25—35%, умень­ шение брака на 95—100%.

В институте машиноведения АН СССР разработана самона­ страивающаяся система, обеспечивающая компенсацию погреш­ ностей путем изменения программы по результатам обработки предыдущих деталей [31]. Наряду с исходной программой, за­ писанной на одном из четырех регистров магнитного барабана, в СНС имеется информация о результатах обработки и форми­ руется текущая программа. Узел самонастройки снабжен ин­ тегратором и арифметическим счетно-решающим устройством с усреднителем. При обработке следующей детали скорректиро­ ванная программа служит текущей рабочей программой. Обра­ ботанные детали измеряют после выхода из зоны резания, при этом полученную информацию можно использовать для форми­ рования «текущих программ» при последующих этапах обра­ ботки одной и той же детали (самонастройка от прохода к про­ ходу) либо при обработке последующих деталей (самонастрой­

рительных головок относительно фрезы; Ар0—.систематическая ошибка, определяемая с помощью измерительных головок.

Исследования СНС, проведенные на специальном фрезер­ ном станке для обработки пера лопатки компрессора, показали, что погрешности обработки при введении СНС уменьшились в 3 раза. Таким же образом первый проход или первую обрабо­ танную деталь при копировальной обработке используют з качестве дополнительного копира наряду с основным [13]. При последующих проходах или обработанных деталях за счет раз­

130

мерного износа инструмента необходимо вновь корректировать текущую программу по результатам измерений погрешностей предыдущих проходов или обработанных деталей. При обработ­ ке последующей детали предыдущую устанавливают в качестве дополнительного копира. Два копировальных щупа связаны между собою рычагом и следят за конфигурацией копира и за погрешностью обработанной детали. Движения .щупов с различ­ ными масштабными коэффициентами передаются на золотник гидравлической следящей системы, изменяющей траекторию движения инструмента. Этим достигается компенсация систе­ матической составляющей погрешности формы в продольном сечении детали.

На основании анализа систем экстремального управления металлорежущими станками можно сделать выводы, что систе­ мы автоматического выбора оптимального режима резания для токарных и фрезерных станков не имеют существенно отличных признаков и реализуют принципиально эквивалентные законы управления. В общем случае система экстремального управле­ ния металлорежущим станком должна содержать оптимизатор с регулированием скорости резания и величины подачи.

5*

Г л а в а IV

Элементы автоматики систем экстремального регулирования

1. Сигнум-реле

Для построения системы экстремального управления электро­ приводом металлорежущего станка, как было показано выше, не­ обходимы устройства, определяющие положение рабочей точки относительно экстремальной и вырабатывающие соответствую­ щие управляющие сигналы. Эти устройства, получившие наз­ вание сигнум-реле, контролируют изменение показателя каче­ ства J, принятого за критерий оптимизации, в зависимости от направления изменения управляющего воздействия ц. Если течение процесса таково, что обеспечивает приближение пока-, зателя качества к экстремальному значению, то сигнум-реле сохраняет неизменным направление движения. Если рабочая точка удаляется от экстремума, то сигнум-реле меняет знак управляющего воздействия на противоположный.

Выбор рационального принципа работы сигнум-реле во мно­

мер, термопарой, индуктивным датчиком, тензодатчиком), мо­

этом является применение приборных следящих систем и соз­ дание задержки сигнала за счет ошибки слежения.

На рис. 56 показана структурная схема сигнум-реле. Сле­ дящая система представлена последовательно соединенными безынерционными усилительными звеньями Ki и Кг, стати­

фазочувствительные схемы совпадения. К. выходу схем совпа­ дения; подключены цепочки, состоящие из усилительных звень-

132

Рис. 56. Структурная схема сигнум-реле

*4с

Рис. 57. Принципиальная схема (а) и осциллограммы работы (б, в) сиг нум-реле

порогом срабатывания реле. В зависимости от знака ошибки

периодного выпрямленного выходного напряжения. В обмотке двигателя РД появляется составляющая тока частотой 50 Гц, и РД начинает вращаться в сторону, определяемую фазой тока, т. е. знаком дебаланса, перемещая ползунок реохорда до момента наступления равенства между сигналом и напряжением на выходе моста. Для определения знака приращения сигнала параллельно обмотке управления двигателя РД подключен каскад на составных транзисторах Т1—Т2 и ТЗ—Т4.

Составные транзисторы питаются от трехобмоточных тран­ сформаторов 1Т и 2Т, одна из вторичных обмоток которых включена в цепь коллектора, а вторая — в цепь базы соответ­ ствующих транзисторов. Вторичные напряжения трансформа­ торов IT и 2Т находятся в противофазе. Включением диодов Д1—Д4 обеспечивается подача на базовые и коллекторные цепи транзисторов однополупериодных напряжений Ап, Аа и С/оа, Ай (рис. 58) .

134