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

дежности и точности. Устройство должно быть простым в на­ ладке и эксплуатации и удобным для встройки в станок.

Контроль контакта шлифовального круга с деталью осу­ ществляют путем измерения ряда параметров станка, изменяю­ щихся в начальный момент резания. Контроль по изменению' параметров двигателя основан на измерении полного тока, ак­ тивного тока или активной мощности электродвигателя привода вращения шпинделя при контакте шлифовального круга с де­ талью. Контроль касания по изменению полного тока произво­ дится максимальными реле, включенными непосредственно или через трансформатор тока в сеть статора электродвигателя. По­ добный контроль применен на плоскошлифовальном станке 3756 МСЗ, выпускаемом заводом «Красный пролетарий».

Одним из недостатков контроля касания но току двигателя' является неоднозначность силы тока в функции активной мощ­ ности, которая зависит от напряжения сети и cos ср, а также не­ постоянство в процессе работы станка силы тока холостого ходадвигателя, относительно которого задают уставку срабатыва­ ния максимального реле. Контроль контакта в функции прира­ щения тока позволяет свести к минимуму влияние изменения в; процессе работы силы тока холостого хода двигателя. Это осу­ ществляется путем выпрямления и последующего дифференци­ рования сигнала, пропорционального силе тока двигателя. Контроль контакта в функции активной мощности учитывает изменение не только силы тока, но и напряжения сети и cos ф. Схема контроля контакта шлифовального круга с деталью поизменению активной мощности внедрена на шлифовальном ав­ томате ВШ-230, выпускаемом Витебским станкостроительным заводом им. Кирова. В схеме поляризованное реле суммирует магнитные потоки, пропорциональные силе тока и напряжению: двигателя [45].

В Одесском специальном конструкторском бюро специаль­ ных станков разработана схема регистрации «всплеска» актив­ ной нагрузки асинхронного электродвигателя [7]. Работа изме­ рительной схемы датчика мощности основана на векторном сло­ жении сигналов (см. рис. 99,а, б). При правильной настройке схемы сигнал на выходе выпрямительного моста 1Д инвариан­ тен к изменению напряжения сети в пределах ГОСТа, т. е. на + 54— 10%. Для того чтобы выходной сигнал однозначно зави­ сел от нагрузки, должно выполняться следующее условие:

1УвыХ= (U + АД) + k2(/ + А/) = const при М = const.

Недостатком устройства при непосредственном использова­ нии его в системе контроля контакта шлифовального круга с деталью является чувствительность к изменению активной мощ­ ности холостого хода двигателя. Для предотвращения ложных включений приходится смещать точку срабатывания реле е зону больших мощностей, увеличивая ампер-витки встречно вклю-

190

ценной обмотки. При этом чувствительность системы пони­ жается, и шлифовальный круг успевает глубже внедриться в заготовку на ускоренном ходу. Повысить чувствительность си­ стемы контроля и улучшить ее помехоустойчивость можно пу­ тем контроля приращения активной мощности

При этом изменение мощности холостого хода привода шли­ фовального круга, протекающее медленно во времени, не вызы­ вает срабатывания реле Р. При касании шлифовальным кругом детали происходит толчковый наброс нагрузки, и поляризован­ ное реле срабатывает.

А В С

Рис. 101. Схема устройства для контроля момента касания шли­ фовального круга с деталью

В описанном случае начальная м. д. с. создается за счет части полезного сигнала

F — k

dUв

.-I н а ч п-о

dt

что снижает чувствительность системы контроля. Указанный не­ достаток можно устранить путем применения комбинированной ■схемы контроля «всплеска» нагрузки (рис. 101), использованной на плоскошлифовальном станке ЗП756Л, выпускаемом Воро­ нежским станкостроительным заводом им. 50-летия Ленинского комсомола. В этой схеме начальная м. д. с. создается обмоткой поляризованного реле РП1, включенной последовательно с ре­ зистором p v, на выпрямительный мостик 1Д. Вторая основная обмотка реле РП2 подключена к управляющему напряжению через дифференцирующий конденсатор 2Ся и зашунтирована полупроводниковым диодом 2Д. Последнее необходимо для устранения дребезжания реле РП при протекании через его обмотку двухполупериодного выпрямленного тока. Результирую­ щая м. д. с. обмотки реле РП

191

При врезании шлифовального круга в металл возрастают обе составляющие уравнения (57), однако поскольку изменение нагрузки происходит броском, второе слагаемое оказывается значительно больше приращения первого слагаемого.

Для четкого срабатывания поляризованного реле его кон­ такт включает обмотку РПЗ, создающую дополнительную м.д. с. При этом реле РП становится на самопитание. Реле на­ пряжения PH также срабатывает при замыкании контакта реле

цикла станка IP и 2Р, которые при включении ускоренного хода шлифовальной бабки коммутируют соответствующие цепи.

Устройство для контроля «всплеска» нагрузки было иссле­ довано в станочной лаборатории Одесского СКВ специальных станков при работе на плоскошлифовальном станке с привод­ ным двигателем мощностью 3 кВт, частотой вращения 3000 об/мин и шлифовальным кругом диаметром 200 мм. В ка­ честве критерия была принята скорость съема металла, при

dt

Объем снимаемого при врезании металла в функции времени определится суммой двух объемов, имеющих в плоскости шли­ фовального круга форму треугольника и полусегмента

(рис. 102):

V{t) = \ vn?vBPBt* + 0,136цвР^ (3 y 2 R v Bpt — v2Bpt2+

+ 2 ] / 2RvBPt) йм3,

где ипр — скорость предельной подачи, мм/с; увр— скорость вре­ зания, мм/с; В — ширина обработки, мм; 2R —диаметр шлифо­ вального круга; t — время врезания, с.

Дифференцируя приведенное выше уравнение, получим ис­ комый критерий

192

сании кругом детали из стали 45. Вибратор 1 записывает мо­ мент срабатывания выходного реле устройства (реле РКН), мо­ мент возникновения искры записывает вибратор 2. Изменение результирующего тока в измерительном устройстве (обмотках поляризованного реле РП-7) фиксирует вибратор 3. Вибратор 4 отмечает нулевую линию фазной мощности двигателя. Вибра-

1

2

а)

Я'шшшшшшшшшшлтншшшшшшшшшишшл

б)

Рис. 103. Осциллограммы врезания шлифовального круга в деталь.

торы 5, 6, 7 записывают соответственно фазные мощность, силу тока и напряжение приводного двигателя. Масштаб времени за­ писывает вибратор 8, при этом промежуток между двумя им­ пульсами соответствует 0,01 с.

Осциллограмма, приведенная на рис. 103, а, снималась при

чем в конце обработки, хотя мощность (вибратор 5) и сила тока (вибратор 6) в последнем случае больше. Волнообразный ха­ рактер сигнала фотодатчика (рис. 103, а, вибратор 2) возникает вследствие пульсации искрового потока при шлифовании с ма­ лой глубиной врезания. Время между касанием кругом детали и срабатыванием выходного реле во всех случаях близко к 0,025 с и не зависит от скорости съема металла. Как показали испытания, четкое срабатывание схемы происходит при скоро­

193

сти съема металла, равной 4 мм3/с, при этом объем металла,, снятый до срабатывания устройства, составляет 0,1 мм3.

Для того чтобы датчик контроля касания шлифовального круга не срабатывал при колебаниях мощности холостого хода,, использована. схема запоминания уровня сигнала холостого хода [40]. Во время ускоренного подвода шлифовального круга, к детали сигнал с датчика мощности поступает в блок запоми­ нания уровня холостого хода. Непосредственно перед врезанием происходят переключения в схеме и в блок сравнения поступа­ ют два сигнала: текущий — от датчика и фиксированный — от блока запоминания. При определенной разности этих сигналов срабатывает реле, управляющее подачей.

4. Системы ограничения нагрузки в фрезерно-отрезных станках

Вопрос защиты инструмента от поломки становится особенно актуальным при грубых, обдирочных режимах резания, для ко­ торых характерна работа на повышенных скоростях подач со съемом значительных припусков, в результате чего создаются большие силы резания и моменты. В аналогичных режимах про­ исходит работа фрезерно-отрезных станков. На фрезерно-от­ резных станках используют круглые дисковые пилы, целые либо сборные, со вставными зубчатыми сегментами из быстрорежу­ щей стали. Пила является весьма дорогостоящим инструментом, поэтому для фрезерно-отрезных станков необходимы предохра­ нительные устройства, защищающие от поломки зубья пильного диска при превышении максимально допустимого момента на шпинделе. Защита от перегрузок необходима, также для кинема­ тических звеньев силовой передачи.

Для исключения работы станка на завышенных режимах создано* предохранительное устройство (рис. 104). В цепь одной фазы асинхронного электродвигателя А Д привода враще­ ния пильного диска включен трансформатор тока ТТ, вторич­ ная обмотка которого шунтируется резистором Ят, и через ре­ зистор Rгг подключена на фазное напряжение двигателя. Такое включение позволяет (например, по сравнению со схемой на рис. 99, е) обойтись без применения трансформатора напряже­ ния. Падения напряжений на резисторах RT и части сопротивле­ ния Ru векторно суммируются и подаются на полупроводнико­ вый выпрямитель 1В. Понижающий трансформатор 77/, полу­ проводниковый выпрямитель -2В, балластный резистор Re, ста­ билитрон СТ и конденсатор С служат для получения стабили­ зированного напряжения, необходимого для схемы сравнения,

* Бараб-Тарле М. Е. и др. Устройство для зашиты инструмента от поломок. «Бюллетень изобретений». Авт. свид. № 315510, кл. В236 49/00,

1971, Л1» 29, 2 с.

194