Устройство для автоматического управления поперечной подачей шлифовального станка Советский патент 1983 года по МПК B24B51/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно в прецизионном станкостроении.

По основному авт. св. W 905026 известно устройство для автоматического управления поперечной подачей шлифовального станка, состоящее из блока-задания программы, последовательно соединенных регулятора мощности, двигателя поперечного суппорта, механизма поперечной подачи, датчика тока, выход которого соединен со входом регулятора тока, а вход - с двигателем поперечного супи порта, датчика скорости, выход.которого соединен со входом регулятора скорости, а вход - с двигателе м поперечного суппорта, двигателя иутифовального круга, датчика припуска, выход которого соединен со входом блока задания программы, датчика IOt нocти, регулятора мощности с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения от входного, один вход которого соединен с выходом блока задания программы, другой - с выходом датчика мощности, а его вькод - со входом регулятора скорости С13.

Система СПИД является апериодичесКИМ звеном первого порядка, а замыкал ние .системы управления по мощности шлифования с использованием пропорционально-интегрального регулятора

,мощности компенсирует постоянную вре мени системы СПИД, а также ее изменен ния от вариации режущей способности круга и отклонения жесткости системы СПИД от расчетного значения.

I

При оснащении универсальных станков шлифовальными кругами с меняющей ся режущей способностью и жесткостью система СПИД по своей динамической. структуре представляет собой как апериодическое звено второго порядка, так и апериодическое звено первого порядка. Такое описание объекта СПИД с меняющейся динамической структурой имеет место и в специализированных шлифовальных станках-автоматах. Режущая способность и жесткость круга (одна из составных частей жесткости системл СПИД) меняются не только для шлифовальных кругов различных типов, но и для одного и того же образца шлифовального круга в процессе уменьшения его диаметра при обработке изделий. Следствием этого является появление погрешности в отработке задаваемых программ при использовании фиксированной коррекции системы уп- : равления, что отрицательно сказывается На производительности станка и точности обработанных деталей Этот факт объясняется следуюьдам образом.

При описании систёкы СПИД апериодическим звеном первого и оптимальной по быстродействию коррекции системы управления имеем яепавмлв по продолжительности и другим показателям переходные процессы по управлякяцему и возмущакедему воздействиям при реализации цикла .поперечной подачи суппорта. Изменение параметров система СПИД (режущая способность и жесткость круга) в результате смены типов кругов или от уменьшения диаметра круга может произойти настолько, что ее описание будет соответствовать апериодо1ческому звену второго порядка. Это приводит при неизменной коррекции к затягиванию указанных переходных процессов при реализации цикла поперечной подачи. Если же исходить из настройки системы на желаекме по продолжительности и другим показателям указанные переходные процессы при представлении систекы СПИД апериодическим звеном второго порядка то при изменении тех же параметров системы СПИД от смены типов кругов или от уменьшения диаметра круга настолько, что система СПИД описывается апериодическим звеном первого порядка, имеем убыстрение переходных процессов по управляющему и возмущающему воздействиям.

Целью изобретения является повьливние производительности станка и точности обработки изделий при изменениях режущей способности шлифовальных кругов и жесткости упругой системы СПИД.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство дополнительно снабжено включенным между блоком задания программы и регулятором скорости регулятором мощности с пропорционально-интегрально дифференциальной зависимостью выходного напряжения от входного, второй вход котор рого соединен с датчиком мощности, соединенными последовательно с датчиком мощности дифференцирующим звеном и элементом памяти, второй вход которого соединен:;с блоком заданий программы, и соединенными с элементом памяти двумя .нуль-органами, уп:равляющимй ключами, включенными между регулятора1«1 мощности и регулятором скорости.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Блок задания програм1«1 1 формирует тpeбye 4ый закон изменения мощности в пределах цикла обработки изделия. Первый выход блока 1 через резисторы 2 и 3 соответственно соединен с первым входом регуляторов мощности 4 и 5 выполненных, например, на операционных усилителях. Пропорционально-интегральный закон изменения выходного .нат1р51жёния от входного в регуляторе мощности 4 осуие стал нет ся связью выхода со входом через резистор 6 в e 4кocть 7. Пропорционально-интегрально дифференциальный закон изменения выходного напряжения от входного в регуляторе мощности 5 осуществляется связью выхода со входом через резисторы 8 и 9 и емкости 10 и 11. Выходы регуляторов мощности 4 и 5 подключены ко ;входу регулятора скорости через резистор 12 посредством нуль-органов 13 и 14. Настройка регулятора скорос ти 15 осуществляется резистором 16 и емкостью17. Выход регулятора скорости 15 соединен резистором 18 со входом регулятора тока 19, в обратно связи которого включены резистор 20 и емкость 21. Выход регулятора тока 19 соединен с управляемом усилителем мощности 22. Приводной электрический двигатель поперечного суппорта, пред ставленный звеньями 23 и 24, через механизм поперечной подачи 25 осуществляет перемещение суппорта поперечной подачи 26. Выходным параметром звена 23 является якорный ток двигателя поперечной подачи. Датчик тока 27 преобразует ток в пропорциональное значение напряжения. Выход датчика тока 27 резистором 28 соединен со входом регулятора тока 19. Датчик скорости 29 преобразует часто вращения двигателя в пропорционально значение напряжения. Выход датчика скорости 29 соединен со входом регулятора скорости 15 посредством резис тора 30. Приводной электрический двигатель 31 вращает ишифовальный круг 32. Действительный размер обрабатываемого изделия 33 контролируется датчиком припуска 34. Выход датчи ка припуска 34 подсоединен ко входу блока задания программы 1. Датчик мощности 35 преобразует мощность, потребляемую двигателем 31, в пропор циональный сигнал напряжения. Первый выход датчика мощности 35 соединен со вторыми входами регуляторов мощности 4 и 5 через резисторы 36 и 37. Второй выход датчика мощности 35 соединен со входом дифференцирукоцёго звена 38,-во входной цепи которого установлена емкость- 39, а выход связан со входом резистором 40. К выходу дифференцирующего звена 38 подключен второй вход элемента памяти 41. Первый вход элемента памяти 41 соединен со вторым выходом блока заДания программы 1. К двум выходам элемента памяти 41 соответственно подключены входы нуль-органов 13 и 14. Работа устройства для автоматичес кого управления поперечной подачей шлифовального станка заключается в следующем. На входе регулятора тока 19 алгебраически суммируются сигналы d выхода регулятора скорости 15 и с выхода датчика тока 27. Регулятор тока 19 выполнен с пропорциональноинтегральной зависимостью выходной напряжения от входного и настраивается на компенсацию электромагнитной постоянной времени электродвигателя поперечного суппорта ишифовального станка. Выполняя настройку токового контура на оптимум по модулю, перерегулирование тока на выходе звена 23 не превышает 4,3%, а длительность переходного процесса определяется малыми Постоянными времени управляемого усилителя мощности 22 и датчика тока 27. На входе регулятора скорости.15 алгебраически суммируются сигнсшы с выхода регулятора мощности 4 .или 5 и -с выхода датчика скорости 29. Пропорционально-интегральный регулятор скорости 15 настраивается на компенсацию электромеханической постоянной времени.электродвигателя поперечного суппорта шлифовального станка. Скоростной контур настраивается на оптимум по модулю - перерегулирование частоты вращения Ц/ на выходе звена 24 не превышает 4,3%, а длительность переходного процесса оп ределяется суммарной малой постоянной времени токового контура и датчика скорости 29. Регулятор мощности 4, выполненный по типу пропорциональноинтегрального регулятора,настраивает ся на компенсацию одной постоянной времени эвена СПИД, когда объект . управления описывается апериодическим звеном первого порядка. Регулятор мощности 5, выполненный по типу пропорционально-интегрально дифференциального регулятора, настраивается на компенсацию двух постоянных вре- . мени звена СПИД, когда объект управления при изменениях режупдай способности и жесткости шлифовального круга описывается апериодическим звеном второго сорядка. Контур регулирования /ющнocти шлифования, настраивается на симметричный оптимум. На входе регуляторов мощности 4 и 5 алгебраически суммируются сигналы с блока задания программы 1 и с датчика мощности 35. Наличие внешней связи по мощности шлифования обеспечивает посто-,; янство мощности в процессе обработки изделия, а длительность переходного процесса определяетсй суммарной малой постоянной времени скоростного контура и датчика мощности 35. В начале цикла обработки с блока 1 на регулятор мощности 4 или 5 подается сигнал, обеспечивающий подвод суппорта 26 к изделию 33с максимальной, скоростью. Сигнал с выхода датчика мощности 35

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧР ЮЕШО УИРАВДБНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ ПОДАЧЕЙ ШЩФОВАЛЬНОГО СТАНКА пб авт. ев. 905026 от л и ч а ю и е е с я тем, что, с целью повышения произв дительности и точности обработки;при изменении режущей способности иотИфо-, вальных кругов и жесткости упругой . системы СПИД, устройство дополнительно снабжено включенным между блоком задания программы и регулятором ско рости регулятором мощности с пропорционально-интегрально, дифференциальной зависимостью выходного напряжения от входного, второй вход которого соединеи с датчиком мощности дифференцирующим звеном и элементом памяти, второй вход кЬторого соединен с блоком заданий программы, и соединенными с элементом памяти двумя нуль- , органами, управляющими ключами, вклю- ченными между регуляторами мощности Щ и регулятором скорости.