Устройство для моделирования силовыхпАРАМЕТРОВ пРОцЕССА зубОфРЕзЕРОВАНияпО МЕТОду ОбКАТКи Советский патент 1981 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к электрическому моделированию и может быть использовано для наладки и исследования адаптичных систем управления зубофрезерными станками, работающими по методу обкатки в режиме импуль ного управления. Известно устройство для моделирования процесса резания,содержащее исследуемую систему, усилитель мощности, вибратор, датчик перемещений и фазовращатель ll. Однако устройство нельзя использовать для моделирования процесс зубофрезерования, так как оно не учи тывает, что обработка ведется по следу с запаздыванием, равным периоду вращения заготовки. Кроме того устройство является полунатурной моделью, так как модель совмещена со станком. Наиболее близким техническим решением яЕляется устройство, содержащее сумматор, апериодическое звено, блоки запаздывания 2. Недостатком этого устройства -является сложность и невысокая точность при его использовании для моде лирования процесса зубофрезерования работающего по методу обкатки в режи ме импульсного управления. Моделирование запаздывания в этом устройстве основано на использовании записи на магнитную ленту с регулируемым расстоянием между записывающей и воспроизводимой головками. Устройство является дорогостоящим и громоздким. Другой, часто используемый метод моделирования запаздывания, основан на использовании так называёглых рядов Поще. Подобные схемы работают хорошо только в узком диапазоне частот, следовательно, на вход этих схем нельзя подавать -скачкообразно изменяющееся напряжение. Последнее обстоятельство не позволяет использовать эти схемы для моделирования процесса при импульсном управлении процессом зурофрезерования. Цель изобретения - повышение точности .работы при импульсном управлении процессом зубофрезерования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор и апериодическое звено, дополнительно введен генератор тактовых импульсов, триггер, генератор счетных импульсов, делитель частоты, элементы И, компараторы; реверсивные счетчики, цифроаналоговые преобразователи, источник опорного напряжения, ключ и блок задания коэффициента передачи, причем выход генератора тактовьлх импульсов соединен с первым входом триггера и входом делителя частоты, первый выход которого подключен к тактирующему входу первого реверсивного счетчика и первым входом первого и второго элемента И, второй выход делителя частоты подключен к тактирующему входу второго реверсивного счетчика и первым входа третьего и четвертого элемента И, вы ход генератора счетных импульсов подключен ко вторым входам первого, вторЬго, третьего и четвертого элемента И, входом устройства является второй вход триггера, выход которого соединен с третьими входами первого и четвертого элемента И, выход первого элемента И подключен к суммирую щему входу третьего реверсивного сче чика и первому входу пятого элемента И, выход второго элемента И соединен с вычитающим входом четвертого реверсивного счетчика и первым входам шестого элемента И, выход элемента И подключен к вычи тающему третьего реверсивного счетчика и первому входу седьмого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с суммирующим входом четвертого реверсивного счетчика и первым входом восьмого элемента И, вторые входы пятого, шестого, седьмого и восьмого элемента И соединены с подвижным контактом ключа, замыкаю щий контакт которого подключен к выходу источника опорного напряжения, размыкающий контакт ключа соединен с шиной нулевого потенциала, выход пят го элемента И подключен к суммирующе му входу первого реверсивного счетчи ка, выход седьмого элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход которого подключен к установочному входу второго реверсивного счетчика и входу первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами первого компаратора и второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу сумматора и входу второго компаратора, выход которого соединен с третьим входом третьего эле мента И, третий вход пятого элемента И соединен с выходом первого компар тора, второй вход которого подключен к выходу блока задания коэффициента передачи, выход третьего реверсивного счетчика соединен со вторым входом второго цифроаналогового преобра зователя, выход шестого элемента И подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, выход вось мого элемента И соединен с суммирующим входом второго реверсивного счет чика, выход которого подключен к уст новочному входу первого реверсивного счетчика и входу третьего дифроаиалогового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами третьего компаратора и четвертого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко второму входу сумматора и входу четвертого компаратора, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, третий вход восьмого элемента И соединен с выходом третьего компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока задания коэффициента передачи, выход четвертого реверсивного счетчика соединен со вторым входом четвертого цифроаналогового преобразователя, выход сумматора подключен к входу апериодического звена, выход которого является выходом устройства. Силовой параметр процесса зубофрезерования, например, нагрузка резания при импульсном управлении определяется выражением р. Р,. + КЧ - K /;{I) -изменяется от О до i , - изменяется от О до fi , -изменяется от К до , -изменяется от -, ДО К;, где Р. - значение нагрузки на . предьадущем обороте заготовки; 1, длительность импульса (время движения инструмента вдоль оси за готовки за один оборот вращения заготовки) на текущем и предыдущем оборотах заготовки;коэффициенты передачи процесса зубофрезерования на текущем и предыдущем оборотах заготовки. Как известно, коэффициент передачи зависит от геометрических ftapaметров зоны резания и свойств обрабатываемого материала, причем, так как ширина зубофрезерования во время врезания и выхода измеряется, то и коэффициент передачи объекта будет на этих участках также переменным. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - график изменения коэффициента передачи процесса зубофрезерования; на фиг.З- диаграмма работы устройства. Предлагаемое устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, триггер 2, генератор 3 счетных импульсов, делитель 4 частоты, элементы И 5 и 6,компараторы 7 и 8, эле менты И 9, 10, 11 и 12, реверсивный счетчик 13, цифроаналоговый преобразователь 14, сумматор 15, цифроаналоговый преобразователь 16, реверсивный счетчик 17, элементы И 18 и 19, реверсивные счетчики 20 и 21, цифроаналоговый преобразователь 22, компаратор 23, блок 24 задания коэффициента передачи, апериодическое звено 25, компаратор 26, цифроаналоговый преобразователь 27, ключ 28, источник 29 опорного напряжения. Устройство работает следующим образом.

Тактирующие импульсы (фиг. За), длительность между которыми равна периоду вращения заготовки, устанавливают триггер 2 в единичное состояние (фиг. Зб) и делятся в делителе 4 частоты на 2 (фиг. 3 в). Входные импульсы, поступающие на второй вход триггера 2,устанавливают его в нулевое положение (фиг. 3 б). Таким образом, триггер 2 имитирует включение и выключение подачи фрезы вдоль оси заготовки.

Генератор 3 счетных импульсов подает через соответствующие элементы И счетные импульсы на входы реверсивных счетчиков 13, 17, 20 и 21.

При подключении вторых входов элементов И 11, 12, 18 и 19 через ключ 28 к источнику 29 опорного напряжения на су влнрующий вход реверсивного счетчика 20 поступают через открытые элементы И 5 и. 12 счетные импульсы.

Счетные импульсы через элемент и поступают также на суммирующий вход реверсивного счетчика 13. Элемент И 5 закрывает нулевые сигналы триггера 2 и делителя 4 частоты.

Передний фронт прямого выхода делтеля 4 частоты осуществляет запись а реверсивный счетчик 20 значения в коэффициента передачи объекта, хранящегося в реверсивном счетчике 21. Таким образом, за первый период тактовых импульсов в течение длительнрсти управляющих импульсов (выход триггера 2) в реверсивные счетчики 13 и 20 поступают счетные импульсы и, следовательно, на выходах цифроаналоговых преобразователей 14 и 22 увеличиваются напряжения (фиг.3г,е), так как выход цифроаналогового преобразователя 22 является источником опорного напряжения для цифроаналогового преобразователя 14, то на выхрде последнего напряжение пропорционально произведению длительности tf управляющего импульса и переменного коэффициента передачи К объекта, который имитируется на выходе цифроаналогового преобразователя 22. Причем, учитывая нелинейность начального участка изменения коэффициента передачи объекта, цифроаналоговке преобразователи 22 и 27 выполнены нелинейными.

В течение второго периода тактовых импульсов элемент И 5, а, следовательно, и элемент И 12 закрыты под действием прямого сигнала с выхода

делителя 4 частоты, а элементьл И б, 10 и 19 открываются под действием( инвертированного сигнала с выхода делителя 4 частоты. При этом от переднего фронта инвертированного сигнала -с выхода делителя 4 частоты происходит запись в реверсивный счетч-ик 21 значения коэффицие .та передачи объекта из реверсивного счетчика 20 и в течение длительности управляющего импульса в реверсивные датчики

0 17 и 21 поступают счетные импульсы, и, следовательно, на выходах цифроаналоговых преобразователей 16 и 27 увеличиваются напряжения (фиг. 3 д,ж)| Аналогично ранее указанному, на выSходе цифроаналогового преобразователя 16 образуется напряжение, пропорциональное произведению длительности f И коэффициенту передачи К объекта. Так как элемент И 5 закрыт, в реверсивном счетчике 20 остается

0 записанное в двоичном коде знаФение коэффициента передачи К объекта за предыдущий период, а через открытый элемент И 6 на вьтчитающий вход реверсивного счетчика 13 поступают счет5ные импульсы. В итоге, на выходе цифроаналогового преобразователя 14 об-, разуется снижающееся от значения Р К Ч до нуля напряженке, при котором компаратор 7 опрокидывается

D и закрывает элемент И 6. Это необ- , ходимо для предотвращения опрюкидьгаания реверсивного счетчика 13.

На выходе сумматора 15 образуется напряжение (фиг. 3 в) , равное Р +

5 + .o- К. Апериодическое звено 25 имитирует датчик нагрузки, и выход его является выходом устройства.

0

В течение третьего периода в реверсивный с етчик 20 под действием переднего фронта прямого сигнала с выхода делителя 4 частоты вновь производится запись из реверсивного счетчика 21 значения коэффициента

5 передачи К, объекта. Аналогичио предыдущему на выходе цифроангиюгового преобразователя 22 увеличивается напряжение, апропорциональное коэффициенту передачи объекта. При доOстижении этого напряжения защдяному пропорциональному коэффициенту передачи объекта в установившемся режиме, калибратор 23 опрокидывается и закрывает элемент И 12, т.е. в ре5версивном счетчике 20 jDCTaeTCH записанное в коде значения коэффициента передачи объекта. На выходе цифроаналогового преобразователя 14 напряжение пропорционально Kj г

0 а на выходе цифроаналогового преобразователя 16 напряжение Р, - KX С выхода сумматора 15 снимается напряжение РЗ PiK,|4i -KI- В дальнейшем цикл работы устройства повторяется. Для имитации выхода фрезы вторые инвертированные входы элементов И 11 и 19 соединены через- ключ 28 с ш ной нулевого потенциала. При этом попеременно открываются элементы И 11 и 19, и на вычитающие входы реверсивных счетчиков 20 и 21 попере.менно поступают счетные импульсы и, следовательно, попеременно на цифроаналоговых преобразователях 22 и 27 уменьшаются напряжения (фиг. 3 г, д) В остальном устройство работает аналогично описанному выше. Предлагаемое устройство позволяе проводить наладку и испытания адапт ных систем для зубофрезерных станко работс1ющи& по методу обкатки в пульсном режиме управления. Формула изобретения Устройство для моделирования сило вых параметров процесса зубофрезеров ния по методу обкатки содержащее сумматор и апериодическое звено, о ли.гающеес я тем, что, с цель повышения точности моделирования, оно содержит генератор тактовых импульсов, триггер, генератор счетных иш1ульсов, делитель частоты, элемент И, компараторы, реверсивные счетчики дифроаналоговые преобразователи, ис точник опорного напряжения, ключ и блок задания коэффициента передачи, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом триггера и входом делителя частоты, первый выход которого подключен к тактирукмдему входу первого реверсивн го счетчика и первым входом первого и второго элемента И, второй выход делителя частоты подключен к тактирующему входу второго реверсивного счетчика и первым входом третьего и четвертого элементов И, выход генератора счетных импульсов подключен ко вторым входам первого/ второго, третьего и четвертого элементов И, входом устройства является второй вход триггера, выход которого соединен с третьими входами первого и четвертого элемента И, выход первого элемента И подключен к суммирующему входу третьего реверсивного счетчика и первому входу пятого элемента И, выход второго элемента И соединен с вычитающим входом четвертого ревер сивного счетчика и первым входом шес того элемента И, выход третьего элемента И подключен к вычитающему вход третьего реверсивного счетчика и первому входу седьмого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с суммирукяцим входом четвертого ре версивного счетчика и первым входом восьмого элемента И, вторые входы пятого, шестого, седьмого и восьмого элемента И соединены с подвижным контактом ключа, замыкающий контакт которого подключен к выходу источника опорного напряжения, размыкающий контакт ключа соединен с шиной нулевого потенциала, выход пятого элемента И подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, выход седьмого элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход которого подключен к установочному входу второго реверсивного счетчика и входу первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первыми , входами первого компаратора и второго цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу сумматора и входу второго компаратора, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, третий вход пятого элемента И соединен с выходом первого компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока задания коэффициента передачи, выход третьего реверсивного счетчика соединен со вторым входом второго цифроаналогового преобразователя , выход шестого элемента И подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, выход восьмого элемента И соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к установочному входу первого реверсивного счетчика и входу третьего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами третьего компаратора и четвертого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко второму входу сумматора и входу четвертого компаратора, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, третий вход восьмого элемента И соединен с выходом третьего компаратора, второй вход . которого подключен к выходу блока задания коэффициента передачи, выход четвертого реверсивного счетчика соединен со вторым входом четвертого цифроаналогового преобразователя, выход сумматора подключен к выходу апериодического звена, выход которого является выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 405118, кл. G 06 G 7/48, 1972. 2.Левин А. И. Математическое моделирование в исследованиях и проектировании станков. М., Машиностроение, 1978, с.79-84 (прототиП).

Вых

imL,

шшшш

.А

ДЛАЛЛ

1

АЛЛЛА

у-

yetaffve yeMintoSy$utuihj fffurvt

z:

Uuxoi