Система стабилизации температуры резания

 

СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ РЕЗАНИЙ, содерясаишя лоспейоват епьно с6ёди ёнШё датчшс Teii« nepisTypbi, уЬипитёпь, сраёйшающйй эпе мейт и Йоспв1а 5ватеш йо сбёцийейные испопйитепьный дйигатёйь, сукгкгарукйдШ механизм, aneKtpoynpaBTra&Mylo ко{юбку скоростей и рабочий орган станка, второ вход сравнивакшёго эпемёйта соединен с выходом задатчика температуры, рой вход суммирующего механизма соединен с выходом гпавного двигателя, отп гчающаяся тем, что, с цепыЬ расщгарейия фунюшонапьных возможностей системы, она содержит ограиичитепь напряжения, блок усилителей, первый пороговый элемент и посл0дова тепьно соединённые второй пороговый элемент, привод, преобразователь угой код , кодопреобразователь, преобразоват пь код напряжение, сумматор, третий, пороговый элемент, триггер, ключ и устройство замены инструмента, выход первого порогового элемента соединен с вторым входом привода, а вход - с входом второго порогового элемента, с выходом сравнивающего элемента и с входом огг райичитепя напряжений, подключенного выходом к входу исполнительного двигателя и к второму входу сумматора, входы блока усилителей подключены к соот ветствующим выходам преобразователя угол - код, а выходы - к соответству-, юшим управляющим входам эпектроупра т1емой коробки скоростей.

„.Я0„„1024878 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

- СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН, ур Q 05 В 1 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н АВТОРСК М Са аткЛьСтаМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ЛО ДЕЛаМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3405330/18-24 (22) 10.03.82 (46):23.06.83. Бюл. N. 23 (72) Я.Л.Либерман и А.Е.Мяготин . (71) Уральский ордена Трудового Красного. Знамени попитехническкй институт им. С.М.Кирова (53) 62- 50 (088.8) (56) 1..Шапарев Н.К. и Корытин А.М., Оптимизация: управления метаппорежущими станками. М, Машиностроение, 1974, с..61,93.

2. Балакшин В.0.: Адаптивное управление станками. М., "Машиностроение, 1973, с. 308 (прототип). (54) (57) GHCTEMA СТАБИИИЗАЦИИ

ТЕМПЕРАТУРЫ РЕЗАНИЯ, содержащая последовательно соедййэйные датчик температуры, "усилитель, сравнивающий элемент и последовательно: соединенные ис попнитепьный двигатель, суммирующий . механизм, .эпектроуправпяемую коробку скоростей и рабочий орган станка, второй вход сравнивающего элемента соединен с выходом задатчика температуры, а второй вход суммирующего механизма соединен с выходом главного двигателя, о т и к ч а ю m а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей системы, она содержит ограничитель напряжения, блок усилителей, первый пороговый элемент и посйедова« тельно соединенные второй пороговый элемент, привод, преобразователь угой код, кодопреобразователь, преобразователь код - напряжение, сумматор, третий. пороговый элемент, триггер, ключ и уст« ройство замены инструмента, выход первого порогового элемента соединен с вторым входом привода, а вход - с входом второго порогового элемента, с выходом Е сравнивающего элемента и с входом ог раничителя напряжений, подключенного выходом к входу исполнительного двигателя .и к второму входу сумматора, входы блока усилителей подключены к соот- а аетствующим выходам цреобразоватепя

М Й угол «код> а выходы «- K coo1 IþòñòÂ ", ющим управляющим входам эпэктроуправпяемой коробки скоростей. Ю

4 ь

1024878

Изобретение относится к системам адаптивного управпения, в частности х автоматическим системам стабипизации параметров резания дпя метаппорежуших станков, Известны с!!стемы стабипнзации скорости резания и системы стабицизации мощности резания (1), Этн системы позволяют значитецьно повысить производительность метаппорежущего оборудования, но не позволяют максимапьно истюпьзовать возможности инструмента.

Наиболее бпизким техническим реше нием к изобретению является система стабипизации температуры резания, содержащая последовательно соединенные датчик температуры, усипитепь, сравнивающий элемент и оспедовательно соединенные исполнительный двигатець, суммирующий механизм, эпектроуправпяемую коробку скоростей и рабочий орган станка, второй exon суммирующего механизма соединен с выходом гпавного двигателя (2).

Недостатхом известной системы являются ограниченные технопогические возможности, что вызвано узким диапазоном

» регупнрования двигатепя постоянного тока (иэ-за малой жесткости характериотики двигателя), а также тем, что при ,достижении нижней границы регупирования система перестает выпопнять стабипизацию резания, т.е. теряет работоспособ ность как адаптивная система.

Цепь изобретения - расширение функционапьных возможностей системы.

Кель достигается тем, что система стабилизации содержит ограничитель напряжения, бпок уснпитепей, первый пороговый элемент и поспедоватепьно соединенные второй пороговый элемент, привод, преобразователь угоп - код, кодопреобразоватепь, преобраэоватепь ход - напржение, сумматор, третий пороговый эпемент, триггер, кпюч и устройство замены инструмента, выход первого порогового элемента соединен с вторым входом при-. вода, а вкод» с входом второго порогового эпемента, с выходом сравнивающего эпемента и с входом ограничитепя напря жений, подключенного выкодом к входу испопнительного двигатепя и к второму входу сумматора, входы бпока усипитепей подкпючены к соответствующим выходам лреобраэоватепя угоп — ход, а выхо ды - х соответствующим управляющим вкодам эпектроуцравпяемой коробки скоростей.

На чертеже изображена бпок-схема системы.

Система стабипнаации температуры резания содержит датчик 1 температуры, .усипнтепь 2, сравнивающий элемент 3, задатчнк 4 температуры, ограничитель

5 напряжения, испопнитепьный двигатепь

6, суммирующий Механизм 7, гпавный двигатель 8, эпектроуправпяемую короб-!

О

0 ку 9 скоростей, рабочий орган 10 станка, первый и второй пороговые эпементы 11 и 12, привод 13, преобразователь 14 угоп — код, бпок 1 5 усилитепей, сумматор 16, преобразователь 17 код - на-!

5 пряжение, кодообразоватепь 18, третий пороговый элемент 19, устройство 20 замены инструмента, триггер 21, ключ 22.

При испопьзовании системы ее вначапе настраивают, Настройке подвергаются 0 пороговые элементы 11, 12 и 19 и ограничитель 5 напряжения. Производят это спедующим обраэЬм. Н соответствии с вепнчиной степени регулирования скорости коробки 9 выбираю-. диапазоном регупи

25 рования скорости двигатеця 6. В соответствии с диапазоном по характеристике двигатепя 6 опредепяют максимапьно доцустимое напряжение его питания. Настраивают на это напряжение (со знаком

30 +" ипи со знаком - ) ограничитель 5 напряжения. Н результате напряжения на выходе ограничителя 5 напряжения rto абсолютной величине может быть меньше ипи равно напряжению настройки. Порого35 вые элементы 11 и 12 настраивают также на это напряжение, но при этом эпемент 11 настраивают на напряжение со энахом +», а элемент 12 - на напряжение со знаком -". Третий порого40 вый эпемент 19 настраивают на напряжение, соответствующее минимально допустимой скорости резания, выбираемой нз экономик -технологических соображений.

Работа системы происходит спедую4g. шим образом.

Сигнал от датчика 1 температуры в виде термо-ЭДС через усилитель 2 посту пает на первый вход эпемента 3, где. сравнивается с заданным значением сиг напа, попученного иэ задатчика 4 температуры. Напряжение, цропорционапьное разности температуры в зоне резания и заданной температуры, через ограничитепь

5 напряжения подается на двнгатепь 6

5 привода Рабочего оРгана 10. Скорости вращения двигатепей 6 и 8 апгебранчеоки суммируются механизмом 7 и передаются на ведущий вап эпектроуправпяемой коробки 9 скоростей. И зависимости от

z-4 с-

3 1024 того, какие муфты коробки включены, рабочий орган 10 станка (например шпиндель) вращается с опрецеленной скоростью, Включение той или иной комбинации муфт происходит слецующим образом.

При превышении сигналом на выходе срав1 некии плюсОВОй Величины BBGTpoIKH . ограничителя 5 напряжения срабатывает первый пороговый елеменг 11 и привод

13 преобразователя вращает преобраэова-ip тель угол - коц 14 в прямом направлении. Сигналы преобразователя, усиленные усилителями 15, 15, 15>, включают ту или иную комбинацию электромагнит ных муфт коробки 9 скоростей, изменяя ее передаточное отношение в сторону увеличения скорости рабочего органа 10, а слеаовательно, и в сторону роста темцературы резания, Этот процесс проиоходит цо тех пор, пока температура резания. не воэрастаег настолько, что сигнал с выхода елементц 3 уменьшится до величины, равной величине настройки ограничителя 5 напряжения. При этом цороговый алемент 11 выключается, пре- д образователь 14. останавливается, и в коробке 9 скоростей буцет включена требуемая комбинация муфт. Последнее, в сочетании с работой двигателя 6, обеспечит равенство заданной и фактической

30 температур. Второй пороговый элемент

12 срабатывает, когца сигнал, идущий с выхода алемента 3, сменит знак и достигнет величины равной минусовой величине настройки ограничителя 5 напряжений. При этом преобразователь 14 угол - коц вра1цается в обратную стороsy;, переключая муфты в обратной последовательности, уменьшая скорость резания, а следовательно, и температуру.

Так как с ростом износа инструмен. та температура резания начинает, возрастать, система стремится компенсировать ету тенденцию уменьшением ско. рости обработки. При опрецеленном износе инструмента процолжение работы этим инструментом может оказаться экономически неоправданным в связи с малой скоростью резания. Поэтому сигналы, изменяющиеся пропорционально изменению скорости, поступают на входы сумматора 16 с выхода преобразователя 14 угол - коц через коцопреобразовагель 18 и преобразователь 17 коц напряжение с выхоца ограничителя 5 напряжения, суммируются и при снижении скорости ре- 5 эания ниже допустимого уровня заставляют сработать третий пороговый элемент

19. При етом сигнал срабатывания пс878 4 рогового алемента 19 поступает íà триггер 21. Этот сигнал запоминается грит гером 21, перецается на первый вход ключа 22 и перец обработкой новой цегали по команце А поступает на устройстао 20 замены инструмента.

Расширение аиапаэона регулирования достигается слецующим образом. Диапазон регулирования скорости привоца, состоящего из механизма ступенчатого н беоступенчатого изменения скоростей, равен пРив ) с гце Э вЂ” циапазон изменения скорости привода при помощи механизма (системы) бесступенчатого изменения скоростей (в нашем случае — регулируемый цвигатель 6 постоянного тока);

Рс — циапазон изменения скорости привода при помощи механизма (системы) ступенчатого изме нения скоростей (в цанном случае - електроуправляемая коробка 9 скоростей).

Тогда расширение циапазона регулирования при использовании прецлагаемой системы по сравнению с известной равно

+5н с

ы>= —

>So гце I3S - диапазон регулирования скорости известной системы;

2, - циапаэон регулирования скорости предлагаемой системы.

В известной системе регулирование скорости двигателя постоянного тока осу ществляется изменением напряжения в цепи якоря прн постоянном моменте. И етом случае33 „=10. B прецлагаемой системе регулирование скорости цвигателя постоянного тока осуществляется иаьменСнием цоля цвигателя при постоянной мощности. Диапазон цакного регулирования DSÍ -4

Диапазон регулирования коробки скоростей множительной структуры определяется выражением гце (p — знаменатель геометрической прогрессии;

7. - число ступеней коробки скороогей.

Тогда для наиболее применяемых электроуправляемых коробок скоростей с

g =1,26; 2 9;

Рс = 1,26 6,3.

5 1024878 6

Предпагаемая система расширяет дна- рость резания в боиее широком диапазопаэон регупирования в не (практически в 2,5-3 раза превыша4 ° 6,3,, 5 ющем диапазон регупнрования базового

Ь вЂ” 2,52 раэа ° обьекта), а также обеспечивает работу

Таким образом, предпагаемая систе- З системы в предепах скоростей, обуслов ма стабипизадии температуры резания пенных требуеьаамн акономико-технологиимеет бопее широкие технопогические ческими усповиями, что обеспечивается возможности чем известная. Она позво- своевременной автоматической сменой пяет автоматически регупировать ско- инструмента.

Составитель В. Нефедов

Редактор В. Иванова Техред Л.Пекарь, . Корректор С. Шекмар

Заказ 4392/43 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Фнпиап ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4