Способ управления фрезерным станком

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1224134 д114 В 23 Q 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРГТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3715178/25-08 (22) 03.02.84 (46) 15.04.86. Бюл. № 14 (71) Ордена Трудового Красного Знамени

Вильнюсский станкостроительный завод

«Жальгирис» (72) П. А. Ратомский (53) 621.91 (088.8) (56) Адаптивное управление станками./

Под ред. Б. С. Балакшина, М.: Машиностроение, 1973, с. 561 — 576. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ФРЕЗЕРНЫМ СТАНКОМ, на котором при обработке осуществляют подвод фрезы к заготовке на ускоренной подаче, врезание в заготовку с заданной подачей врезания, фрезерование с рабочей подачей на участке установившегося резания с заданной нормальной к обрабатываемой поверхности силой резания, величину которой измеряют в процессе обработки и стабилизируют путем управления режимами обработки при заданной погрешности формы детали, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности обработки, предварительно экспериментальным путем определяют зависимость погрешности формы детали от нормальной силы резания, действующей при врезании фрезы в заготовку, для заданной погрешности формы детали определяют величину нормальной силы резания для этапа врезания и определяют ее отношение к силе резания, действующей на участке установившегося резания, и пропорционально полученному отношению определяют значение мгновенной ширины фрезерования и величины х; перемещения заготовки относительно фрезы, экспериментальным путем определяют быстродействие T„ системы управления станка и коэффициент К„учитывающий изменение силы резания из-за биения зубьев фрезы, который определяют через отношение силы резания, измеренной при заданных режимах обработки и биении фрезы, к силе резания измеренной, при тех же режимах, и эталонной величине биения фрезы, а подачу на врезание S-p устанавливают из соотношения

60.х;

T„ К, 1224134

Изобретение относится к обработке резанием и может быть использовано при фрезеровании на станках с регулируемыми приводами подач.

Целью изобретения является упрощение и повышение точности обработки.

На фиг. 1 показана схема врезания фрезы в заготовку; на фиг. 2 — график изменения подачи; на фиг. 3 — блок-схема системы управления станком.

Схема врезания (фиг. 1) фрезы 1 в заготовку 2 и блок-схема (фиг. 3), реализующая способ, состоит из револьвера 3, установленного непосредственно на ходовом винте стола станка (не показаны). Револьвер 3 электрически связан со схемой преобразоватеЛя 4, которая в свою очередь связана с блоком 5 цифровой индикации, блоком 6 программируемой координаты и схемой 7 сравнения.

Блок 5 цифровой индикации связывают с блоком электроавтоматики 8, а схему сравнения 7 — с блоком 9 управления приводом 10 подач. На блок 9 управления приводом 10 подают сигнал V от задатчика 11 стабилизации, сигнал V3 от задатчика 12 ускоренного хода и сигнал Uq от задатчика 13 подачи на врезание. Информацию о процессе резания 14 контролируют датчиком 15 и подают в блок 16 стабилизации, например, мощности на резание.

Способ реализуется следующим образом.

Определяют величину динамической составляющей силы резания Ро из предварительно экспериментально полученной для принятого станка или группы станков математически обработанной корреляционной связи между величиной погрешности формы

Л и силой Ро. Как правило, вследствие наличия зазоров в подвижных соединениях, сил трения и др. эта зависимость нелинейна и может быть представлена, например, для станков 6TI0, 6Т80Ш, 6Т12 и СТ12Ш в виде параболы Л = о + Х» Po + b2Poî. Следовательно, оперируя значением погрешности формы Л, из этого выражения, подставив значение Л, находят величину динамической составляющей Ро.

Значение силы Ро р, действующей на участке установившегося резания, в направлении, нормальном к обработанной поверхности, рассчитывают по формулам теории резания р р, С 1" S", Â" -Z.К, D»" п "Р для номинальных значений элементов режима резания; t —; S.-, — подачи на зуб;  — ширины фрезерования;

z —; D — диаметра фрезы; n — частоты вращения фрезы; С, хр, ур Uð яр Wð Кр и К вЂ” справочные постоянные.

Далее определяют безразмерный коэффициент (f), равный отношению составляю5

10 щей силы резания Ро к величине: ы резания Ро.р. (f = Ро/Рр.р). Находят мгновенное значение ширины фрезерования В; =

= В,„ f, т. е. величину, которую используют для определения перемещения х; заготовки с учетом формы заготовки под зубом фрезы (фиг. 1). Затем по величине х; с учетом биения зубьев фрезы К, и быстродействия

Т„ системы регулирования находят подачу на врезание Я.р, которую определяют по зависимости

60-х;

Т, К, Быстродействие Т„учитывается по той причине, что с момента касания фрезы с заготовкой до момента отработки возмущающего воздействия стол должен перемещаться на определенной подаче S.p, величина которой (при принятой глубине) не должна вызывать (определять) действующую силу Ро, большую чем сила Ро, определяющая допустимую .чертежом погрешность обработки.

Такая сила Ро при перемещении заготовки х, под зубом фрезы достигается в точке, соответствующей значению ширины фрезерования В;, которая с высокой степенью до2S стоверности может быть отработана автоматической системой управления только после окончания переходного процесса, т. е. за время Т„. Следовательно, в силу запаздывания в отработке возмущающего воздействия неучет значений Т. не позволит опреО делить неизвестную переменную (подачу на врезание S.p), так как величны х;, T„ и S p связаны зависимостью: за время T„ заготовка может перемещаться только на величину х;, которая определяет значение

В;, а следовательно, и силу Po, .за минуту (60 с) — на величину минутной подачи.

Способ определения коэффициента К„ учитывающего изменение составляющей силы Ро при врезании от биения зубьев фрезы, заключается в следующем.

При помощи, например, динамометрического стола для измерений составляющих силы резания, подключенного к записывающему прибору (например, самопишущему прибору марки Н327-3) и установленного на столе станка, выполняют фрезерование

4> и оценку величины составляющей Ро при врезании на одной из ступеней подач и постоянных прочих значениях элементов режимов резания, обрабатывая установленную на динамометрическом столе заготовку фрезами, имеющими биение режущих зубьев, находящихся, например, в интервале е; =

= 30 — 70 мкм. Интервал биения режущих зубьев принимают из условий класса точности станка (погрешности изготовления конусного отверстия шпинделя), погрешнос5 ти оправки, на которой установлена фреза, и непосредственно величины допускаемого поля допуска на биение режущих зубьев фрезы, что в сумме составляет величину е;.

1224134 впуск.

Затем устанавливают следующее значение подачи на врезание и вновь обрабатывают заготовку теми же фрезами, оценивая составляющую силу Ро. После обработки на

10 — 12 ступенях подач врезания и десятикратном повторении опытов для быстроты определения -К, строят зависимость коэффициента К,—

Ро (пои в ) 30 мкм)

- от биения

Ро (при e; = 30 мкм) зубьев фрезы в; для принятых значений подач врезания, скорости резания, типа фрезы и обрабатываемого материала. При этом за эталонное значение силы Ро, принимают такое значение, которое получается при врезании на принятой подаче и скорости резания для принятой фрезы, имеющей биение зубьев, не превышающее 30 мкм, т. е. Ро (при в; =

= 30 мкм), а за ожидаемое — такое значение Рц, которое получается при фрезеровании на тех же условиях фрезой с биением зубьев в1= 40, 50, 60 или 70 мкм, т. е. Ро (при

ai ) 30 мкм). Изменяют скорость резания, оставляя постоянными остальные параметры элементов режима резания, и вновь тем же способом определяют зависимость коэффициента К, от биения зубьев е;. Затем последовательно изменяют обрабатываемый материал и тип фрезы, оставляя постоянными остальные параметры элементов режима резания и определяют зависимости коэффициента К, от биения в; зубьев фрезы при принятых условиях. Значения коэффициентов К, при обработке стали 45 ГОСТ 1050-74 фрезой 2214-0001-60 1 — Т5К10 ГОСТ 852969 на станках, имеющих жесткость j = 2,5—

3,3 кг/мкм, находятся в интервале 1 — 1,65 при изменении биения зубьев фрезы 0,03—

0,11 мм.

При обработке деталь (фиг. 1) устанавливают на столе станка (не показан) на некотором расстоянии, равном Q + f от фрезы.

Величину расстояния fo используют в качестве программируемой координаты и задают при помощи блока 6 (фиг. 3) в виде значения

Np. Значение (Ssp) используют в качестве уставки с уровнем напряжения (Бз) и задают задатчиком 13 подачи на врезание. Величину ускоренной подачи (Svc ), на которой испол10

40 нительный орган (стол станка) проходит расстояние fo, задают задатчиком 12 в виде уровня напряжения Uq, а значение скорости рабочей подачи (Sp.a) — задатчиком 17 в виде уровня напряжения рассчитанной (рабочей подачи) при номинальных значениях элементов режима резания. При пуске станка блок электроавтоматики включает привод главного движения (не пЬказан) и привод подач, который перемещает стол станка и установленную на нем деталь на ускоренной подаче S-p.

При движении детали к фрезе текущую информацию о координате перемещения N; контролируют резольвером 3, связанным с валом привода 10. Сигнал N; текущей информации с резольвера 3 подают на схему преобразователя 4 для усиления и преобразования и далее на блок 5 цифровой индикации и схему сравнения 7 с уровнем No сигнала программируемой координаты в блоке 6. При достижении сигналом N; уровня сигнала No столом станка пройдено на ускоренной подаче S расстояние о, воздействуют на блок 9 управления приводом 10 сигналом ЛБь поступающим со схемы сравнения 7, отключают задатчик 12 ускоренного хода, отменяя уровень напряжения U, и разрешают прохождение уровня напряжения

Ug с задатчика 13 подачи на врезание (Sâp) на блок 9 управления приводом, обеспечивая при этом изменение частоты Лв привода 10 при подаче на него управляющего напряжения AU и перемещения детали на величину Ei. При врезании фрезы в деталь (деталь проходит под фрезой расстояние х;) отключают при помощи блока 9 управления приводом 10 задатчик 13 подачи на врезание, включают задатчик 17 стабилизации и подают на блок 16 стабилизации мощности резания уровень сигнала Vp о мощности процесса резания 14, которую измеряют датчиком 15 и сравнивают с уровнем сигнала поступающим с задатчика стабилизации 17. При изменении уровня сигнала U происходит соответствующее изменение величины рабочей подачи (Sp.а) в процессе резания путем подачи на привод управляющего уровня напряжения.

1224134

Составитель В. Алексеенко

Редактор А. Гулько Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

За каз 1873/15 Тираж 826 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4