Базров Б.М. - Основы технологии машиностроения (1042954), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Поскольку непосредственное измерение у во время обработки не представляется возможным, широкое распространение нашел косвенный метод. В качестве информации используют отклонения упругих перемещений звеньев технологической системы, силы резания или сс составляющих, крутящего момента, давления в цилиндре, потребляемой мощности, силы тока н других физических величин, связанных зависимостями с упругими перемещениями.
Главным условием получения высокой точности информации о у является наличие надежной и устойчивой зависимости мсждуу и физической величиной р, выбранной в качестве источника информации. Опыт показывает, что наилучшие результаты получаются, сслн в качестве источника информации выбирают упругие перемещения звеньев технологической системы или лсформацию специальной детали определенной жесткости, встраиваемой в технологическую систему. С помощью управления упругими перемещениями решаются следующие задачи повышения точности обработки: 1) уменьшение полей рассеяния погрешностей размеров, относительных поворотов и геометрических форм поверхностей в партии деталей: 2) уменьшение погрешностей размеров, относительных поворотов и геометрических форм поверхностей детали.
Воздействовать на величину упругих перемещений можно поразному. Наиболее часто в качестве параметра управления выступает характеристика, связанная с динамической настройкой технологической системы в соответствии с зависимостью Из этой зависимости следует, что параметром управления может быть подача, скорость резания, геометрия режущей части иис груме|и а и жесткость технологической системы. 490 ОСНОВЫ ДОСТИЖЕНИЯ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ Рис.
1.10.21. Фрезерный станок с системами автоматического управления пвднастройкой: 1 — юмерительнос устройство; 2 — задающее устройство; 3 — сравнивающее устройство; 4 — исполнительное устройство Управление упругими персмешсниями возможно и за счс~ изменения размера статическои настройки.
Например, при фрсзсровании для компенсапии возникшего упругого перемещения изменяют размеры статической на. стройки путем перемещения стола г с заготовкой на величину, равнун~ упругому перемещению, но с обратным знаком. Рассмотрим примеры систем автоматического управления упру гимн перемещениями при решении различных задач повышения точ ности обработки деталей на станках.
На рис. 1.10.21 показан блок системы автоматического управления упругими персмешениями вертикально-фрезсрного станка. Во врсмя фрсзерования в каждый момент фрезсрования, под действием многих факторов нарушается заданный закон относительного движсния фрезы и технологических баз заготовки. При фрезеровании доминирующим фактором очень часто являются упругие перемещения элементов технологической системы станка. Ста. билизируя упругие перемещения технологической системы, можно существенно повысить точность фрезерования как одной детали, так н партии деталей.
Поскольку непосредственное измерение относительного положения режущих кромок фрезы и технологических баз заготовки не представая ется возможным, так как зубья фрезы в это время режут металл, а техно логическими базами заготовка контактирует с приспособлением, остается путь косвенного измерения их положения. В связи с этим измерительное устройство 1 1рис.
1.10.21) контроли рует упругое перемещение одного из элементов технологической снсте мы — упругое перемещение гайки ходового винта относительно стола станка. Исследованиями установлено, что между упругими перемещениями гайки и погрешностью обработки из-за относительного упругого псрс- УПРАВЛЕНИЕ ХОДОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 491 мощения заготовки и фрсзы существует однозначная зависимость. Поэтому по упругому перемещению гайки можно судить об относительном упругом перемещении детали и фрсзы. Как известно, упругое перемещение сеть функция действующих сил и жссткости технологической системы.
Наибольшее влияние при фрсзсровании на всличину упругого перемещения оказывает сила резания. Учитывая это обстоятельство, в качестве управляющего воздействия (параметра управления) выбрана величина продольной подачи стола станка, которая входит в формулу силы резания. Работает система автоматического управления (САУ) следующим образом. Перед началом обработки с помощью соответствующего потснциомстра и прибора со шкалой, проградуированной в единицах измерения относительного упругого псрсмсшсния заготовки и фрсзы, задается уровень упругого перемещения (управлясмая величина), который САУ должна поддерживать в течение всего времени обработки.
Устройство 2 (рис. !. 10.2!), с помощью которого задается уровень упругого перемещения, называстся задатчиком, а значение залавасмой величины — уставкой, Уставка определяется из расчета обеспечения максимальной производитсльности обработки. Если уменьшить величину уставки, то лля сс обеспечения потребуется вести фрезсрованис с меньшей силой резания, Следовательно, будет меньше срсднсс значение продольной подачи за рабочий ход н увеличатся затраты машинного времени, поэтому стремятся уставку задавать как можно больше.
При этом в качестве ограничивающих факторов выступают прочность наиболсс слабого звена технологической системы, мощность привода, технологические ограничения и лр. С помощью другого потснциометра устанавливается ограничение максимального значения продольной подачи 5. Обычно в качестве ограничения о „при черновом фрсзсровании выступает максимально допустимая величина подачи на зуб Я„а при чистовом фрсзсровании — шероховатость обработанной поверхности. Минимальное значение минутной подачи, как правило, не ограничивается, что позволяст САУ выполнять роль предохранителя от перегрузок технологической системы.
После настройки САУ включается станок и начинается процесс фрсзсрования. В процессс фрсзсрования происходит непрерывное измерсние фактического значения упругого перемещения гайки, которое прсобразовывастся в электрический сигнал и, подаваемый на сравнивающее устройство 3. На вход сравнивающего устройства от задатчика поступает сигнал и„, пропорционазьный заланному значению упругого перемещения гайки. Сигналы н, н л„алгсбраически 492 ОСНОВЫ ДОСТИЖЕНИЯ КАНЕВ ГВЛ ИЗ! ОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕ/1ИЯ суммируются.
Если окажется, что они нс равны, то на выходе сравни вающсго устройства появится сигнал рассогласования из соответствую щего знака, равный их разности. Сигнал и поступает на исполнительное устройство 4, представляюшсс в данном примере привод подачи, и изме ияст всличину продольной подачи !при этом знак рассогласования опре дсляст увеличение или уменьшение продольной подачи).
Величина пола. чи будет изменяться до тех пор, пока рассогласование ие уменьшится до допустимого значения. Описанная САУ, стабилизируя относительное упругое псрсмсщсиис, тем самым стабилизирует размер относительного положсния режу щих кромок фрсзы и технологических баз заготовки в каждый момен~ обработки, а следовательно, повышается и точность фрезсрованных деталей Качество решения задачи повышсния точности обработки во многом зависит от выбранного параметра управления упругими псрсмещсниями Наиболее часто в качестве параметра управления выбирают подачу 5 Это объясняется большим влиянием 5 иа силу резания (при незначитель ном изменении 5 значительно изменяется сила резания) и простотой тех нического решения изменения 5', Однако с изменением 5 изменяется шс роховатость получасмой поверхности и колеблется основное технологи чсскос время обработки.
Все это накладываст ограничение на диапазон изменения 5. Поэтому наибольший эффект получается, когда в системс управления применяется комбинация параметров управления. В качестве примера такого решения рассмотрим систему управления упругими пс рсмсшсниями токарно-винторезного станка. На рис. 1.10.22 показана блок-схема САУ упругими псрсмсшсниямп посредством измсисння величины продольной подачи 5 на оборот зато товки и жесткости технологической системы.
Блок-схема САУ содержи ~ два контура управления: первый стабилизирует упругое псрсмсшсннс путем регулирования 5, а второй — изменяет величину упругого псрсмс щения посредством изменения по программе жссткости упругого элс мента одного из звеньев размерной цепи, замыкающим звеном которои является расстояние между осью центровых отверстий заготовки и вср шиной рсзаа. Первый контур САУ работает следующим образом. В процессе об работки с помощью динамометричсского узла ДУ измеряется радиальная составляющая Р, силы резания, на выходе ДУ появляется сигнал иь про порциональный всличинс Р„и поступает на сравнивающее устройств СУ1, где алгсбраичсски суммируется с им поступающим с задающс~ устройства ЗУ и пропорциональным заданной величине Р УПРАВЛЕНИЕ ХОДОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 493 аараптная сдязо Рнс.
1.10.22. Блок-схема двухконтурной САУ упругннн перемещениями токарного станка: ДУ вЂ” линамомстрнческий узел; СУ! н СУ2 — сравннвмощие устройства; ЗУ- задающее устройство; ИМ/ н ИМ2 — нсполннтсльныс механизмы; ИУ- программное устройство В случае разницы между и, и и„на выходе СУ1 появляется сигнал рассогласования и который подастся на исполнительный механизм ИМ1, представляющий собой электромашинный усилитель ЭМУ и электродвигатель постоянного тока привода продольной подачи.
Сигнал ип усиленный с помощью ЭМУ, изменяет скорость вращения ротора электродвигателя и как следствие величину Я, в сторону сокращения сигнала иь Изменение 5 происходит до тех пор, пока сигнал и1 станет равным сигналу ие, а это означает, что фактическая Р,, стала равной заданной Р, . те В задачу второго контура САУ входит изменение жесткости ь технологической системы по заданной программе по пути продольного перемещения резца во время обработки. Изменение~, осуществляется посредством изменения жесткости 1р регулируемого звена. Программное управление жесткостью происходит следующим образом: с программного устройства ПУ поступает сигнал иь пропорциональный величине гм которая обеспечивает требуемые значения ь технологической системе по координате х перемещения резца вдоль оси заготовки.
Сигнал из через сравнивающее СУ2 поступает на ИМ2, с помощью которого изменяется величина 1р на нужную величину. Полученное значение /р контролируется датчиком положения, с которого сигнал и4 по каналу обратной связи поступает на СУ2. гле сравнивается с заданным нз. В случае их несовпадения появляется сигнал н,, 494 ОСНОВЫ ДОСТИЖЕНИЯ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ который поступает на ИМ2 и изменяет величину !а так, чтобы она была равна требуемому значению. В рассматриваемой САУ блоки ДУ и ИМ2 совмещены в одном устройстве, схема которого приведена на рис.
!.10.23. Динамометрический узел прсдставляст собой верхнюю часть суппорта. Ото жс устройство используется как ИМ2 для регулированияугн Во время обработки с этим суппортом действие радиальной состав. ляющей силы резания передавалось через резец 1, лежащий на роликах. на упругий элемент 2, выполненный в виде плоской пружины, свободно лежащей на двух опорах. Опорами являлись гайки 3 с правой и левой резьбой, через которые проходил винт 4 тоже соответственно с правой и левой резьбой. Возникающий под действием силы Ру прогиб упругого элемента 2 измеряется индуктивным датчиком 6 и преобразовывается в электрический сигнал и~ и подается на СУ1, т.е. работает как ДУ Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
