Белов М.П. - Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов (1249706), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Техническая реализация режима стабилизации скорости и, заключается в формировании дополнительного воздействия на блок управления БУ1 (осуществляющего стабилизацию частоты ы ), пропорционального поперечной подаче Ю! суппорта. Так как а, = = ы г = сопз1, то частота о обратно пропорциональна текущему радиусу г. А так как г и 1/Я! то ы и Яь Аналогично происходит стабилизация скорости шлифования (резания) в шлифовальных станках при изменении диаметра шлифовального круга И„в процессе изменения частоты вращения шпинделя ы . Функциональная схема системы управления главным приводом с электродвигателем М4 вращения шпинделя с шлифовальным кругом 3, приводами подач Яь Я, двухкоординатного стола 1, Ю~ бабки 4 показана на рис.
4.28. При плоском шлифовании детали 2 уменьшение диаметра Н„ не приводит к уменьшению глубины шлифования, так как она поддерживается приводом подачи Яь Уменьшение Н„приводит к уменьшению скорости резания, если ы =сопзц Для обеспечения условия о = сопз1 в блок управления ВУ4 вводится информация о текущем значении с'„/2 и в соответствии с этим обеспечивается постоянство скорости и, = ы Н„/2 = сонат в процессе увеличения частоты а . Системы стабилизации мощно- л нв ети и усилия резания. Управление и О щ н о с т ь ю Р р и ус ил и е м Р р р е л зания осуществляется с помощью электроприводов шпинделя и по- пв дач (ЭПШ и ЭПП) (рис. 4.29) при изменении глубины резания л и свойств материала (твердости материала НВ). Стабилизируя мощность резания, следует иметь Я.
НЭ в виду, что Р, = Г,и,. Если осу-,, Р, ществляется стабилйзация скоро- РМ ~~~~ + ВД сти ир, то выполнить условие Р, = = сопзг можно соблюдением условия Рр — †сон Таким образом, Рис. 4.29 стабилизируя переменные и, и Г„при изменении переменных Ь и НВ, можно считать, что стабйлизируем и сам процесс резания (ПР). Автоматическая стабилизация мощности (усилия) резания возможна, если применить нелинейную обратную связь, действие которой начинается после превышения мощностью некоторого значения Р„, соответствующего рабочему режиму резания. При условии Р, >Р„на выходе нелинейного элемента НЭ и регулятора мощности РМ появляется сигнал коррекции Я„, уменьшающий подачу Ятак, чтобы Р, = сопзн Регулятор мощности обеспечивает требуемую динамику йроцесса стабилизации. Нелинейную коррекцию подачи удобно выполнять по усилию Г„которое может быть получено с помощью блока деления БД, реализующего зависимость Г, Рр/лр Непосредственно измерять мощность или усилие резания сложйо, поэтому применяют косвенные оценки по мощности электропривода шпинделя Р, и значению потерь в двигателе ЬР, и передаточном механизме ЬР„„; Р, = Р, — ЬР, — ЬР„„.
Потери йР, и оР„„можно учитывать разнымй способами, в том числе по эмпирическим формулам с учетом значений тока и частоты вращения электродвигателя. Их доля существенна, когда металлообработка происходит при малых усилиях резания. Но в этом случае нет опасности появления чрезмерных значений Р,, нарушающих нормальный ход процесса резания. При больших значениях усилий резания можно пренебречь потерями и считать, что Р, = Р Функциональная схема системы стабилизации мощности резания показана на рис. 4.30. Электропривод шпинделя выполнен на базе асинхронного электродвигателя М!, управляемого от преобразователя частоты ПЧ, и имеет главную обратную связь по скорости резания лр.
Датчик скорости резания ДСР формирует информацию по частоте вращения шпинделя еэ и радиусу обработ- 267 ки г,~. Управление М! может быть выполнено, в частности, по схеме частотно-токового управления. Датчик мощности ДМ измеряет активную мощность привода и с учетом потерь формирует сигнал ир, пропорциональный мощности резания. Схема датчика Р' мощности подробно рассмотрена в [1!. Электропривод подач выполнен на базе электродвигателя постоянного тока М2, управляемого по напряжению якоря от управляемого преобразователя УП.
В зависимости от режима работы привода подач сигнал коррекции из„может быть подан на вход регулятора положения или скорости. Стабилизация мощности осуществляется двумя сепаратными системами, взаимосвязанными процессом резания. Выбор регуляторов мощности, скорости резания, положения, скорости и тока привода подач и расчет их параметров могут быть выполнены на основании структурной схемы системы стабилизации (рис. 4.31). В сепаратной системе стабилизации скорости и„не показан контур стабилизации потока двигателя, а электромагнитные процессы отражены в виде эквивалентного инерционного звена с передаточной функцией К„/(Т,„р + 1), где й,„, Т,„— соответственно коэффициент и постоянная времени электромагнитного контура.
В сепаратной системе стабилизации мощности рассматривается режим с постоянной подачей Я' (мм/об или мм/мин), поэтому корректирующий сигнал из„поступает на вход регулятора скорости. Процесс резания характеризуется передаточной функцией Н,(р) = = Р,(р)/Х'(р) = И„~(Т,р + 1), где К„Т, — соответственно коэффициент и постоянная времени резания.
В соответствии с эмпирической формулой /ср СрРрЮ~~' ', где С„п, у, — соответственно коэффициент и показатели степени, зависящие от вида обработки, материала инструмента и детали. Постоянная Т, = 2я/ы . Изменение глубины резания и твердости материала детали отражено в виде эквивалентного возмущения Р;,. Настройка контуров управления выполняется по типовым динамическим характеристикам и зависит от интенсивности, возмущений М,ь М„, Г.. В частности, регуляторы РП, РС могут быть П-регуляторами, а РТ и РМ вЂ” ПИ-регуляторами.
Для ПИ-регулятора мощности с передаточной функцией И'рм(р) = ~рм(трмр+1)/трмр настройка параметров выполняется из условий оптимизации системы стабилизации мощности по модулю. Тогда тгм — — Тр, а !)гм = Тв/2Т„гlсд~сггспмг1гдм)~р, где Т„р,— малая некомпенсируемая постоянная времени контура регулирования мощности. Датчик мощности рассматривается как инерционное звено Н'дм(р) = (гдм /(Тдм р+ 1), где кдм, Тдм — соответственно коэффициент и постоянная времени датчика мощности. Расчет параметров остальных регуляторов очевиден. Если в качестве двигателя главного движения используется двигатель постоянного тока, то не нужно измерять мощность, Можно использовать информацию о токе якоря двигателя гь и с учетом 268 значений г„вычислить значение Г,. Полагая справедливым Р, = = Р и учитывая, что Р, = с,Г„Р, = о!М;, М; = с„~мг!, и, = = о!г,6 (где ы;, М', — частота вращения и электромагнитный момент привода, приведенные к месту резания; с»н (»! — постоянная двигателя и коэффициент редукции передаточного механизма), имеем Г, = с„с„с!/г,а.
Усилие резания пропорционально частному от деления значения тока якоря двигателя на текушее значение радиуса обработки. Если в приводе главного движения реализуется система двухзонного управления скоростью двигателя при изменении потока Ф, = уаг, то Гр = с,~р!Ф,~',/г„. Функциональная схема системы стабилизации мощности (усилия) резания с приводом постоянного тока показана на рис.
4.32, где СУЭП вЂ” система управления электроприводом подачи, БУ— блок управления электроприводом шпинделя. Настройка этой системы выполняется аналогично настройке предыдущей системы. Система стабилизации упругих деформаций, аозникапицих в зоне резания. Поскольку система «станок — приспособление — инструмент — деталь» представляет собой многомассовую упругую механическую систему, то в процессе резания могут возникнуть резонансные колебания с большой амплитудой. Такие колебания, особенно проявляющиеся на малых частотах, существенно влияют на качество металлообработки. Не изменяя собственных частот колебаний, можно существенно уменьшить амплитуду колебаний частоты возмущающих воздействий, если сместить эти частоты относительно собственных частот колебаний, что выполнимо в результате изменения скорости резания ср и скорости подачи Х.' Типовая система стабилизации мопшоетн н упругих деформаций станка.
Применительно к тяжелым фрезерным станкам осуществляется автоматическое поддержание задаваемой мощности резания Р„путем изменения минутной подачи стола или бабки Я„, ограничивающей амплитуду вибраций станка А в допустимых пределах с помощью воздействий на подачу.
На функциональной схе! ! ! ! ! СУЭП!! ! ! ОВМ1 Рис. 4.32 270 Рис. 4.33 ме системы (рис. 4.33) обозначены: ДМ, ДК вЂ” соответственно датчики мощности и колебаний; УДМ, УДК вЂ” соответственно усилители датчиков мощности и колебаний„'БЗ, БЗУ, БКР, БР— блоки соответственно задания, запоминающих устройств, контроля режимов, регулирования; ПФ1, ПФ2 — полосовые фильтры; ЭПШ, ЭПП вЂ” злектроприводы шринделя и подач.
Система стабилизации реализует алгоритм: Рр = сонм; а = сопз1; Ю„= тат, (4.40) 5„„<5„<Я„,,е„; А< А (4.41) где Я„,„, ߄— минимально и максимально допустимые минутные подачи; А,„— максимально допустимая амплитуда вибраций, А =А,.
Система обеспечивает автоматическую компенсацию потерь холостого хода главного привода, прохождение на быстром ходу участков без резания и автоматическое форсирование снижения минутной подачи при врезании в изделие. Ограничение амплитуды вибраций станка выполняется в диапазоне резонансных частот от 10 до 100 Гц; диапазон изменения уставки допустимой амплитуды вибраций 1: 10. Стабилизирующая мощность задается от 0,1 до 1,2 номинального значения на пульте управления станком. 4.4.5. Влияние погрешностей следящих электроприводов на качество металлообработки Основными показателями качества металлообработки на станках являются точность и шероховатость обработанных деталей. Точность определяется оценками соответствия размеров и формы де- 271 Уо Уо У) х, хо х 0 Рис. 4.34 х, хо талей заданным значениям, шероховатость — разностью между максимальными и минимальными высотами кривой сечения обработанной поверхности.
Отклонения от заданных нормированных значений точности и шероховатости возникают из-за кинематических погрешностей станка, упругих деформаций в механической системе «станок — приспособление — инструмент — деталь», возмущений систем управления в виде изменений сил и моментов сопротивлений, возникающих при движении главного привода и приводов подач, изменений усилий резания и подач из-за неоднородности обрабатываемого материала и изменения качества инструмента, недостаточного быстродействия, неоптимальности настройки регуляторов систем управления движением механизмов станка.
Имеются нормированные степени точности с оценками предельных отклонений поверхностей обработанных деталей от заданных значений. Они различаются по виду обработки и интервалам номинальных размеров (длнн, диаметров) деталей. При обработке плоскостей и прямых принимаются следующие интервалы номинальных длин (мм): до 10; 10... 25; 25 ... 60; 60 ... 160; 160... 400; 400...1000; 1000...2500; 2500...6300; 6300...10000. При обработке цилиндрических поверхностей интервалы номинальных диаметров (мм) следующие: до 6; 6...18; 18...50; 50...120; 120...260; 260...500; 500...800; 800...1250; 1250...2000.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
