Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.2 (830967), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Сигнал рассогласования (отклоненне от перпендикулярности) подается в систему регистрации и обработки 5 и в систему управления тепловым полем 4„Эта система включает на некоторый период полупроводниковые элементы 3 типа «Пельтье»,,которые в зависимости от направления тока могут агагревать или охлаждать данный участок корпуса шпиндельной бабки, создавая такую направленность теплового поля, ко- 113 торая позволит ограничивать положение оси шпинделя в заданных пределах.
Такие системы обладают существенной инерционностью при обработке сигнала, однако она допустима, поскольку происходит управление процессами, протекающими со средней скоростью. При управлении процессами, протекающими с высокой скоростью, например вибрациями станка, применяют системы (как подсистемы адаптивного управления станком), которые непосредственно реагируют на уровень вибраций. Обычно главным источником динамических процессов, протекающих в станке, является шпиндельный узел. Имеются системы, например, во фрезерных станках с адаптивным управлением, в которых опоры шпинделя оснащаются пьезодатчиком, уровень сигналов которого зависит от интенсивности вибрации шпиндельного узла.
Эти сигналы усиливаются и используются для корректировки подачи или изменения частоты вращения шпинделя, чтобы обеспечить выход станка из зоны неустойчивого резания. При разработке систем управления точностью обработки необходимо, в первую очередь, ориентироваться на применение сравнительно простых систем, не связанных с конструктивными изменениями станка.
Введение управляющих воздействий целесообразно осуществлять через систему ЧПУ станка. Для подналадки положения инструмента или заготовки желательно использовать существующие исполнительные механизмы станка. Применяют системы управления точностью следующих основных типов: 1) системы, в которых значения коррекции находятся постоянно в памяти системы ЧПУ.
В этом случае возможна компенсация систематических погрешностей станка (например, вследствие неточности изготовления направляющих), но невозможен учет дисперсии характеристик станка в связи с его работой на различных режимах. Информация, которая необходима для формирования программы с корректирующими воздействиями, должна быть получена при специальных испытаниях каждого экземпляра станка.
Эффективность применения такой системы зависит от соотношения систематических и случайных составляющих выходных параметров станка, определяющих его точность; 2) системы, в которых коррекция управляющих воздействий не постоянна, а учитывает реальные условия работы станка, т. е. дисперсию его характеристик. Сигнал обратной связи для учета состояния станка поступает в систему программного управления от датчиков, измеряющих соответствующие параметры станка. Наибольшей прос. тотой и работоспособностью обладают те системы, в которых используются более простые и надежные датчики, например измеряющие не положение узлов, а косвенные величины (в первую очередь температуру).
Для эффективного использования таких систем и для разработки соответствующего программного обеспечения необходимо проводить специальные испытания станка для получения информации о его выходных параметрах и о соотношении систематических и случайных погрешностей. При этом надо оценить взаимосвязь выходных параметров станка и температурных полей при различных режимах работы станка, определить наиболее информативные источники для сигналов обратной связи, определить число датчиков и осуществить, решение ряда других задач; 114 3) системы управления точностью обработки, в которых используют не только датчики обратной связи, но и специальные корректирующие (исполнительные) механизмы.
В этом случае расчет или специальные испытания должны определить число исполнительных механизмов, требуемые точность и частоту подналадочных импульсов, распределение подналадочных воздействий между исполнительными механизмами перемещений станка и др. Эти системы обладают большей сложностью, чем системы первых двух типов, но они, как правило, более эффективны, особенно если необходимо восстанавливать начальное взаимное положение формообразующих узлов станка и если установлены высокие требования к точности обработки. Ниже рассмотрены примеры автоматизированных систем, предназначенных для управления точностью обработки с регулированием параметров станка для поддержания заданного уровня качества. 9.2.
Механизмы и системы обеспечения точности положения и траектории движения рабочих органов станка Обработка заготовок на металлорежущих станках с ЧПУ, на которых применяют механизмы и системы автоматической компенсации их погрешностей, производится по управляющей программе благодаря от- о, 1 носительному перемещению в систе- т ме координат ОХИ (рис. 9.6) рабо- т чего органа 1 (например, шпиндельной бабки) с режущим инструмен- х х,' г том 2, установленным и закрепленным с помощью оправки 1 в шпинделе станка, и рабочего органа 11 (стола) с заготовкой 4, установленной и зал и крепленной в приспособлении 3. Исходя из этого погрешность изгог и и товления детали вследствие наличия собственных погрешностей элементов р технологической системы (станок— х инструмент — приспособление — заготовка) и внешних воздействий (см.
подразд. 9.1) будет выражаться относительным отклонением положения и траектории движения инструмента и заготовки от заданных управляющей программой и в общем виде равна 6 Рис. 9.6. Схема обработки заготовки на многоцелевом станке вертикальной КОМПОНОВКА 6=ба(бв!)+ба [ба(брц)1. (9. 1) где 0„— погрешность резцедержавки (оправки) и режущего инструмента; Ьр! и Ьрц — погрешности рабочих органов. несущих соответственно режущий инструмент и приспособление с заготовкой; б, и б„— соответственно погрешность заготовки и цриспособления для базирования и крепления заготовки. Для повышения точности изготовления деталей необходимо постоянно обеспечивать как минимальное взаимное отклонение систем координат О,Х,У!2!, ОПХцУ 1Ец, и О;Х;1"!Л1, О!!Х;,УцЕ!и О" Х" У' Е", так и их отклонения относительно единой системы ц ц и ц' координат ОХИ.
При этом рекомендуется в первую очередь проводить сокращение и стабилизацию погрешностей рабочих органов 1 и П станка, которые являются базовыми элементами, несущими режущий инбтрумент и заготовку. В этом случае б =б.+б, (й„). (9.2) Получив скорректированные положения базовых систем координат О~Х~У~Х~ и ОпХпУпЕи, можно перейти к последующей компенсации погрешностей режущего инструмента, приспособления, а затем и заготовки.
Один нз способов повышения точности обработки — рациональная компоновка и конструкция всех элементов технологической системы (с точки зрения точности их геометрических параметров, жесткости, виброустойчивости, теплоустойчивости, износостойкостн), точные их изготовление и сборка, а также последующая правильная эксплуатация (наладка, техническое обслуживание, ремонт, условия эксплуатации и др.). Однако эти мероприятия лимитированы допустимыми экономическими затратами и обеспечивают в основном повышение начальной точности, часто не гарантируя длительного сохранения этой точности в процессе эксплуатации. Второй способ, который сейчас начинает широко использоваться благодаря применению современных устройств ЧПУ н измерительных средств, — автоматическая компенсация имеющихся погрешностей станка путем уменьшения и стабилизации их линейных и угловых пространственных отклонений, а в более общем случае — управление точностью обработки на станках с ЧПУ, когда компенсируются погрешности всех элементов технологической системы.
Автоматическая компенсация погрешностей станка с ЧПУ заключается в суммировании информации о формообразовании детали с информацией о компенснруемых погрешностях станка. Компенсация может производиться следующими способами: воздействием на управляющую программу; воздействием на управляющие сигналы, формируемые устройством ЧПУ и передаваемые на приводы подач рабочих органов станка; воздействием на следящий привод подач рабочих органов путем изменения их передаточных функций; введением в станок специальных компенсирующих элементов или исполнительных устройств с микроприводами н последующим воздействием на них. По принципу управления различают следующие способы компенсации погрешностей: предыскажение управляющей программы обработки; введение корректирующих воздействий (путем введения корректирующих и компенсирующих элементов и связей); программный способ компенсации погрешностей.
В первых двух случаях управление процессом компенсации явно не выражено. Оно осуществляется по жестко заданным алгоритмам (комаидами управляющей программы или аппаратно). Под программными способами компенсации погрешностей понимают способы, основанные на управлении процессом компенсации погрешностей по заданной программе, который осуществляется, как правило, системой ЧПУ. Принцип задания закона компенсации погрешностей посредством программы, записанной на каком-либо про- граммоносителе, известен давно (например, применение механических коррекционных линеек). Однако возможность широкого использования программ компенсации при автоматическом управлении процессом компенсации погрешностей появилась только с развитием и внедрением современных систем ЧПУ, построенных на базе микроЭВМ с большим объемом памяти.
Современные системы ЧПУ позволяют записать в память программы коррекции погрешностей геометрических параметров станка, погрешностей, вызываемых зазорами в механизмах привода подач, упругим н тепловым деформированнем. Компенсация погрешностей программным способом может осуществляться следующим образом: 1) путем использования имеющихся в станке следящих приводов подачи его рабочих органов; 2) с помощью дополнительно вводимых исполнительных устройств (иапример, микроприводов), прямо нлн косвенно влияющих на формообразование поверхности детали. В первом случае управление процессом компенсации выполняется путем воздействия на управляющие сигналы, формируемые системой ЧПУ и поступающие на приводы подач рабочих органов (путем коррекции управляющих сигналов).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
