металло и автоматы (841805), страница 116
Текст из файла (страница 116)
стемы из-за колебания припуска, твер:: дости заготовок и других факторов, :: которые являются случайными н не могут быть учтены заранее при составлении программы управления (см. рис. :.'. 308, в). На основе получаемой информации ;:: о текущем состоянии процесса обра:.. ботки СПСУ, увеличивая или умень' шая съем металла с заготовки путем ' соответствующего изменения скорости : резания и подачи, поддерживает по:: стоянным какой-либо заданный пара- метр процесса обработки (например, силу резания) или обеспечивает получение оптимальных значений таких критериев, как точность обработки, производительность или себестоимость обработки.
Основой для построения СПСУ является математическая модель управляемого процесса обработки, представляющая совокупность критерия оптимальности и технических ограничений. Технические ограничения задаются с учетом состояния и конструкции станка, форм и точности детали, конструкции режущего инструмента и других исходных данных. К основным техническим ограничениям относятся прочность и жесткость режущего инструмента и устройств станка, мощность привода главного движения, сила зажима детали, тепловые деформации дезалн н инструмента н др. Для построения математической модели процесса обработки необходимо аналитически задать систему технических ограничений области поиска оптимальных режимов резания и выразить зависимость критерия оптимальности от элементов режимов резания. Измеряемыми параметрами, характеризующими процесс обработки, могут быть сила резания, вибрации, температура в зоне резания, М„, на шпинделе, мощность приводного двигателя н др.
Наиболее информативным показателем процесса резания является изменение силы резания, которое обусловлено совместным влиянием изменения прнпуска на обработку, колебания твердости обрабатываемого материала, затупления режущего инструмента и ар. Применение СПСУ позволяет решить такие задачи, как повышение производительности обработки на черновых операциях, точности обработки деталей по размеру и форме и ее стабильности, повышение качества обработанной поверхности, повышение стойкости режущего инструмента, снижение себестоимости обработки, защиту станка от повреждений и режущего инструмента от поломок и др. Испытания СПСУ в лабораторных н производственных условиях показали их высокую эффективность.
Применение данных систем позволяет по- ' мхе про нков 417 оаьэхмю высить производительность обработки до 509ю точность формы в 5 — б раз, стабильность процесса по точности в 2 раза, стойкость режущего инструмента в 2 — 3 раза, сократить в 3 — 4 раза расход режущего инструмента. Самоприспособляюшимися системамн управления могут быть оснащены практически все типы металло- режущего оборудования. Наибольшее применение эти системы нашли на токарных, фрезерных станках и станках для глубокого сверления. Широкому внедрению СПСУ пока еще препятствуют недостаточные знания математических зависимостей для описания управляемого процесса резания и отсутствие надежных измерительных средств (датчиков).
$1. Классификация самоприспособлянум(ихся систем улрааления, . их аараитермстин» В зависимости от принципа работы СПСУ делят на две группы: а) самоприспособляюшнеся системы предельного управления; б) самоприспособляющиеся системы оптимального управления. Самоприспособляюшиеся системы предельного управления обеспечивают постоянное значение заданных параметров процесса резания при действии различных возмущений ! (рис. 35!). В процессе обработки детали по заданной программе управления (ПУ) эта система управления определяет один или несколько параметров, характеризующих процесс резания, которые сравниваются в регуляторе с заданными граничными или пре- Рнг ЗЗ! цтруюуривв схема гвногекслосовлям.
иллгл митомы ч~мдюльяьгь утялхлгимя 4(8 дельными значениями (ПЗ). При нали-'" чии рассогласования в значениях этих величин оно устраняется системой уп-: равления изменением величины подачи.- з и скорости резания о на величины';,'- соответственно Лз и Лш Наибольшее; применение получают более простые системы управления, в которых регули- .' руемой величиной является только по- ' дача з. Самоприспособляющиеся системы'". предельного управления позволяют ис-; пользовать полную мощность станка Осуществляя контроль за потребляемой станком мощностью, система уп-' равления автоматически снижает подачу, как только расход мощности до-'~ стигнет допустимого максимального ' значения.
При наличии измерительного ' устройства, непрерывно следя~пего за величиной упругого отжатия режущей- кромки, система автоматически стаби;. лизирует это отжатие при колебании припуска и твердости заготовки регули-; рованием величины подачи з при обра-.: ботке детали на длине! (рис. 352). Этих системы позволяют осуществлять холостые проходы, а также подвод и отвод режущего инструмента на ускорен- ' ном ходу (см.
рис. 352), проводить автоматическое распределение снимае-'. мого с заготовки припуска (на стан-) ках с ЧПУ упрощается процесс прог-:.' раммирования), осуществлять контроль,: стойкости инструмента и при недопус-'-;: тимо большом его износе подавать сиг-':-'.,' нал о необходимости смены инструмен-", та. Предельные значения параметров;:) которые задаются самоприспособляю: шейся системе предельного управле ' ния, определяются на основе предва-.. рительного исследования процесса об-:-: работки. Самоприспособляющнеся системы оптимального управления (рис. 353)';: при обработке детали по заданной;, программе управления (ПУ) произво-:." дят автоматическое определение соче'-':; тания скорости и и подачи з для обес*:,' печения экстремального значения целе'-,",, вой функции Н процесса обработки;::,";, (точности обработки, производительно-':-4 сти или себестоимости обработки):;;:) при наличии технических ограннче.';~!! ний (ТО) и действия возмущающкхй воздействий ! (колебаний припусти~ твердости материала заготовки, режу"" щнх свойств инструмента и др.).
~мрака .щ ,а. О паса ста ааааааае р аъ + ь а+ — а а) Оптимизатор системы (см. рнс. 353) варьирует регулируемыми параметрами пропесса обработки о и з путем введения поправок бо и бз до тех пор, пока значение целевой функции не попадает в оптимальную зону. Возмущения ), которые будут постоянно смещать оптимальную зону, также ком. пенсируются системой управления. В результате самоприспособляюшиеся системы оптимального управления являются более универсальнымн, но одновременно и более сложными и дорогимн.
На рис. 354 показана структурная схема самоприспособляющейся системы оптимального управления фирмы «Вепб)х» (США). В основу работы системы управления положен критерий производительности ':, Раа 352 !гран рм Оараьаткк а«ааааа к графа ак »знак«Ока ООаакк а а заакгкмООтк От хакки ,'. Овраг1О1 кк РКО. ЗЗ!. Сарра»ура«а О»ааа Оааааркаааааааа~о майся Оката«1» Оа ° ам»лака«О тара»лакая где )а — скорость съема металла; а -- норма накладных расходов; т — время смены инструмента; Ь вЂ” величина амортизации инструмента; »в скорость износа инструмента; )аа максимально допустимый износ. Система управления на основе измеряемых параметров (М„, температуры в зоне резания ! и вибрацкй), поступающих в блок измерений БИ и далее в блок обработки показателей БОП, используя заданную математическую модель и алгоритм поиска и варьируя значениями о и з, определяет оптимальное значение показателя производительности Н.
Вычислительное устройство ВУ и оптимизатор, получая значения скорости износа инструмента (!), скорости съема металла (2), технических ограничений (ТО) (сигнал 3) и параметров пропесса резания (4) вырабатывают при Н,„„ корректирующие сигналы Л о и л з, подаваемые через.согласующее устройство СЬ' в систему управления. Функция критерия производительности Н может быть представлена как функция о н з и изображена в виде трехмерной поверхности, имеющей внд контурного холма (рис.
355) с разными )ровнями значений Н, вершина которого определяет оптимальное значение Н, 4!9 420 Рис. ЗВС баттвсврваи сиама сзмопрв. способлимаийсв свсаамм Опсвмааьио1О Ипрзаасива фирмм ипапйиа (ОБЮ а также оптимальнЫе условия резания (точка А.„,). Поскольку оптимальное значение Н заранее неизвестно, то в начале процесса обработки начальное значение Н (точка А„на рис. 355) может находиться в любом месте поверхности. Далее система управления, построенная на основе соответствующего метода поиска экстремума (например, метод градиента, метод проб и ошибок), изменяет параметры процесса резания и и з в направлении повышения величины Н до его оптимального значения в точке А,. Рвс ЗЖ С асма поисиа оп-,:,~ аимальпосо аваиаиии иаа,'т Испив Вговзаоавтсаьипа ! $3. Сравнительный анализ систем автоматического управления и перспективы из развития ":й .,'4 Выбор или разработка необходимой,;:~ системы автоматического управления нэаа числа рассмотренных выше пронзив,-'-'4 дится на основе их сравнительиогс(~ анализа по основным критериям, ука;::(( занным в гл.
36, $3. Анализ изут)а ченных САУ по указанным критери показывает, что ни одна из них отвечает этим критериям полность Г!оэтому выбор нужной САУ произ )я)яячьх.ы :дится исходя из требований конкретмого производства Системы управления с РВ просты по конструкции, имеют невысокую стои: мость, надежны, обеспечивают управле:. ние сложным циклом обработки с участием многих инструментов, обеспечи':.вают достаточно высокую точность.
: С другой стороны, их переналадка :очень сложна, связана с трудоемким : изготовлением кулачков и оснастки и 'проведением их наладки на автомате. Поэтому эти системы управления ре. комендуется применять в основном в массовом и крупносерийном производствах для обработки и сборки доста; точно сложных деталей. Развитие систем управления с РВ идет по пути расширения их функций : управления для обеспечения больших технологических возможностей станков . и упрощения их переналадки для повышения мобильности, Распределительный вал с кулачками делают быстросменным, создают комбинированные системы управления с упрощением переналадки (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
