Мещерякова В.Б. 2015 Металлорежущие станки с ЧПУ (849655), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Это приспособление осуществляется на основе информации, получаемой системой управлениянепосредственно в процессе обработки заготовок.Ha основе получаемой информации о текущем состоянии процесса обработки система адаптивного управления, увеличивая илиуменьшая съем металла с заготовки путем соответствующего изменения скорости резания и подачи, поддерживает постоянным предельное значение какого-либо заданного параметра обработки (например, силы резания) или в более общем, но и более сложном случае — обеспечивает получение оптимальных значений точности,производительности или себестоимости обработки заготовок.Предпосылками появления и развития адаптивных систем управления являются:• необходимость автоматизации мелкосерийного производства,особенностью которого является большая номенклатура изготавливаемых деталей и, как следствие этого, весьма широкий диапазон изменения обрабатываемых материалов, режимов резания,припусков на обработку, твердости материала заготовок и др.;134• необходимость обработки заготовок из труднообрабатываемыхматериалов, по режимам резания которых нет проверенныхданных;• необходимость повышения точности изготовления деталей скомпенсацией влияния на нее случайных факторов (колебаниеприпуска, твердости и др.);• необходимость ограничения режима обработки, заданного УП,в том случае, когда превышаются возможности станка (по допустимым значениям Р, Мкр, N);• необходимость выполнения сложных видов обработки с экономичным расходом режущего инструмента, предохранением инструмента от поломок (например, сверление отверстий диаметром до 3 мм в заготовках из жаропрочной стали);• упрощение процесса подготовки УП;• необходимость объединения проектирования и обработки с оптимизацией их выполнения и др.Измеряемыми параметрами, характеризующими процесс обработки, могут быть: сила резания; вибрации; температура резания t,°C; крутящий момент Mкр на шпинделе; мощность приводного двигателя N.Наиболее информативным показателем процесса резания является изменение силы резания, которое обусловлено совместнымвлиянием изменения припуска на обработку, колебания твердостиобрабатываемого материала, затупления режущего инструмента и др.Адаптивные системы управления можно разделить на две группы:предельного управления и оптимального управления.Адаптивные системы предельного управления обеспечивают постоянное значение заданных параметров процесса резания при действииразличных возмущений (рис.
4.13). Так, в условиях переменных при-Рис. 4.13. Схема построения адаптивной системы предельного управления135пуска и твердости материала заготовки (возмущения) эта системауправления стабилизирует заданное предельное значение силовогопараметра резания (например, силу резания Р, крутящий момент нашпинделе Mкр или мощность резания N), получая от ИП сигнал,соответствующий действительному значению этого параметра. Этопроизводится соответствующим увеличением или уменьшением подачи S (на величину ΔS), скорости резания v (на величину Δv) и получения в результате этого скорректированных значений Sк и vк,подаваемых на приводы станка.
Наибольшее применение получилиадаптивные системы предельного управления, в которых регулируемой величиной является только подача S.Рассмотрим пример черновой обработки заготовки 1, имеющейприпуск 3 с твердым включением 4, на фрезерном станке с ЧПУ фрезой 2 (рис. 4.14).Величина припуска на заготовке переменная по длине обработки(от tmin до tmax), и кроме того, все заготовки в данной партии имеютразное случайное распределение этого припуска.В случае выбора подачи Sоб в обычном случае мы можем принятьприпуск равным tmax.
В этом случае подача Sоб имеет минимальноезначение и инструмент работает в хороших условиях с точки зренияизноса, но получаем большое время обработки и низкую производительность.При выборе Sоб исходя из величины припуска tmin ее величинаполучается очень большой, время обработки сокращается, а стойкость инструмента резко падает, а при съеме припуска с твердымвключением наступает критический износ и возможна даже поломкаинструмента.2341Рис. 4.14. Пример обработки заготовки на фрезерном станке приобычном (Sоб) и адаптивном (Sад) управлении136При выборе значения Sоб исходя из среднего значения припускарезультат получается лучше, но здесь частично теряем и в стойкости,и в производительности.При обработке данной заготовки на станке с адаптивной системой управления подача Sад будет переменной в зависимости от величины снимаемого припуска.
Система адаптивного управления наоснове измерения силы резания в процессе обработки и сравненияее с заданным предельным значением регулирует величину подачи(ΔS на рис. 4.13), поддерживая постоянное значение силы резания.Поэтому при увеличении или уменьшении припуска сила резания,измеряемая ИП, возрастает или уменьшается. Система адаптивногоуправления снижает или увеличивает подачу, чтобы возникающаясила резания была равна ее установленному предельному значению.Как видно из рис.
4.14, при наличии твердого включения 4 подачафрезы Sад резко падает, чтобы не было повышенного износа или поломки инструмента. Это особенно важно при сверлении небольшихотверстий, когда система адаптивного управления работает как предохранительная система.Предельные значения параметров, которые задаются данной системой при управлении обработкой, определяются на основе предварительного исследования процесса обработки.Адаптивные системы оптимального управления (рис. 4.15) при обработке заготовок осуществляют автоматический поиск и поддержание таких сочетаний скорости резания v и подачи S, которые обеспечивают экстремальное значение целевой функции Н обработки(точность, производительность или себестоимость обработки) приналичии технических ограничений и действии возмущающих воз-Рис.
4.15. Схема построения адаптивной системы оптимального управления137действий (колебаний припуска, твердости материала заготовки, изменения режущих свойств инструмента и др.) (рис. 4.16).Техническими ограничениями являются максимальные и минимальные значения параметров, допустимых на данном станке: Smax,max, n min, максимально допустимая глубина резания, уровеньSmin, nшпшпвибраций и др.Основой для построения адаптивных систем оптимального управления является математическая модель управляемого процесса обработки, задающая аналитически систему технических ограниченийобласти поиска оптимальных режимов резания и выражающая зависимость критерия оптимальности от параметров процесса обработки.Адаптивные системы управления особенно эффективно применяют на фрезерных станках при обработке сложных заготовок концевыми фрезами небольшого диаметра, на токарных станках — приобработке заготовок сложными фасонными резцами с поперечнойподачей, на электроэрозионных станках и др.
Однако широкое внедрение адаптивных систем управления в металлообработке сдерживается пока большой сложностью и высокой стоимостью этих систем(особенно адаптивных систем оптимального управления), а такжечасто еще недостаточной эффективностью их применения, обусловленной целым рядом причин:а) недостаточными знаниями математических зависимостей дляразработки моделей управляемых процессов резания, особенно приобработке новых материалов;б) отсутствием во многих случаях необходимых измерительныхсредств (измерительных преобразователей требуемых размеров, точности, надежности, быстродействия, помехоустойчивости и др.);Рис.
4.16. Схема поискаоптимальных значенийкритерияпроизводительности Н138в) неприспособленностью конструкции многих металлорежущихстанков и их отдельных механизмов к наиболее рациональному размещению этих преобразователей на станке, недостаточностью быстродействия отдельных механизмов станка и др.4.7. УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И ДЛЯ НАСТРОЙКИРЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВДальнейшая автоматизация станков с ЧПУ позволила проводить:• контроль точности обрабатываемых заготовок (перед чистовымпроходом или после полной обработки) непосредственно настанке;• поднастройку режущего инструмента на основе измерения заготовки перед чистовым проходом;• измерение действительного положения режущей кромки инструмента (при неточной его предварительной установке в оправке или в резцедержавке и при износе) и проводить коррекцию его исходного положения;• измерение действительного положения заготовки на столестанка перед ее обработкой.В общем случае возможны два варианта измерения точности обработки заготовки: непосредственно на станке или после снятия состанка различными измерительными средствами, в том числе наконтрольно-измерительной машине (КИМ).Измерение на станке проводится специальными измерительнымищупами, которые устанавливаются в одной из позиций револьвернойголовки на токарных станках с ЧПУ или в оправке с коническимхвостовиком в инструментальном магазине многоцелевого станка.При необходимости измерения оправка с измерительным щупомустанавливается в шпиндель станка.Измерение точности обработки заготовки непосредственно настанке с ЧПУ стало возможным благодаря достаточно высокой точности позиционирования его рабочих органов, на которые устанавливается измерительный щуп (дискретность перемещений приводаподач в современных станках с ЧПУ равна 1 мкм, а в некоторых —0,1 мкм).Измерительный щуп является съемным, и поэтому передача сигнала от него в процессе измерения должна выполняться бесконтактно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
