способ управления уровнем колебаний в металлорежущих станках
Классы МПК: | B23B49/00 Измерительные и контрольные устройства в расточных и сверлильных станках для установки или направления сверла; индикаторные приспособления, сигнализирующие о повреждении сверл в процессе сверления; устройства для зацентровки под сверление |
Автор(ы): | Санкин Ю.Н., Жиганов В.И., Санкин Н.Ю. |
Патентообладатель(и): | Государственное производственное объединение "Ульяновский машиностроительный завод" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-08-13 публикация патента:
20.05.1998 |
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке металлов резанием. Способ управления уровнем колебаний в металлорежущих станках включает измерение относительного перемещения в зоне резания, формирование на основе этого сигнала управляющего воздействия на резец, равного разности относительного перемещения эквивалентной упругой системы в зоне резания и сигнала обратной связи, подаваемого на резцедержатель. Сигнал обратной связи формируют в результате измерения относительного перемещения между заготовкой и резцедержателем. При этом управляющее воздействие исключает влияние динамических характеристик эквивалентной упругой системы, включая динамические характеристики заготовки и процесса резания. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Способ управления уровнем колебаний в металлорежущих станках, например токарных, включающий измерение относительного перемещения в зоне резания, формирование на основе этого сигнала управляющего воздействия на резец, равного разности относительного перемещения эквивалентной упругой системы в зоне резания и сигнала обратной связи, подаваемого на резцедержатель, отличающийся тем, что сигнал обратной связи формируют в результате измерения относительного перемещения между заготовкой и резцедержателем, а затем подают его на инвертирующий усилитель мощности.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению, а именно к холодной обработке металлов резанием, и может быть использовано при абразивной и лезвийной обработке, особенно в гибких автоматизированных производствах. Известен способ, реализуемый системой управления уровнем колебаний в металлорежущих станках в соответствии с которым в системе управления моделируют динамические характеристики эквивалентной упругой системы и сервопривода. Недостатками этого способа являются необходимость построения динамических характеристик эквивалентной упругой системы и сервопривода, их подналадка для каждой точки рабочего пространства, а также учет динамических характеристик заготовки, что снижает точность обработки. Эти недостатки обусловлены сложностью определения постоянных времени передаточной функции эквивалентной упругой системы, а также зависимостью от жесткости заготовки и положения зоны резания в рабочем пространстве. Задача изобретения - упрощение способа управления уровнем колебаний и исключение зависимости постоянных времени системы управления от жесткости заготовки и положения зоны резания в рабочем пространстве, повышение точности. Указанная задача достигается тем, что сигнал обратной связи формируют в результате измерения относительного перемещения между заготовкой и корпусом резцедержателя, определяющем положение режущего инструмента, благодаря чему управляющее воздействие исключает влияние динамических характеристик эквивалентной упругой системы, включая динамические характеристики заготовки и процесс резания. На фиг. 1 представлена принципиальная схема осуществления способа управления уровнем колебаний в токарных станках на основе сервомеханизма с гидрораспределителем; на фиг. 2 - то же, на основе сервомеханизма из пьезоэлементов; на фиг. 3 - блок-схема системы управления уровнем относительных колебаний в зоне резания. Способ реализуют системой управления уровнем колебаний, которая состоит из резца 1, закрепленного в инструментальном блоке 2, заготовки 3, емкостного датчика 4, инвертирующего усилителя 5 мощности, гидрораспределителя 6 и корпуса резцедержателя, представляющего собой сервоцилиндр 7. Способ может быть реализован и системой, состоящей из резца 1, инструментального блока в виде рычага 2, заготовки 3, емкостного датчика 4, инвертирующего усилителя 5 мощности, а затем упоров 8 и 9, жестко связанных с пакетами пьезоэлементов 10 и 11, установленных в корпусе резцедержателя 7. Способ осуществляют следующим образом. При резании происходит изменение относительного перемещения между резцом 1 и поверхностью заготовки 3 (вследствие изменения припуска и т.п.), возникшие колебания в технологической системе регистрирует датчик 4 (например, емкостной). Полученный сигнал с датчика 4 поступает в инвертирующий усилитель 5 мощности, далее посредством гидрораспределителя 6 (в другом варианте пьезоэлементов 10-11) срабатывает сервомеханизм инструментального блока 2. В результате чего резец 1 перемещается, причем это перемещение резца компенсирует изменение относительного перемещения эквивалентной упругой системы в зоне резания. Согласно принципиальной блок-схеме системы (исходя из известных теоретических соотношений), зависимость между толщиной срезаемой стружки X и подачей S описывается уравнением![способ управления уровнем колебаний в металлорежущих станках, патент № 2111091](/images/patents/360/2111091/2111091-2t.gif)
где
Wp - передаточная функция процесса резания;
Wэус - передаточная функция эквивалентной упругой системы;
Wупр - передаточная функция системы управления. Как видно из этого уравнения, если передаточная функция системы управления будет близка к идеальному звену с коэффициентом усиления равным 1, то система будет инвариантна к характеристикам процесса резания Wрез и Wэус, то есть X будет равно S. При выполнении сервомеханизма на основе гидропривода, имеющего по известным данным передаточную функцию
![способ управления уровнем колебаний в металлорежущих станках, патент № 2111091](/images/patents/360/2111091/2111091-3t.gif)
Класс B23B49/00 Измерительные и контрольные устройства в расточных и сверлильных станках для установки или направления сверла; индикаторные приспособления, сигнализирующие о повреждении сверл в процессе сверления; устройства для зацентровки под сверление