SU1442974A1 - Device for controlling metal-working operation - Google Patents

Description

..

tp В НВ ф ф tp b hf f

PZPz

S S

(Л(L

N5 СОN5 CO

содержит блок I задани , электропривод 2 подачи, датчик 3 скорости привода подачи, редуктор 4 привода подачи , станок 5, электродвигатель 6 привода шпиндел  станка, датчик 16 мощности, блоки 17, 18 настройки коэффициента усилени , пороговый элемент 19, сумматоры 20, 21, 22, сумматор-инвертор 23, блок 24 коррекции статической модели, статическую модель 25 процесса металлообработки. В устройстве обеспечиваетс  посто нна  коррекци , не завис ща  от изменени  параметров металлообработки за счет чего повьппаетс  виброустойчивость обработки. 1 ил.contains a task block I, a feed motor 2, a feed drive speed sensor 3, a feed drive gear 4, machine 5, machine spindle drive electric motor 6, power sensor 16, gain setting blocks 17, 18, threshold element 19, adders 20, 21, 22, an adder-inverter 23, a static model correction unit 24, a static model 25 of the metalworking process. The device provides a constant correction, independent of the change in the parameters of the metalworking, thereby increasing the vibration resistance of the treatment. 1 il.

1 .one .

Изобретение относитс  к станкостроению и может быть использовано в устройствах адаптивного управлени  режимами металлообработки, поддерживающих на заданном уровне требуемый технологический параметр, например мощность резани .The invention relates to a machine tool industry and can be used in adaptive control devices for metalworking modes that maintain a desired technological parameter at a given level, such as cutting power.

Целью изобретени   вл етс  повышение устойчивости устройства при изменении параметров металлообработ ки.The aim of the invention is to increase the stability of the device when changing the parameters of the metalworking.

На чертеже приведена функцион аль- на  схема устройства.The drawing shows the function of an al-n scheme of the device.

Устройство содержит блок 1 зада- ни , электропривод 2 подачи, датчикThe device contains a block 1 task, electric drive 2 feed, sensor

3скорости привода подачи, редуктор3 speed feed drive gear

4привода подачи, станок 5, электродвигатель 6 привода шпиндел  станка, операционный усилитель 7, резисторы 8-12, полевой транзистор 13, конденсатор 14, усилитель 15, датчик 16 моности , блоки 17 и 18 настройки коэффициента усилени , пороговый элемент 19, сумматоры 20-22, сумматор-инвер- тор 23, блок 24 коррекции,статиче- скую модель 25 процесса металлообработки , вьптолненную, например, на резисторе 9, Блок 24 включает блоки4 feed drive, machine 5, machine spindle drive electric motor 6, operational amplifier 7, resistors 8-12, field effect transistor 13, capacitor 14, amplifier 15, monosity sensor 16, gain setting blocks 17 and 18, threshold element 19, adders 20- 22, adder-inverter 23, correction unit 24, static metalworking model 25, executed on, for example, resistor 9, Block 24 includes blocks

8 и 10-14.8 and 10-14.

Сигнал на входе порогового элемента 19 определ ет величину зоны нечувствительности, при превьшении которой сигналами (Ua + Ujp) .замыкаетс  .обратна  технологическа  св зь. При этом начинает осуществл тьс  стабилизаци  измер емой мощности и косвенно мощности резани .The signal at the input of the threshold element 19 determines the magnitude of the dead zone, beyond which the signals (Ua + Ujp) closes the reverse of the technological link. At the same time, stabilization of the measured power and indirectly the power of the cutting begins.

Коэффициент передачи процесса резани , например, при. фрезеровании равенThe transfer ratio of the cutting process, for example, when. milling equals

.л ; (Чр-1) Хв .l; (Chr-1) Hv

Кр Срч:;/; tps/ Kr Srch:; /; tps /

(1)(one)

Q Q

j j

0 50 5

00

0 0

5five

где Ср - коэффициент;where Ср - coefficient;

i.ii.yp, i.ii.yp,

Хр и q - показатели степени;Xp and q - exponents;

Пщ - частота вращени  шпшщел ; S - подача на зуб,- tp - глубина фрезеровани JПщщ - frequency of rotation; S - feed per tooth, - tp - milling depth J

В - ширина фрезеровани ; D и Z - диаметр и число зубьев фрезеровани .B is the milling width; D and Z - diameter and number of milling teeth.

Коэффициент резани  Кр измен етс  в дес тки раз, что дл  сохранени  устойчивой работы системы требует соответственной перенастройки коэффициента передачи статической модели процесса. В устройстве это осуществл етс  блоком 24 коррекции. Зависимость угловой скорости привода подачи от коэффициента резани  при стабилизированной мощности описьша- етс  уравнениемThe cutting factor Kp is changed tenfold, which in order to preserve the stable operation of the system requires a corresponding change-over of the transfer coefficient of the static process model. In the device, this is carried out by a correction unit 24. The dependence of the angular velocity of the feed drive on the cutting coefficient at stabilized power is described by the equation

V (2)V (2)

где К, - коэффициент ,where K is the coefficient

б - показатель степени. Сигнал на выходе статической модели .b - exponent. The signal at the output of the static model.

UKC Кр„«„ K,J,) UKC Cr „„ „K, J,)

Таким образом, статическа  модель объекта в зависимости от настройки резистора 8, полевого транзистора 13 и резисторов 11 и 12 измен етс  при изменении условий обработки в функции угловой скорости привода подачи, что обеспечивает большую виброустойчивость обработки и большую точность функционировани .Thus, the static model of the object, depending on the settings of the resistor 8, the field-effect transistor 13 and the resistors 11 and 12, changes as the processing conditions change as a function of the angular speed of the feed drive, which provides greater processing vibration resistance and greater accuracy of operation.

При изучении условий обработки дл  стабилизации мощности резани  измен ютс  углова  скорость 0„ и выходной сигнал усилител  7. Сигнал затвораWhen studying the processing conditions to stabilize the cutting power, the angular velocity 0 "and the output signal of the amplifier 7 are changed. Shutter signal

пмлемсгст трлц-цк тор  13 с п дкржкон в(1 времени, об у слон лепной конденсатором 14, тоже измен етс . В результ те измен ютс  сопротивление сток- исток транзистора 13 и сигнал на инвертирующем входе усилител  7.Этот сигнал вычитаетс  из сигнала пр мого входа усилител  7 так, что на вькоде усилител  7 сигнал равен требуемому значению.The emulsion pulse-capacitor 13 with pdcrccon in (1 time, around the elephant capacitor 14, also changes. As a result, the drain-source resistance of the transistor 13 and the signal at the inverting input of the amplifier 7 change. This signal is subtracted from the signal pr from the input of amplifier 7 so that in the code of amplifier 7 the signal is equal to the required value.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

С блока 1 задани  через сумматор 20 поступает сигнал на вход электропривода 2 подачи. Углова  скорость электропривода 2 подачи через редуктор 4 воздействует на процесс резани  на станке 5.From block 1 of the task through the adder 20 receives a signal at the input of the actuator 2 feed. The angular speed of the electric drive 2 through the gearbox 4 affects the cutting process on the machine 5.

Процесс резани  может быть описан передаточной функциейThe cutting process can be described by the transfer function.

КрCr

н.„(р) (4)n. „(p) (4)

й,(р) Трр-Иth, (p) Trr-I

где Р-2 - мощность резани ;where P-2 is the cutting power;

Т- - посто нна  времени процессаT- - constant process time

резани . .cutting. .

Сигнал коррекции на выходе усилител  15The correction signal at the output of the amplifier 15

UK(P) К, Т рез- Р з-м Ц и (ТрР+1)() UK (P) K, T rez-R zm C and (TrR + 1) ()

(5)(five)

где К., - передаточный коэффициентwhere K., - gear ratio

1 1eleven

датчика скорости привода подачи;feed speed sensor;

К pea передаточное число редуктора привода подачи; К„ - передаточный коэффициентTo pea gear ratio gear drive; K „- transfer coefficient

датчика мощности; Там посто нна  времени датчикаpower sensor; There is a constant sensor time

мощности.power.

Сигнал с выхода датчика 3 скорости поступает через резистор 8 на инверсный вход усилител  7.The signal from the output of the sensor 3 speed goes through a resistor 8 to the inverse input of the amplifier 7.

Выходной сигнал усилител  7 измен етс  с задержкой при переходных процессах с помощью конденсатора 14 Насыщение полевого транзистора 13 определ ет стабилизируемый сигнал на выходе усилител  7. Последующий рост напр жени  U приводит к изменению cи нaлa на выходе усилител  7, которое пропорционально ошибке регулировани  системы. Поскольку дл  формировани  второго числа выражени  (5) использован непосредственно объект регулировани , изменени  Кр и Тр учитываютс  в нем непосредственно.The output of amplifier 7 varies with a transient delay with a capacitor 14. Saturation of field-effect transistor 13 determines the stabilized signal at the output of amplifier 7. The subsequent increase in voltage U causes a change in the output voltage of amplifier 7, which is proportional to the system control error. Since the object of regulation is used directly to form the second number of expression (5), the changes in Kp and Tp are taken into account directly in it.

Сигналы, поступлющие нл вход лло- ктропривода 2 подачи, равныThe signals received by the input input of the locking drive 2 feed are equal to

и и, - и, ;and and, - and,;

UTO +Uk-Ucp при ()и,р; и О при ( +U,)6UepUTO + Uk-Ucp with () and, p; and O with (+ U,) 6Uep

где и - напр жение задани ; - напр жение технологическойwhere and is the voltage of the task; - technological voltage

обратной св зи;feedback;

Uj.p - опорное напр жение порогового элемента; Uj.p is the reference voltage of the threshold element;

1515

UUM напр жение датчика 16 Активной мощности шпиндел .UUM sensor voltage 16 Active power spindle.

.  .

5050

: Настройка корректирующей цепи производитс  изменением коэффициентов усилени  блоков 17 и 18 таким обра- 2Q зом, чтобы при работе в установившемс  режиме сигнал U на выходе устройства коррекции был равен нулю.: The adjustment of the correction circuit is made by changing the gains of the blocks 17 and 18 so as to 2Q so that when operating in the steady state, the signal U at the output of the correction device is zero.

Фо. рмула изобретени Pho. rmula of invention

25 У стройство управлени  процессом металлообработки,содержащее блок задани , выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом25 A metalworking process control device comprising a task unit, the output of which is connected to the first input of the first adder, the output of which is connected to the input

3Q электропривода подачи, подключенного выходом к входу датчика скорости привода подачи, и с входом редуктора привода подачи, выход которого соединен со станком, который содержит электродвигатель привода шпиндел  станка, который содержит датчик мощности, выход которого подключен к первому входу второго сумматора , отличающеес 3Q feed drive connected to the output of the feed speed sensor input and to the feed drive gearbox input, the output of which is connected to a machine that contains a machine spindle drive electric motor that contains a power sensor whose output is connected to the first input of the second adder, different

4Q тем, что, с целью повьш1ени  устойчивости устройства при изменении параметров металлообработки, в него введены статическа  модель процесса металлообработки , блок коррекции статической4Q by the fact that, in order to increase the stability of the device when changing the metalworking parameters, a static model of the metalworking process, a static

д модели, первый и второй блоки настройки коэффициента усилени , сумматор-инвертор , пороговый элемент, третий сумматор, причем выход датчика скорости привода подач соединен с входом статической модели процесса металообработки и с первым входом блока коррекции статической модели , второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, первыйd model, the first and second gain setting blocks, adder-inverter, threshold element, third adder, the output of the speed drive actuator sensor connected to the input of a static metalworking process model and the first input of the static model correction unit, the second input of which is connected to the output of the third adder, first

3535

5555

и второй входы которого соединены соответственно с выходами статической модели процесса металлообработки и блока коррекции статической модели , выход третьего сумматора соеди51442974 and the second inputs of which are connected respectively to the outputs of the static model of the metalworking process and the correction block of the static model, the output of the third adder is 51442974

нен с входом первого блока настрой-второго сумматора, второй вход кото- ки коэффициента усилени , подключен-рого соединен с выходом сумматора- ного выходом к первому входу сумма-инвертора, выход второго сумматора тора-инвертора, второй вход которого gсоединен с информационным входом по- соединен с вькодом второго блока наст-рогового элемента, опорный вход кото- ройки коэффициента усилени , вход ко-.рого подключен к источнику опорного торого подключен к первому входунапр жени .not connected to the input of the first tuner-second adder unit, the second input of the gain factor, connected to the output of the adder output to the first input of the sum-inverter, the output of the second adder of the inverter, the second input of which is connected to the information input - connected to the code of the second block of the horn element, the reference input of which is the gain factor, the input of which is connected to the source of the reference one which is connected to the first input voltage.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство управления процессом металлообработки,содержащее блок * задания, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом электропривода подачи, подключенного выходом к входу датчика скорости привода подачи, и с входом редуктора привода подачи, выход которого соединен со станком, который содержит электродвигатель привода шпинделя станка, который содержит датчик мощности, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости устройства при изменении параметров металлообработки, в него введены статическая модель процесса металлообработки, блок коррекции статической модели, первый и второй блоки настройки коэффициента усиления, сумматор-инвертор, пороговый элемент, третий сумматор, причем выход датчика скорости привода подач соединен с входом статической модели процесса металообработки и с первым входом блока коррекции статической модели, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами статической модели процесса металлообработки и блока коррекции статической модели, выход третьего сумматора соеди5 нен с входом первого блока настройки коэффициента усиления, подключенного выходом к первому входу сумматора-инвертора, второй вход которого соединен с выходом второго блока настройки коэффициента усиления, вход ко-, торого подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом сумматораинвертора, выход второго сумматора $ соединен с информационным входом порогового элемента, опорный вход кото рого подключен к источнику опорного напряжения.A metalworking process control device comprising a task unit *, the output of which is connected to the first input of the first adder, the output of which is connected to the input of the feed drive connected to the input of the feed drive speed sensor, and to the input of the feed drive gearbox, the output of which is connected to the machine, which comprises a machine spindle drive electric motor, which contains a power sensor, the output of which is connected to the first input of the second adder, characterized in that, in order to increase the stability of the device When changing the parameters of metalworking, it introduced a static model of the metalworking process, a block for correcting the static model, the first and second blocks for setting the gain, the adder-inverter, the threshold element, the third adder, and the output of the feed drive speed sensor is connected to the input of the static model of the metalworking process and with the first input of the static model correction block, the second input of which is connected to the output of the third adder, the first and second inputs of which are connected respectively to the output In addition to the static model of the metalworking process and the static model correction block, the output of the third adder is connected to the input of the first gain adjustment unit connected to the output of the first input of the inverter adder, the second input of which is connected to the output of the second gain adjustment unit, the input of which connected to the first input of the second adder, the second input of which is connected to the output of the inverter adder, the output of the second adder $ is connected to the information input of the threshold element, the reference input koto cerned is connected to a source of reference voltage.