4.3. Система автоматического управления поперечной подачей при врезном шлифовании
(последняя цифра зачетной книжки «3»)
При врезном шлифовании необходимо обеспечить управление процессом за счет регулирования врезной подачи так, чтобы на всех этапах цикла шлифования фактическая скорость снятия припуска не превышала допустимой. На этапе врезания допустимая скорость снятия припуска обычно ограничивается мощностью привода главного движения, допустимым уровнем вибраций, размерной стойкостью шлифовального круга. На заключительной стадии цикла допустимая скорость снятия припуска ограничивается допустимой глубиной дефектного слоя, требуемой шероховатостью поверхности детали и точностью обработки. Итак, уровни скорости поперечной подачи на разных этапах шлифования различаются, поэтому для реализации оптимального цикла врезного шлифования необходимо управлять врезной подачей по определенному закону. С этой целью современные шлифовальные станки оснащаются устройствами ЧПУ с системой автоматического управления поперечной (врезной) подачей.
САУ (рис. 4.3) состоит из двигателя 1 постоянного тока, который кинематически связан через редуктор 2 с ходовым винтом 3 шлифовальной бабки 4. Для измерения фактической скорости снятия припуска используется прибор активного контроля непрерывного действия, например, индуктивный измерительный прибор 5, подключенный к дифференцирующему усилителю 6. Питание двигателя 1 осуществляется усилителем-преобразователем 7 (комплектный управляемый электропривод). Деталь 8 устанавливается в центрах шлифовального станка и приводится во вращение от привода передней бабки 9.
Рис. 4.3. САУ врезной подачей на круглошлифовальном станке
САУ работает следующим образом. От устройства ЧПУ врезной подачи шлифовального станка через цифроаналоговый преобразователь (на рис. 4.3 не показан) напряжение UЗ, которое отвечает в определенном масштабе значению необходимой скорости снятия припуска, поступает на сравнивающее устройство СУ; при постоянной ширине шлифования скорость снятия припуска пропорциональна врезной подаче.
На второй вход СУ поступает сигнал от дифференцирующего усилителя 6 в виде напряжения U0, пропорционального фактической скорости снятия припуска. Это обеспечивается тем, что сигнал от индуктивного измерительного прибора 5, пропорциональный фактической глубине резания, при его дифференцировании определяет фактическую скорость снятия припуска. Далее сигнал погрешности δU через вход управляемого усилителя-преобразователя 7 воздействует на двигатель 1. В результате двигатель 1 сообщает шлифовальной бабке 4 врезную подачу, обеспечивающую скорость снятия припуска в соответствии с принятым в ЧПУ алгоритмом управления.
Врезная подача VB преобразуется в фактическую скорость снятия припуска VФ в ходе реализации многопроходного процесса резания в замкнутой технологической системе станка. Для математического описания процесса необходимо использовать запаздывающее звено с постоянной времени запаздывания, равной времени на один оборот детали. В [6] доказано, что с большой степенью приближения этот процесс упрощенно можно описать передаточной функцией, которая отвечает апериодическому звену 1 -го порядка:
где kШ - коэффициент передачи; ТШ - постоянная времени.
При моделировании процесса шлифования его можно представить этим звеном в общей структурной схеме САУ.
В табл. 4.3 представлены исходные данные для проведения расчетов «САУ врезного шлифования».
Таблица 4.3
Исходные данные
Первая цифра |
Параметры элементов САУ |
||||||||||
Преобразователь |
Двигатель |
Дифференциальный усилитель |
|||||||||
kТ.П. |
TТ.П., с |
kД, рад/с·В |
TЯ, с |
TМ, с |
kУ |
ТУ |
|||||
1 |
42 |
0,03 |
2,6 |
0 |
0,20 |
40 |
0,02 |
||||
2 |
20 |
0,02 |
1,8 |
0,05 |
0,37 |
70 |
0 |
||||
3 |
25 |
0,05 |
2,4 |
0 |
0,15 |
90 |
0,01 |
||||
4 |
50 |
0,01 |
1,0 |
0 |
0,24 |
80 |
0,03 |
||||
5 |
37 |
0.02 |
3,5 |
0,03 |
0,30 |
20 |
0 |
||||
6 |
28 |
0,03 |
3,0 |
0,06 |
0,18 |
15 |
0 |
||||
7 |
75 |
0 |
2,5 |
0,10 |
0,44 |
35 |
0,03 |
||||
8 |
85 |
0,06 |
2,0 |
0 |
0,32 |
10 |
0,04 |
||||
9 |
90 |
0 |
3,2 |
0,08 |
0,21 |
25 |
0,01 |
||||
0 |
95 |
0,04 |
2,3 |
0,90 |
0,16 |
50 |
0 |
||||
Первая цифра
|
Параметры элементов САУ |
Параметры процесса резания |
|||||||||
Измеритель перемещения |
Шаг винтовой пары |
Редуктор |
|||||||||
kИ.П, В/мм |
hВ.П, мм |
kР |
ТШ, с |
kШ |
|||||||
1 |
0,05 |
4,0 |
0,05 |
0,8 |
0,90 |
||||||
2 |
0,10 |
4,5 |
0,07 |
0,5 |
0,80 |
||||||
3 |
0,06 |
5,0 |
0,06 |
1,7 |
0,70 |
||||||
4 |
0,08 |
5,6 |
0,11 |
1,5 |
0,85 |
||||||
5 |
0,07 |
4,5 |
0,02 |
1,2 |
0,90 |
||||||
6 |
0,03 |
5,0 |
0,04 |
0,6 |
0,60 |
||||||
7 |
0,12 |
4,2 |
0,08 |
1,0 |
0,55 |
||||||
8 |
0,02 |
5,4 |
0,10 |
1,4 |
0,70 |
||||||
9 |
0,01 |
6,0 |
0,03 |
0,7 |
0,85 |
||||||
0 |
0,04 |
6,4 |
0,12 |
0,9 |
0,75 |
||||||