Рис. 1.10.21. Фрезерный станок с системами автоматического управления поднастройкой:

/ - измерительное устройство; 2 - задающее устройство;

3 - сравнивающее устройство;

4 - исполнительное устройство

Управление упругими перемещениями возможно и за СЧС! изменения размера статической настройки. Например, при фрезеровании для компенсации возникшего упругого перемещения изменяют размеры статической настройки путем перемещения стола с заготовкой на величину, равную упругому перемещению, но с обратным знаком.

Рассмотрим примеры систем автоматического управления упру гими перемещениями при решении различных задач повышения точ ности обработки деталей на станках.

На рис. 1.10.21 показан блок системы автоматического управления упругими перемещениями вертикально-фрезерного станка. Во время фрезерования в каждый момент фрезерования, под действием многих факторов нарушается заданный закон относительного движения фрезы и технологических баз заготовки.

При фрезеровании доминирующим фактором очень часто являются упругие перемещения элементов технологической системы станка. Стабилизируя упругие перемещения технологической системы, можно существенно повысить точность фрезерования как одной детали, так и партии деталей.

Поскольку непосредственное измерение относительного положения режущих кромок фрезы и технологических баз заготовки не представля ется возможным, так как зубья фрезы в это время режут металл, а техно логическими базами заготовка контактирует с приспособлением, остается путь косвенного измерения их положения.

В связи с этим измерительное устройство / (рис. 1.10.21) контроли рует упругое перемещение одного из элементов технологической систе мы - упругое перемещение гайки ходового винта относительно стола станка.

Исследованиями установлено, что между упругими перемещениями гайки и пофешностью обработки из-за относительного упругого пере-

мещения заготовки и фрезы существует однозначная зависимость. Поэтому по упругому перемещению гайки можно судить об относительном упругом перемещении детали и фрезы.

Как известно, упругое перемещение есть функция действующих сил и жесткости технологической системы. Наибольщее влияние при фрезеровании на величину упругого перемещения оказывает сила резания. Учитывая это обстоятельство, в качестве управляющего воздействия (параметра управления) выбрана величина продольной подачи стола станка, которая входит в формулу силы резания.

Работает система автоматического управления (САУ) следующим образом. Перед началом обработки с помощью соответствующего потенциометра и прибора со щкалой, профадуированной в единицах из.мере-ния относительного упругого перемещения заготовки и фрезы, задается уровень упругого перемещения (управляемая величина), который САУ должна поддерживать в течение всего времени обработки. Усфойство 2 (рис. 1.10.21), с помощью которого задается уровень упругого перемещения, называется задатчиком, а значение задаваемой величины - уставкой. Уставка определяется из расчета обеспечения максимальной производительности обработки. Если уменьшить величину уставки, то для ее обеспечения потребуется вести фрезерование с меньшей силой резания. Следовательно, будет меньше среднее значение продольной подачи за рабочий ход и увеличатся затраты машинного времени, поэтому стремятся уставку задавать как можно больше. При этом в качестве офаничиваю-щих факторов выступают прочность наиболее слабого звена технологической системы, мощность привода, технологические ограничения и др.

С помощью другого потенциомефа устанавливается ограничение максимального значения продольной подачи S. Обычно в качестве офаничения 5тах при черновом фрсзеровании выступает максимально допустимая величина подачи на зуб S а при чистовом фрезеровании - шероховатость обработанной поверхности.

Минимальное значение минутной подачи, как правило, не ограничивается, что позволяет САУ выполнять роль предохранителя от пере-фузок технологической системы. После насфойки САУ включается станок и начинается процесс фрезерования. В процессе фрезерования происходит непрерывное измерение фактического значения упругого перемещения гайки, которое преобразовывается в электрический сигнал i, подаваемый на сравнивающее устройство 3. На вход сравнивающего устройства от задатчика поступает сигнал щ, nponopnHOHajibHbm заданному значению упругого перемещения гайки. Сигналы ui и н шисбраически

суммируются. Если окажется, что они не равны, то на выходе сравни вающего устройства появится сигнал рассогласования 2 соответствую щсго знака, равный их разности. Сигнал ui поступает на исполнительное устройство 4, представляющее в данном примере привод подачи, и изме няет величину продольной подачи (при этом знак рассогласования опрс деляет увеличение или уменьшение продольной подачи). Величина подачи будет изменяться до тех пор, пока рассогласование не уменьшится ли допустимого значения.

Описанная САУ, стабилизируя относительное упругое перемещение, тем самым стабилизирует размер относительного положения режу щих кромок фрезы и технологических баз заготовки в каждый momchi обработки, а следовательно, повышается и точность фрезерованных деталей

Качество решения задачи повышения точности обработки во много.м зависит от выбранного параметра управления упругими перемещениями.

Наиболее часто в качестве параметра управления выбирают подачу .S Это объясняется большим влиянием S на силу резания (при незначитель ном изменении S значительно изменяется сила резания) и простотой тех нического решения изменения S. Однако с изменением S изменяется шс роховатость получаемой поверхности и колеблется основное технологи ческое время обработки. Все это накладывает офаничение на диапазон изменения S. Поэтому наибольший эффект получается, когда в системе управления применяется комбинация параметров управления. В качестве примера такого решения рассмотрим систему управления упругими перемещениями токарно-винторезного станка.

На рис. 1.10.22 показана блок-схема САУ упругими псремешениями посредством изменения величины продольной подачи S на оборот заго товки и жесткости технологической системы. Блок-схема САУ содержи i два контура управления: первый стабилизирует упругое перемешение путем регулирования 5, а второй - изменяет величину упругого переме щения посредством изменения по профамме жесткости упругого элс мента одного из звеньев размерной цепи, замыкающим звеном которой является расстояние между осью центровых отверстий заготовки и вер шиной резца.

Первый контур САУ работает следующим образом. В процессе об работки с помощью динамометрического узла ДУ измеряется радиальная составляющая Ру силы резания, на выходе ДУ появляется сигнал м;, про порциональный величине Ру, и поступает на сравнивающее устройство СУ/, где алгебраически суммируется с мо, поступающим с задающею устройства ЗУ и пропорциональным заданной величине Ру .