книги из ГПНТБ / Адаптивное управление металлорежущими станками

АХ между действительным и программируемым перемещением ин­ струмента по оси X (при ДА>0 выход интерполятора на привод X закрыт). Сигнал о встрече с контуром в данном проходе фикси­ руется системой при АХ«£Д0 или AÂ<Ç0; координата Z, соответст­ вующая этой ситуации, запоминается (например, для точек а, b и др.) и в следующем проходе участки ОЧК за этой точкой не обра­ батываются. Возврат инструмента для нового прохода осуществ­ ляется по памяти текущих перемещений, отсчитанных от точки 0; одновременно перфолента реверсируется и устанавливается на кадр начала обработки ОЧК.

Сигнал о том, что данный черновой проход последний, форми­

ются в чистовом проходе. Если чистовой проход отсутствует, вели­ чина А0 задается равной нулю.

Переход на следующую программу или чистовой проход осу­ ществляется по специальным командам в технологических кадрах программы и может выполняться либо с предварительным возвра­ том инструмента в точку 0, либо с его перемещением непосредст­ венно в исходное положение (точку А); одновременно вводится кадр следующей программы (в частности, снова первый кадр про­ граммы ОЧК, если чистовой контур специально не задан, а обра­ зован постоянным смещением по осям X и Z относительно ОЧК). Алгоритм II предусматривает обработку деталей из поковок с ко­ ническими ступенями. В этом случае требуется измерение силовых параметров резания; на основе этого измерения должна формиро­ ваться команда о превышении заданной глубины резания. При использовании этой команды возможны два варианта работы:

с остановкой интерполятора и последующим перемещением по оси X от‘постороннего генератора на величину, заданную при на­ стройке станка;

без остановки интерполятора с дополнительным перемещением от того же генератора (по аналогии с системой «Siemens»).

Так как при обработке деталей из конических заготовок может быть несколько точек встречи и отхода от контура ОЧК (как это видно на рис. 102, б), то введенные в память координаты Z встре­ чи в данном проходе могут быть сброшены, если в том же проходе оказывается, что ДА>Д0. Поскольку при этом число проходов по припуску в начале ОЧК может быть меньше общего числа прохо­ дов, то для сокращения холостых перемещений по уже обработан: ным начальным участкам ОЧК в системе предусмотрено устройст­ во сдвига начала проходов, включающееся при Хн.=ёД0 или АН/< 0 .

Устройство работает таким образом, что, если до конца отработки заданного в кадре перемещения не было сигналов отхода от ОЧК (^> ^пред), величины Хт и ZT, хранящиеся в памяти, сбрасываются и начинается новый отсчет от положения инструмента в начале от­ работки следующего кадра. Если же такой сигнал был, то запоми­ нается номер отрабатываемого кадра, а величины Хт и ZT продол­

жают отсчитываться от положения в начале этого кадра и не сбра­ сываются до возврата инструмента в начало следующего прохода.

Инструмент возвращается в начало той ступени, на которой произошел первый отвод от ОЧК, причем перфолента при реверсе устанавливается на номер кадра данной ступени; далее вновь включается цикл обработки. Некоторый проигрыш во времени на холостые перемещения по ОЧК по сравнению с возвратом непо­ средственно в точку отхода от контура компенсируется простотой алгоритма и конструкции памяти; возможность возврата непосред­ ственно в точку отхода может быть предусмотрена дополнитель­ ными устройствами памяти, хранящими всю информацию кадра и информацию о состоянии интерполятора в момент отхода от кон­ тура.

Окончание работы ОЧК фиксируется по отсутствию в проходе команд t> ^пред -при условии, что от начала прохода инструмент пе­ ремещался по ОЧК. Остальные элементы цикла аналогичны рас­ смотренному выше. Таким образом, введение в рассматриваемый алгоритм запоминания координаты встречи по оси Z вместо номе­ ра кадра, как в системе «Siemens», сокращает холостые проходы инструмента по обработанным поверхностям ОЧК, а введение ве­ личины допускаемого остатка припуска от любого из черновых проходов (А0) уменьшает длину требуемого прохода и сокращает, как будет показано, количество проходов.

Для иллюстрации эффективности различных алгоритмов можно сравнить затраты времени Ѳ' (система «Siemens») и Ѳ" (система ЭНИМСа) на обработку ступеней простых форм типа конуса или цилиндра из цилиндрической заготовки для следующих условий:

рабочая подача при изменении глубины резания t по сравнению с расчетной t0 изменяется в простейшем случае обратно пропорци­

быстродействие привода подачи условно неограниченно, т. е. до­ пускает мгновенное изменение рабочей подачи при изменении t;

t ^ b t 0 (где Ь<. I — постоянная величина для данного процесса обра­ ботки);

St.x— cso — минутная подача холостого хода (где с>а — посто­ янная величина для данного процесса обработки — с>1);

обработка производится за К проходов с возвратом инструмен­ та для следующего прохода и в конце обработки ОЧК в точку О начала ОЧК.

Для обработки конуса из цилиндрической заготовки в соответ­ ствии с алгоритмом системы «Siemens» и схемой разбиения при­

пуска в каждом проходе (рис. 109) затраты времени складывают­ ся из времени прохода инструментом:

К участков врезания U на подаче sM (на рис. 109 условіио спрямлены; врезанием в деталь в начале прохода Ьренебрегаем); К участков т с переменной глубиной резания t0> t ^ .b t0 на сред­

К участков p — bt0 ctga на подаче sM(ограничение);

Рис. 109. Схема проходов по алгоритму системы СПТ фирмы Siemens

(К-1) участков «отскока» Z0 на подаче s„ (в последнем проходе «отскок» не обязателен);

Кучастков 1+U при возврате по оси Z на подаче sx.x;

Кучастков Хс при возврате по оси X в точку 0 на подаче sx.x;

при смене направления движения (кроме режима самого прохода, где, как было принято ранее, подача регулируется непрерывно, мгновенно меняя значения при изменении t).

Из схемы обработки по алгоритму системы ЭНИМСа (рис. ПО)

видно следующее:

неизменными остаются только затраты времени на проход уча­ стков U, пг, q.

сокращение затрат времени по алгоритму ЭНИМСа может дости­ гать в среднем 40% при числе проходов К > 2.

Если первый проход в начале обработки, или последний в кон­ це, или оба вместе являются неполными (t< t 0), то это не меняет соотношений составляющих общего времени между рассмотрен­ ными алгоритмами за исключением случая, когда в этих проходах t< bi0. В этом случае алгоритм ЭНИМСа сокращает число прохо­ дов, как это видно по рис. 103 и 108.

Рис. 112. Сравнение эффектив­ ности алгоритмов систем СПТ фирмы Siemens и ЭНИМСа (вариант I) для цилиндриче­ ской детали

Для цилиндрических ступеней в случае t0> t > b t0 алгоритмы систем «Siemens» и ЭНИМСа равноценны, различны только затра­ ты времени на проход участков Хн. (а< с). Для глубины t<:bt0,

как и для конических ступеней, в алгоритме ЭНИМСа сокращают­ ся длина рабочих ходов, холостых перемещений и требуемое число проходов. Сравнительная оценка алгоритмов для обработки цилин­ дрической ступени приведена на рис. 112. Уменьшение затрат вре­ мени по алгоритму ЭНИМСа в этом случае для одного из вариан­ тов исходных данных составляет в среднем 15—20% при К > 2.

Последние разработки фирмы Siemens [100] свидетельствуют об отказе от старого алгоритма и вводе в систему СПТ памяти ко­ ординат точек встречи с ОЧК и устройства сдвига начала прохода.

Помимо указанных выше отличий, система ЭНИМСа преду­ сматривает обработку деталей из произвольных заготовок с ис­ пользованием датчика предельной глубины резания (ДПГ), уста­ навливаемого непосредственно на резце на расстоянии ^Пред от вер­

шины (рис. 113).

При применении указанного датчика отпадает необходимость в вычислении Хщ ; инструмент сразу начинает движение, на деталь

из точки 0; при получении команды датчика £>^Пред, например, в точке а (рис. 113, а) в начале прохода интерполятор останавли­ вается и включается перемещение по оеи X от постороннего гене­ ратора до момента определения датчиком ^ ^ Пред'. то же имеет мес­ то и в середине прохода.

ки не представляется возможным из-за необходимости их располо­ жения в зоне обработки с обеспечением надежной защиты от пыли, стружки и охлаждающей жидкости, а также из-за больших неров­ ностей поверхностей и перепадов ступеней заготовки. ДПГ рабо­ тает следующим образом. Поступающий в канал 1 от магистраль­ ной сети воздух с давлением 2—5 атм проходит через дроссель 2 и сопло 3 в атмосферу. К 'камере 4, размещенной между дроссе­ лем и соплом, подключается преобразователь 5 давления в элек­ трический сигнал.

При отсутствии препятствия перед соплом в камере 4 устанав­ ливается некоторое давление, определяемое входным давлением р и сопротивлениями сопла и дросселя (соотношением диаметров сопла dc и дросселя с?др). При этом напор струи воздуха, вытекаю­ щей из сопла, должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить выдувание мелкой стружки и охлаждающей жидкости из зоны сопла.

При появлении перед соплом препятствия на некотором рассто­ янии Ô (таким препятствием является либо торец детали в начале прохода, либо перекрытие отверстия сопла диаметром заготовки при резании) давление в камере 4 повышается, и преобразователь 5 выдает сигнал о том, что t> tnред в схему управления. Исходная настройка преобразователя «а отключение соответствует началь­ ному давлению в камере 4 без препятствия перед соплом.

С учетом возможности перекрытия сопла крупной стружкой

(от датчика силы резания) система ОПТ выдает команду на оста­ нов интерполяторов и отвод резца по оси X (здесь Р0— расчетная уставка силы резания).

Применение ДПГ снижает требования к быстродействию адап­ тивной системы в режиме врезания инструмента в деталь, так как команда о t> t npeд может быть выдана ДПГ в начале прохода до касания иінструхментом детали. При I С ^пред (см. рис. 113,6) режим врезания определяется адаптивной системой.

Испытания датчика на токарном станке показали, что сигнал о превышении заданного припуска может поступать в систему управ­ ления на расстоянии 0,3—0,5 мм до момента врезания резца в то­ рец детали или ступень большего диаметра.

Из приведенных схем обработки видно, что в обоих алгорит­ мах («Siemens» и ЭНИМСа),окончание обработки ОЧК не совпа­ дает, как правило, с последним кадром ОЧК. Это затрудняет пере­ ход на программу последующего чистового прохода или другую программу и требует, как указывалось выше, дополнительных команд и устройств.

Кроме того, недостатком рассмотренных выше алгоритмов яв­ ляется ограничение номенклатуры форм деталей и заготовок, пре­

дусматривающих только возрастание диаметров ступеней при об­ точке (убывание при расточке). Расширение номенклатуры за счет деталей с убывающим диаметром ступеней на базе тех же принци­ пов приводит к еще большему усложнению структуры системы СПТ. В связи с этим был разработан третий вариант алгоритма — алгоритм «параллельных контуров» — с обеспечением по сигналам адаптивной системы информации либо о выходе инструмента из контура заготовки, либо об обработке глубин t^bto.

Рис. 115. Схема алгоритма системы СПТ ЭНИМСа (вари­ ант III) для цилиндрической заготовки

В простейшем случае для обработки деталей из цилиндрических заготовок (рис. 115) с нарастающим значением диаметров ступе­ ней система ОПТ включает только блок определения положения инструмента по оси X (Хн ) в начале каждого чернового прохода

(при работе с ДПГ в этом блоке нет необходимости) и устройства запоминания текущих координат Хт и ZT (при работе с системой программного управления с относительным отсчетом).

Начало цикла обработки детали, показанной на рис. 115, может осуществляться по двум вариантам.

В а р и а н т 1. Если в системе ЧПУ возможна коррекция поло­ жения инструмента по одной или двум координатам, то в програм­ ме ускоренных перемещений (Z„o, УПо) инструмента в начале

ОЧК задается коррекция А на перемещение по оси X и инструмент останавливается в точке В.

Величина X = Kt0 устанавливается оператором на переключате­ лях коррекции пульта управления ЧПУ и рассчитывается с учетом реального припуска, глубины резания tQи числа необходимых про­ ходов К и (К и (0 также устанавливаются на переключателях).

В точке В вводится технологический кадр, обеспечивающий по­

следовательность ряда операций:

перемещение на быстром ходу на величину to (в точку а);

сброс единицы из памяти числа проходов К;

после отработки t0 ввод кадра первой ступени ОЧК и включе­

чается отсчет ZT и ZT (от точки О).

Далее в любом из проходов инструмент перемещается по про­ грамме ОЧК (траектория «параллельного контура»).

Окончание прохода фиксируется либо по команде t ^ b t 0 (сила резания Р^Ртіп), например, для точки b в первом проходе, либо при считывании последнего кадра ОЧК (точка с в четвертом про­ ходе). Необходимость в последующем проходе определяется при (К—і)>0. По команде возврата инструмент возвращается либо в точку начала прохода, например, точка а для ЧПУ с коррекцией X и Z, либо в точку 0 для ЧПУ без коррекции. Одновременно пер­ фолента реверсируется и устанавливается на кадр начала ОЧК. Далее цикл повторяется. Последний проход фиксируется при (К—

—і ) —0; инструмент перемещается от точки 0 полностью по.ОЧК и в конце ОЧК переходит на любую другую программу. Из схемы обработки видно следующее:

окончание обработки ОЧК всегда совпадает с последним кад­ ром программы ОЧК, что упрощает переход на следующую про­ грамму;

необходимость в вычислении величины АХ, как это имело место в предшествующих алгоритмах, и сравнения АХ с величиной До от­ падает;

нет необходимости в устройствах памяти либо номеров кадров встречи инструмента с контуром в данном и предыдущих проходах, либо координат Z встречи с контуром;

значительно упрощается структура и связи СПТ с ЧПУ, что позволяет выполнять систему СПТ в виде приставки к имеющимся в настоящее время системам ЧПУ;

при работе с ДПГ, как уже указывалось, нет необходимости в блоке определения Хн ; одновременно появляется возможность

получения при движении по торцу команд До ДПГ для возврата на следующий проход до момента полного перемещения по про­ грамме до конца торцового участка (для конических ступеней ал-‘ горитм «параллельных контуров» должен сохраняться во избежа­ ние многократных повторений цикла возврата по командам ДПГ);

для обработки без ДПГ резцами с ср>90° может быть упроще­ на конструкция блока определения Хн. за счет следующих измене­

ний алгоритма работы. Инструмент (рис. 116) от точки 0 сразу начинает движение по программе кадра первой ступени.