102. Автоматическое управление точности обработки по рассогласованию.

Рассмотренные в п. 4.9.3 средства управления точностью срабатывают, когда контролируемый параметр достигает заданного уровня. Во многих случаях более эффективными являются системы управления, которые приходят в действие при рассогласовании те кущего значения контроли­руемого параметра с задан­ным его уровнем. Назна­чение таких систем — умень­шение случайных отклоне­ний размеров, связанных со случайными и систематиче­скими изменениями упругой деформации технологической системы. Поэтому контроли­руемым параметром в данном случае является либо откло­нение упругой деформации от заданного уровня, либо си­ла резания Р_у , связанная с упругой деформацией функ­ционально. На рис. 4.63 показана схе­ма управления точностью обработки на токарном гидрокопироваль­ном полуавтомате путем компенсации изменения упругой дефор­мации технологической системы соответствующим изменением уровня размерной настройки. Чтобы фактический размер оставался постоянным, необходимо соблюдать равенство АЛ_Н = — Ау, где

∆А_Н — изменение уровня размерной настройки; Ау — изменение упругой деформации. В системе, показанной на рис. 4.63, измери­тельное устройство непрерывно определяет уровень радиальной силы р_у , который косвенно оценивает уровень упругой деформации у согласно выражению

у = Py/i,

г де j — жесткость технологической системы. Это значение р_у срав­нивается в устройстве сравнения (СУ) с заданным значением (ус­тавкой), которое передается в СУ задающим устройством (ЗУ). Рис. 4.63

Рис. 4.63. Схема управления точностью обра­ботки путем компенсации изменения упругой деформации изменением уровня размерной на­стройки

Если полагают, что жесткость можно считать постоянной, то и уставка будет постоянной. Но если обрабатывают маложесткие валы и жесткости передней и задней бабок сильно различаются, то ЗУ вырабатывает переменный сигнал, зависящий от координаты х. Разность между сигналами И У и ЗУ, пропорциональная Ау, по­ступает в исполнительное устройство, которое перемещает корпус 1 золотника в ту сторону и до тех пор, пока сигнал, выходящий из СУ, не станет равным нулю. При перемещении корпуса золотника изменяются размер А₂ и, согласно показанной на рис. 4.63 размерной цепи, размер А_коп на копире. Действительно,

Лд = А_ст + Л_коп + А_х - Л₂ -А₃

где Л_ст, Л_} — постоянные станка; Л_коп — размер на копире; Л₂ , Л₃ — размеры цепи в золотчике управления, соответствующие равновесному положению суппорта. Для компенсации размерного износа резца система снабжена устройством установки нуля (УН). Перед обработкой каждой заго­товки партии резец подводится к измерительному рычагу УН. При этом щуп 2 находится на нулевой ступени копира, а собственные, сигналы И У и ЗУ равны нулю. Сигнал УН об отклонении положения вершины резца от нулевого через ЗУ и СУ передается в ИСУ, которое изменяет положение корпуса 1 золотника до тех пор, пока сигнал УН не станет равным нулю.

Стабилизация фактического размера возможна также путем ста­билизации уровня упругих деформаций технологической системы при случайных изменениях глубины резания (припуска), твердости заготовки, а также при затуплении резца. Согласно выражению j=P_y1/y1(j- средняя жесткость для диапазона измерений силы P_y от нуля до некоторого фиксированного значения P_y1 ) это возможно, если подача будет изменяться так, что

yCpt^xs^yHBⁿ/j=const. (4.18)

Схема системы управления точностью обработки на токарном гидрокопировальном полуавтомате путем стабилизации упругой де­формации технологической системы показана на рис. 4.64. В данном случае ИУ, ЗУ и СУ выполняют те же функции, что и в системе, показанной на рис. 4.63. А ИСУ изменяет задающую подачу s_x так, чтобы выражение (4.18) оставалось постоянным.

Управление точностью обработки путем компенсации изменений упругой деформации технологической системы изменением размерной настройки позволя­ет:

1) существенно (в 2...6 раз) сокращать рассеяние разме­ров, порождаемое случайными факторами, и тем самым по­вышать точность размеров и формы обработанных загото­вок; 2) сохранять шерохова­тость обработанных поверх­ностей такой же, как при обычной обработке; 3) увели-

чивать производительность оборудования за счет обработ­ки за меньшее число проходов; 4) повышать производитель­ ность на следующих операциях технологического процесса обработки за счет увеличения точности межоперационных размеров. Недо­статком данного способа управления является относительная труд­ность в создании механизмов малых плавных перемещений, работающих с точностью до нескольких микрометров.

Указанного недостатка лишена система управления путем ста­билизации упругих деформаций. Однако из-за изменения подачи обработанные заготовки имеют разную шероховатость. Наилучшими свойствами обладают комбинированные системы управления точно­стью, которые в заданном диапазоне подач (s_mjn ... s_max) стабили­зируют упругую деформацию, а при $ > s_max компенсируют изме­нения упругой деформации изменением размерной настройки.

В настоящее время прошли лабораторные испытания системы управления точностью обработки на токарных, фрезерных, расточ­ных, кругло- и внутришлифовальных, шлицешлифовальных, отрез-s ных и других станках. При этом принципиальная схема управления осталась той же. Различие только в способах получения информации об упругих деформациях технологической системы и способах из­менения уровня размерной настройки или стабилизации упругих деформаций. Так, в некоторых случаях вместо силы Р_у измеряется мощность привода главного движения, а для стабилизации упругих перемещений изменяется угол резания путем поворота резца вокруг горизонтальной оси, проходящей через его вершину.

103. см 104,105,106.