Управление процессом достижения точности диаметральных размеров на МЦС с ЧПУ. Адаптивное управление точностью обработки по принципу динамической настройки, страница 3

Рис. 13.2. Классификация систем адаптивного управления станками с ЧПУ

          3. Адаптивное управление точностью обработки по размеру динамической настройки

          Адаптивные системы (АС), реализующие это направление, обеспечивают стабилизацию размера динамической настройки А_д путем внесения в него поправки. Величина А_д определяется АС косвенным путем посредством измерения определенного физического параметра , характеризующего состояние процесса обработки и находящегося в функциональной зависимости от А_д. В качестве параметра  могут быть приняты упругие перемещения звеньев технологической системы, сила резания или ее составляющая, крутящий момент, мощность, ток в обмотках двигателей и т.д.

          Во время обработки непрерывно измеряется фактическое значение параметра - _факт и сравнивается с заданным значением - _исх, которое пропорционально заданному уровню динамической настройки А_д. Если при этом обнаруживается рассогласование  = _факт - _исх, которое в свою очередь пропорционально отклонению размера А_д - (А_д), то исполнительный механизм АС изменяет размер динамической настройки до тех пор, пока  не станет равным нулю, а следовательно и размер А_д, не станет равным допустимому значению.

          Поправка в размер динамической настройки А_д вносится посредством изменения силы резания или жесткости технологической системы. Второе направление обычно трудно реализуемое. Поэтому большинство АС в качестве регулятора использует силу резания.

          Сила резания Р_у является функцией многих переменных

Р_у=×С_р×S^q×t,

где: t - глубина резания;

S - подача;

C_р - коэффициент, учитывающий твердость обрабатываемого материала;

q - коэффициент, учитывающий другие условия обработки;

 - коэффициент, характеризующий отношение составляющей Р_у к общей силе резания Р.

          Ранее указывалось, что на изменение размера динамической настройки А_д наиболее сильное влияние оказывают колебания припуска _заг и твердости материала С_р заготовки, то есть:

;      ,

          Из приведенных формул следует, что универсальным параметром, за счет которого можно управлять силой резания, величинами _Ад1 и _Ад2 является подача.

          На рис. 13.3 показана схема станка с ЧПУ, оборудованного АС управления упругими перемещениями.

          Данная адаптивная система работает следующим образом.

          Интерполятор 2 СЧПУ задает величину рабочей подачи через блок 3, управляющий движением инструмента по координате Y, приводу 4, который сообщает шпиндельной бабке 5 рабочую подачу S при расчетных величинах припуска на обработку и твердости материала обрабатываемой заготовки. На шпиндельной бабке станка установлен датчик 1, измеряющий упругое перемещение шпинделя относительно бабки.

          В тех случаях, когда припуск и твердость материала оказываются больше, сила резания увеличивается, а следовательно возникает отклонение величины А_д динамической настройки, измеряемого датчиком упругих перемещений 1. Датчик передает по каналу обратной связи фактическое значение размера динамической настройки А_д.факт в блок 3, где эта величина сопоставляется с заданным исходным значением А_д.исх. После этого отрабатывается знак рассогласования и автоматически вносится изменение в величину подачи S до тех пор, пока величина упругого перемещения не достигнет требуемой.

          Недостатком использования подачи, как регулятора силы резания, является изменение шероховатости обработанной поверхности.

          Для адаптивного управления процессом обработки необходимо непрерывно или с некоторой периодичностью измерять параметр процесса резания. Вопрос измерения параметров процесса резания - один из наиболее сложных при реализации АС.

          В различных АС измеряемыми параметрами могут быть составляющие силы резания, крутящий момент на шпинделе, мощность резания, износ инструмента, температура резания, вибрации и т.д. В связи с этим были разработаны различные по назначению, принципу действия и конструкции измерительных устройств.