Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Шпоры автоматизация технологическими и производственными процессами - файл 1.docx


Шпоры автоматизация технологическими и производственными процессами
скачать (726.6 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx727kb.15.12.2011 11:07скачать

содержание

1.docx


  1. Современные проблемы управления процессом резания

Качество изготавливаемых деталей на металлорежущих станках, производительность, надежность станочного комплекса определяется возможностью автоматического управления температурно-силовым режимом обработки ТП резания. Для этого нам нужны быстродействующие, точные и надежные датчики текущей информации по температуре, силе резания и износу инструмента.

Вот тут появляются проблемы:

1) зона резания недоступна для непосредственного измерения этих параметров, поэтому приходится пользоваться косвенными методами, идентификацией их по моделям и взаимосвязи с другими параметрами ПР. (самые эффективные – по электрическим параметрам – термо-ЭДС и электропроводимость контакта инструмент – деталь (ЭП КПД))

  1. Система управления процессом резания на отдельном станке как низший и очень важный уровень системы управления должна создаваться быстрее, чем все остальные АСУ производства, а это не всегда возможно, в связи со сложностью и малой управляемостью процесса резания.


^ 83. Технологический процесс как объект управления

При анализе и синтезе систем управления техпроцесс рассматривается с информационной точки зрения, когда требуется знание информационной модели, отражающей формальную связь между входом и выходом объекта. Эту модель называют также кибернетической, функциональной. Объект изображается в виде «черного ящика», на входе – случайная функция X(t)=X1(t), X2(t)..Xm(t), а на выходе – векторная случайная функция Y(t)=Y1(t), Y2(t)..Yp(t). Такое представление ТП дает возможность рассматривать его как систему преобразования случайных функций входа в случ функции выхода, каждая из выходных переем полностью определяется в вероятностном смысле всеми или частью входных перем. Но, учесть все входн переем нельзя, поэтому ограничиваются основными, остальные относят к шумам (неконтролир возмущениям), а задача системы – в их компенсации.
X1(t) n(t)

Y’(t)
Xm(t)
ТП м.б. отнесены к системам с неполной априорной информацией. Выбор входных измеряемых переменных часто диктуется чисто технологическими причинами, например возможностью измерения, а не степенью и формой влияния на выходную переменную. Кроме того, структура и параметры часто меняются со временем.


^ 84. Идентификация и управление ТП: два этапа процесса управления.

Дрейф характеристик объекта, неизбежный в каждой реальной системе, иногда изменяет не только ее параметры, но и структуру. Это требует коррекции модели. Поэтому, прежде чем синтезировать управление, необходимо откорректировать модель, т.е. идентифицировать объект. Это реализуется в двухэтапной схеме управления. Цель управления – перевод объекта в требуемое состояние – разбивается на две цели, соответствующие двум этапам управления. На первом этапе целью является синтез адекватной модели объекта, а на втором – синтез управления на основе этой модели.



85,86. Понятия и определения замкнутой системы управления ТП: системы регулирования, следящие системы ПУ, адаптивные системы (самонастраивающиеся, самоорганизующееся, самообучающиеся)

замкнутые системы – используют для управления обратную связь м/у выходом и входом (априорную и апостериорную информацию). Как объекты управления, многие ТП, в том числе ПР, нестационарны, нелинейны, многомерны, со многими внутренними обратными связями, невелика или отсутствует вовсе информация о форме и степени взаимосвязи между переменными в динамике в реальных условиях эксплуатации. Это значительно усложняет получение адекватных математических описаний ТП как ОУ. В этих условиях необходимо создавать самоприспосабливающиеся (адаптивные) системы управления, в которых имеется помимо основного контура управления ( контур стабилизации параметра слежения, программного управления), дополнительный контур, позволяющий системе оптимизировать ТП в условиях меняющейся информации об объекте. В этот контур входят датчики технологических величин, вычислительные устройства и т.п.

В адаптивных (самоприспосабливающихся) системах обязательно должен присутствовать дополнительный контур со специальным вычислительным устройством (оптимизатором), позволяющий изменить управляющий сигнал или параметры системы (самоорганизующиеся системы), алгоритм функционирования (самоалгоритмизующиеся), критерии оптимальности (самообучающиеся) для достижения поставленной цели при изменении возмущающих воздействий.

^ 87. Методы идентификации СУ ТП


МАУ – методы автоматического управления



88. Термо-ЭДС контакта «инструмент – деталь» комплексный параметр управления процессом резания.

Без первоочередного создания совершен

ной системы управления технологическим процессом (в нашем случае процессом резания) невозможно создать эффективную САУ более высокого уровня (управление технологическим модулем, комплексом, цехом и т.д.). Для этого необходимо создать управляемый процесс ре

зания, то есть определить входные и выходные переменные, поддаю

щиеся контролю, управлению.

Согласно положению об оптимальной температуре резания, оптимальным интенсивности износа инструмента скоростям резания V,, для определенной пары обрабатываемого и инструментального материалов со

ответствует оптимальная температура резания в0 и постоянная вели

чина термо-ЭДС. Любое отклонение скоростей резания, на ко

торых ведется обработка, от указанной оптимальной (вверх или вниз) может увеличить износ инструмента в несколько раз. Чем труднее обрабатывается материал, тем резче выражена экстре

мальность зависимости инструмента от скорости резания и более же

сткими становятся требования определения, контроля и обеспечения уровней названных оптимальных скоростей резания.

Обеспечение определенного температурного режима при обработ

ке (работа с Ео — const) позволяет формировать необходимый уровень пластической деформации поверхностного слоя, сформировать его ста

бильную структуру .

Эффективность работы с Ео = const тем выше, чем интенсивнее растет температура резания по мере затупления инструмента. При этом можно получить повышение размерной стойкости более, чем в 1,6 раза при работе с Ео = const по сравнению с Ко = const.

Итак, создание автоматической системы управления по термо-ЭДС позволяет вести обработку на оптимальном режиме (по износу инструмента, характеристикам качества обработанной поверхности), обеспечить во время обработки температурный режим, формирую

щий требуемую структуру поверхностного слоя, что, в свою очередь, является резервом резкого повышения ресурса работы изделия; веде

ние процесса с £0 = const может обеспечить существенное повышение производительности.


^ 89. Критерии эффективности САУ процесса резания

Одним из наиболее универсальных критериев оптимальною управления является критерий наибольшей экономической эффективности производства, то есть получение максимальной разности между стоимостью продукта и стоимостью всех затрат на его получение.

Оперативно определить затраты на производство удается далеко не всегда, так как некоторые элементы (статьи) экономического критерия не поддаются точному измерению.

В качестве частных критериев при оптимизации процессов резания можно использовать так называемую «технологическую» себестои

мость [3]. Этот критерий учитывает требуемую точность обработки, допустимую шероховатость; погрешности, сопровождающие техно

логический процесс - как случайные, так и систематические, входные параметры заготовок; упругую характеристику системы СПИД; пара

метры режима резания; стоимостные свойства режущего инструмента; точность поведения размерной настройки и наладки системы СПИД; размер партии деталей; основные геометрические параметры режуще

го инструмента.

При оптимизации технологических процессов резания на кон

кретном оборудовании и при изготовлении конкретных деталей, более удобно восполь

зоваться такими критериями, как относительный поверхностный износ инструмента (его минимум); себестоимости операции (обработ

ки), когда учитывается максимальная производительность труда на данном рабочем месте [13]. В этом случае вводятся понятия: эконо

мическая скорость резания V,, соответствующая минимуму перемен

ной себестоимости (А) данной операции, оптимальная ско

рость резания Уо, соответствующая минимуму относительного по

верхностного износа инструмента (Ао„). Скорость У, всегда больше Vu.

Проведенные для различных обрабатываемых материалов рас

четы показывают, что, как правило, величина отношения /V,. = 1-20 +1.25, а для труднообрабатывемых материалов скорости практически совпадают. Выше отмечалось, что ведение процесса резания с постоянной оптимальной термо-ЭДС контакта «инструмент-деталь» Ео (соответ

ствующая минимуму hun) позволяет еще выше поднять размерную стойкость инструмента (или при одинаковой стойкости поднять про

изводительность) по сравнению с работой на Vo.

Таким образом, если параметром управления является указанная термо-ЭДС, то имеется возможность получить в производственных условиях объемную информацию о температурных режимах обработ

ки, интенсивности износа инструмента и вести процесс обработки ре

занием практически (особенно при обработке жаропрочных и других труднообрабатываемых материалов) на экономически целесообраз

ных режимах.
9



^ 0. Особенности электрического контакта «инструмент-деталь» (КИД)

Электрический контакт заготовки с передней поверхностью ин

струмента осуществляется через условную плоскость сдвига и стружку. Материал стружки претерпевает большие пластические деформа

ции во много раз превышающие деформации в зоне условной плос

кости сдвига, что предопределяет повышенное электриче

ское сопротивление стружки. Поэтому удельный вес электрической проводимости по передней поверхности в суммарной проводимости КИД будет существенно меньше по сравнению с проводимостью по задней поверхности инструмента при обработке труднообрабатывае

мых материалов, когда износ по задней поверхности является прева

лирующим.

В таких условиях наличие зоны упругого контакта стружки с передней поверхностью инструмента практически не будет вли

ять на распределение электрического тока в КИД, так как электриче

ское сопротивление этого участка должно быть на порядок выше из-за существенно меньших давлений, уменьшающихся до нуля в точке отрыва стружки от инструмента, и фактическая площадь контак

та на этом участке существенно меньше номинальной.

Многими исследователями подтверждается факт сплошности электрического контакта «инструмент-деталь», когда фактическая площадь равна номинальной площади контакта.

Выявленная особенность КИД как электрического контакм обосновывает возможность контроля текущего износа режущего нн струмента по ЭП КИД.
^ 91. Пластичность КИД.

Эл. контакт заготовки с передней поверхностью инструмента осуществляется через условную плоскость сдвига и стружку. Материал стружки претерпевает большие пластические деформации, во много раз превышающие деформации в зоне условной плоскости сдвига, что предопределяет повышенное электрическое сопротивление стружки. Поэтому удельный вес электрической проводимости по передней поверхности в суммарной проводимости КИД будет существенно меньше по сравнению с проводимостью по задней поверхности инструмента при обработке труднодобываемых материалов, когда износ по задней поверхности является превалирующим.


^ 92. Устройства измерения ЭП КИД

Контакт инструмент-деталь можно представить в виде источника ЭДС с внутренним сопротивлением RK.. Значение Е лежит в пределах О - 50 мВ, а величина RK колеблется в пределах 10-4 - 10-2 Ом. Амплитудно-частотный спектр колебаний Е и RK (их переменных составляющих) лежит в интервале 0-20 кГц.

С учетом необходимости параллельной регистрации текущего значения ТЭДС контакта Е для измерения RK был выбран метод, основанный на пропускании через измеряемую цепь периодических прямоугольных импульсов то

ка Iэ "эталонной" амплитуды от внешнего источника

Такой метод измерения позволяет одновременно регистрировать ТЭДС контакта Е в интервалах времени, когда ток Iэ =0, а также исключать влияние поверхностного эффекта на точность измерения Лк.

Измеритель сопротивления контакта "инструменг-деталь" содержит силовую цепь, которая замыкается по цепи источник тока ИТ-силовой токосъем 1 -шпиндель 2 - патрон 3 - деталь 4 -резец 6 - источник тока ИТИзмерительная цепь состоит из усилителя постоянного тока Y первый вход которого соединен через измерительный токосъем 5 не

посредственно с деталью 4, а второй - с резцом б (вблизи текущей кромки).

В процессе работы устройства генератор Г формирует прямо

угольные импульсы со скважностью, равной 0,5 которые подаются на входы трех линий задержек импульсов Л31. Л32 и ЛЗЗ. Л31 обеспечивает задержку на время г, =0,1 мс как переднего, так и заднего фронтов импульсов которые затем поступают на управляющий вход источника "эталонного" тока ИТ и формнруюг на его выходе прямоугольные импульсы тока "эталонной" амгоштх-ды. В результате протекания прямоугольных импульсов тока на контакте "инструмент-деталь" возникает напряжение прямо

угольной формы (рис. 2.15 , г), усиливающееся усилителем У, выход которого соединен с сигнальными входами запоминающих устройпв ЗУ1 и ЗУ2. Управление первым запоминающим устройством ЗУ1 осуществляется выходным напряжением линии задержки Л32, кото

рая обеспечивает задержку переднего фронта импульса на времч т, > т, + тп (тп 5 1 мс - время переходного процесса в силовой не пи), не задерживая практически задний фронт импульса.


^ 93. Аналитичская зависимость ЭП КИД от геометрических параметров контактных поверхностей режущего инструмента.

Используя теорию электрического контакта, электрическую проводимость G КИД можно определить в виде

G=KG*√q

где KG - коэффициент пропорциональности, постоянный для кон тактной пары обрабатываемого и инструментального материалов и зависящий от их удельных проводимостей;

q=q3+qП - суммарная величина площади задней (ее площадь q3) и передней (ее площадь - qП) контактных поверхностей инстру

мента.


^ 94. Физические основы формирования ЭП КИД

Выдвинутая и обоснованная гипотеза о сплошности электриче

скою контакта "инструмент-деталь" (КИД) позволяет объяснить взаимосвязь ЭП КИД с другими параметрами процесса резания (ПР) через изменение геометрических размеров и форм КИД и удельной электрической проводимости (ЭП) контактируемых материалов, а также независимость величины ЭП от изменения механического дав

ления и электрического напряжения, приложенного к этому контакту, и химического воздействия внешних сред. Проводимые исследования в УГАТУ позволили обосновать выдвинутые гипотезы и положения о возможности измерения и контроля по ЭП КИД текущих значений износа инструмента, сил резания, определить одновременно и характер взаимосвязи ЭП КИД с па

раметрами IIP, а так же разработать математическую модель, oтpaжающую физику формирования ЭП КИД и позволяющую прогнозировать ее значения при изменении условий резания.

Специально созданный прибор измерения ЭП КИД позволяет разработать методику определения ЭП контактных поверхностей инструмента и ЭДС этих поверхностей. Последнее позволяет точно определить их соотношение с ЭДС КИД и обосновать области эффективного управления ПР по термо-ЭДС КИД.


^ 95. Влияние температуры, скорости, глубины резания, подачи

Существенное изменение электропроводимости контакта наблюдается при изменении скорости резания в диапазоне, не превышающем скорости Г'о (У<У'о)-

При скоростях, соответствующих минимуму интенсивности износа инструмента (Vo), наблюдается стабилизация степени изменения проводимости по скорости резания (AG/AV= const при V>V0).

Влияние подачи на электрическую проводимость контакта [14]

Зависимость электропроводимости контакта (G, G*So) от подач,носит нелинейный характер.3 чесь G'.sd - G/G.^o - относи

тельная проводимость, определяемая как отношение текущей прово

димости (при рабочая подаче S) G к проводимости Gs^ при 5=0. G«j определяется путем экстраполяции зависимости G=((S) до подачи, равной нулю.

Влияние температурного фактора выражается в уменьшении средней температуры стружки при увеличения подачи.

При точении с постоянной скоростью резания (F=const) увели

чение подачи вызывает меньший рост электропроводимости, чем при точении с £=const .Это объясняется тем, что с увеличением подачи и износа инструмента повышается температура резания и уменьшается удельная электропроводимость материалов заготовки и инструмента и ширина контакта стружки с инструментом.

Зависимость электропроводимости контакта "инструмент-деталь" от глубины резания

Для всех исследованных пар обрабатываемых и инструменталь

ных материалов при точении с /j>const [14] наблюдается практически линейное возрастание электропроводимости G контакта с увеличени

ем глубины резания. Поддержание термо-ЭДС Е контакта на постоянном уровне позволяет уменьшить влияние температурного фактора.

Такой характер изменения G от глубины резания можно объяс

нить преобладающим влиянием последней на площадь контакта по задней поверхности. Когда доля влияния изменения площади контак

та по передней поверхности становится существенней, должно сказы

ваться влияние электросопротивления стружки, через которую про

исходит контакт инструмента с деталью через переднюю поверх

ность.

При увеличении глубины резания абсолютная электропроводимость G контакта практически линейно возрастает ( в огличие от нелинейной зависимости G от подачи инструмента).

Универсальная зависимость G*,= {(t) имеет вид степенной функции с показателем степени, равным 1/2, и отражает независимость G*i от уровня подач, износа инструмента, свойств материалов детали и инструмента.



^ 96. Геометрия инструмента, СОЖ на ЭП КИД



97. Измерение сил резания по ЭП КИД.

98. Корреляционная связь между силами резания в ЭП КИД

При одинаковом диапазоне изменений сил резания при варьировании глубины резания электропроводимость КИД изменяется и большей степени, чем при варьировании подачей инструмента. Это еще раз подтверждает установленный выше факт большей чувствительности электропроводимости КИД к изменению глубины резания, нежели к изменению подачи инструмента. Аналитические зависимости, объясняющие взаимосвязь павной составляющей Л- силы резання и электропроводимостью КИД. можно получить с помощью многофакторного эксперимента [4] Так, в [14] с помощью полного факторного эксперимента (см. табл. 2.3), когда в качестве варьируемых факторов взяты основ

ные параметры - скорость резания Г (или термо-ЭДС резания Л. глубина резання /, подача 5 и износ инструмента hz по задней поверхности [9,20], получены адекватные модели Незначнмосгь коэффициентов регрессии, определяющих влия

ние скорости резания и износа инструмента, в последней модели можно объяснить тем, что это влияние учитывается через проводи

мость С.

Выражение (2.43) обосновывает новый способ [13] измерения текущего значения Р. по подаче инструмента и электропроводимости КПД. На современных станках с ЧПУ определение текущего значения подачи инструмента не вызывает затруднений. А измерение электро

проводимости осуществляется непрерывно с помощью разработанно

го специального устройства [14].

Отсутствие необходимости изменений конструкций ,-ганоч.и системы, встройки каких-либо чувствительных элементов обусловли

вает сохранение высокой технологической надежности станочной системы.

А получение информации непосредственно из зоны резания (измерение ЭП КИД) на два порядка повышает быстродействие и соответственно точность измерения Р-_ по сравнению с существующими [24] способами.

Значение коэффициента Ctz и показателей степеней К и г для со

ответствующих пар обрабатываемых и инструментальных материалов, используемых при проведении эксперимента, даны в табл. 2.3.

Здесь обращает внимание близость значений показателей степе

ни )' и z (отличие практически находится в пределах ошибки эксперимента) для различных сочетаний обрабатываемого и инструментального материалов. Это говорит об одинаковом характере влияния подачи (толщины среза) на процесс стружкообразования и контакт

ных процессов для этих сочетаний материалов и выбранного диапа

зона изменения подачи. Близость значений z показывает практиче

скую независимость корреляционной взаимосвязи между Р. и G от электрических свойств контактирующих материалов, а также кон

тактных процессов на поверхностях инструмента. Это можно объяснить превалирующим влиянием геометрических размеров контакти-руемых поверхностей на величину Р, и G в условиях преобладания пластического контакта при резании указанных материалов в исследуемом диапазоне изменения элементов режима резания.

Проведенный корреляционный анализ полученной зависимости (2.43) показал высокую степень корреляции между Р: и G . Коэффи

циент корреляции г приближается к 0,9. Это подтверждает и одно-факторный эксперимент (рис.2.44, 2.45), показывающий практическую линейную зависимость между Р. и G.



^ 99. Динамические свойства контура управления силами резания по ЭП КИД и подаче

Выявленный одинаковый характер влияния основных факторов, характеризующих и определяющих процесс механической обработки резанием, на силы резания и электропроводимость КПД, их практически линейный характер взаимосвязи (рис. 2.44, 2.45) позволяет при исследовании динамических свойств процесса резании, когда его выходной координатой является электропроводимость КПД, воспользоваться теми же исходными положениями и зависимое.чмп, что и при выводе динамической модели по силе резания [1].

Динамические свойства процесса резания по управляющему воздействию (изменению подачи) для силы (Р:) и электропроводимости КИД идентичны

Динамические модели (2.47) и (2.48) процесса резания по управляющему воздействию для ЭП КИД и Л достаточно точно отражают характер реальных кривых переходного процесса (рис. 2.47).

Динамические свойства процесса резания по возмущающему воздействию различны и зависят от направления действия возмущений:

а) при действии возмущения в направлении вектора скорости подачи инструмента (например, ступенчатое изменение припуска на обработку) расчетные и экспериментальные кривые Л=/С) практически совпадают (рис. 2.48). Это подтверждает адекватность полученных моделей для сил резания (см. выражение (2.49)) реальным процессам резания в динамике.

При таком направлении возмущающего воздействия динамика изменения ЭП КИД протекает существенно быстрее, чем изменение Р. (рис. 2.48). Отличие расчетных кривых от экспериментальных для ЭП КИД показывает, что заложенная в модель динамики ЭП КИД зависимость от изменения сечения среза в данном случае неадекватно описывает реальный характер изменения ЭП КИД. Это позволяет еще раз убедиться в правильности выводов, сделанных ранее, что электропроводимость контакта "инструмент-деталь" определяется прежде всего площадью контактных поверхностей, сила резания же опреде

ляется сечением среза.

При таком характере возмущающего воздействия (ступенчатое изменение припуска вдоль режущей кромки) происходит быстрое формирование (практически мгновенное) площади контакта по зад

ней поверхности. Отмеченное ранее превалирующее влияние задней поверхности инструмента на общую величину ЭП КИД позволяет объяснить более быстрое изменение ЭП КИД в первоначальный мо

мент переходного процесса. Более медленное формирование контакта по передней поверхности уже несущественно влияет на изменение ЭП КИД;

б) при возмущающем воздействии r направлении вектора ско

рости резания (точение с эксцентриситетом) процесс резания (ПР) по главной состмпнюшси силы рсзаш.я Р: можно представить оезынер-цноиным. А отсутствие сдвига фаз в кривых Р: и электросопротивлениях Ri (обратная величина электропроводимости С) КИД (см. осци-лограммы на рис. Г-49) позволяет говорить и о безынерционное™ ПР по ЭП КПД. При таком возмущении практически мгновенно формируются и сечение среза, и поверхности контакта инструмента, что и определяет характер изменения и величину ЭП КИД и Р:.

Быстродействующий характер изменения ЭП КИД при любых направлениях возмущающего воздействия можно использовать для улучшения свойств САУ силовыми координатами процесса резания.
^ 100. Измерение сил резания по ЭП КИД и мощности резания-одно и многоинструментальная обработка.




101. Динамические свойства основного контура управления по ЭП КИД и мощности резания.

Для оценки динамических свойств используют передаточную функцию динамической ошибки измерения: . В связи с существенной изменяемостью параметров звена WN(p) свести динамическую погрешность к 0 очень сложно, поэтому приходится говорить о возможности приближения к этому условию, чтобы ошибка измерения не превышала допустимого. Для улучшения динамических свойств меняют параметры ФНЧ.

^ 102. Идентификация износа инструмента по ЭП КИД и термо-ЭДС

Одной нз сложнейших проблем современного производства,.обеино автоматизированного и в условиях малолюдной

лчнологни, является решение вопросов автоматического измерения,'нтроля текущего износа инструмента, управления его интенсивно-

Интенсифицировать процесс обработки резанием для обеспече-мля высокой производительности оборудования механообрабаты-вающего технологического модуля с одновременным формированиемтребуемых характеристик поверхностного слоя деталей для получе

ния необходимых ..кенлуатационных свойств узлов и изделий в целом невозможно без информации о текущем износе инструмента [13,14].

Контроль состояния инструмента, определение момента насту

пления критического износа инструмента требуют создания надежно работающих в условиях производства чувствительных преобразова

телей (датчиков) информации об износе инструмента [ 13,14,32].

Создание гибких автоматизированных производств, внедрение безлюдной технологии фебуют решения вопросов идентификации прежде всего процесса износа инструмента как составной част ав

томатического управления процессом резания. Структурная и пара

метрическая идентификация модели износа инструмента в -лих усло

виях ipedyer своего скорейшего решения |о,13,14




103. Определение текущего износа по ЭП КИД

Особенность процесса резании не позволяет применять методы прямого измерения дли определения текущего износа инструмента.

Выявленное при анализе снижение чувствительности электро

проводимости О'и (i'l при увеличении подачи S и ширины с контак

та стружки с инструментом (ем. рис. 2.27, 2.28, 2.31) требует оценки применимости этих параметров для измерения износа инструмента при разных уровнях подач.

С увеличением подачи погрешность измерения износа Ahs no G и G\ (рис. 2.59) возрастает для всех рассмотренных сочетаний обра

батываемого и инструментального материалов. Однако при обработке материалов, имеющих небольшие значения относительной ширины da контакта стружки с инструментом (например, В'1'9) и низкую удельную электропроводимость (ВТ9, ХН73МБТЮ), интенсивность роста погрешностей с увеличением подачи гораздо меньше, чем при обработке материалов, имеющих большие значения с/а и более высо

кую удельную электропроводимость (например, ОХНЗМФА).

В условиях существенного изменения глубины резания в течение одного прохода (например, черновое точение заго

товок с неравномерным припуском) для определения износа инстру

мента с помощью измерения G и G\ необходима текущая информа

ция о глубине резания.

С увеличением подачи чувствительность С so к изменению из

носа инструмента растет, причем для материалов, имеющих малые значения коэффициента усадки 2; стружки, относительной ширины с/а контакта стружки с инструментом и удельной электропроводимости у (например, ВТ9 (рис. 2.60)), эта тенденция выражена более рельефно.

Выводы

1. Зависимость электрической проводимости G и ее относитель

ного значения G\ от средней ширины фаски износа инструмента /г3 по задней поверхности при исследованных режимах резания и вы

бранных пар обрабатываемых и инструментальных материалов носит линейный характер.

2. Обоснованы теоретически и подтверждены экспериментально возможности использования электрической проводимости (абсолютной G и относительных G'h, G'sn значений) для определения те

кущего износа инструмента по задней поверхности.

При чистовых операциях (а для труднообрабатываемых - и по-лучистовых, а иногда и черновых) рекомендуется использовать абсо


^ 104. Точность измерения текущего износа по ЭП КИД.


105. Измерение износа при чистовом и черновом точении – датчики информации износа инструмента

При чистовом и получистовом точении относительно несложных по форме поверхностей, когда элементы режима резания и геометрии инструмента остаются практически неизменными, электропроводимость КИД будет изменяться только вследствие износа инструмента. В этом случае техническая реализация преобразователя (датчика) износа на основе измерения электропроводимости КИД существенно упрощается.

Применение вычислительной техники позволяет решить проблему контроля текущего износа инструмента на основе измерения электропроводимости КПД даже в условиях существенного изменения элементов режима резания и геометрии износа.

Для расчета износа блок вычисления должен иметь на входе информацию о величине рабочей SP и пониженной Sn подач, а также измеренных при этих подачах значениях электропроводимостей Gsp и С.чь Для повышения точности определения износа инструмента желательна информация о текущих значениях главного угла в плане ср и радиуса при вершине инструмента г.

Таким образом, работа устройства определения текущего износа /)з инструмента по задней поверхности в условиях черновой обработки деталей может быть следующей:

измеритель электропроводимости ИП непрерывно измеряет текущее значение электропроводимости контакта "инструмент-деталь" (КИД) и подает сигналы на входы запоминающих устройств 13Уи23У;

по программе, заложенной в устройстве числового программного устройства (УЧПУ) станком, периодически (в зависимости от интенсивности износа инструмента) измеряется износ инструмента;

запоминающее устройство 13У запоминает значения электропроводимости контакта G& при рабочей подаче SP, а 23У - Gsn при пониженной подаче 5П;

команды на снижение подачи от S? до 5п и последующее восстановление прежнего уровня подачи SP формирует УЧПУ, которые отрабатываются приводом подач ПП;

на основании полученных входных сигналов о Gsr, Gsn, S?, Sn> ф, /■ блок вычисления БВ по модели Л3 =ДСя>, GSn, Se, Sn) рассчитывает значение износа /?3- Выходной сигнал, пропорциональный /г3 олока вычисления, может подаваться на регистрирующий прибор PI I или в систему управления.

^ 106. Идентификация износа инструмента в период приработки при точении жаропрочных сплавов.



108. Системы автоматического управления процессом рез по температуре резания

Актуальной задачей науки и практики резания материалов является определение температуры резания (как интегральной величины в зоне резания), температуры на поверхности контакта инструмента с заготовкой, температуры в инструменте, поверхностных слоях детали, возникающей при резании, создание алгоритмов управления этими температурами, методик проектирования, надежно работающих в условиях производства систем автоматического управления по этим параметрам. Особенно остро возникают эти проблемы при обработке жаропрочных материалов, когда из-за низкой теплопроводности этих материалов и высоких значений сил резания в зоне резания возника-ют большие температуры, ограничивающие допустимый диапазон скоростей резания от 2 до 20 раз.
^ 109. Проблемы измерения и управления температурой резания по термо-ЭДС контакта «инструмент-деталь»

Автоматическое управление технологическим процессом в условиях производства требует надежности, чувствительности, помехозащищенности преобразователей (датчиков) текущей информации.

Таким требованиям к преобразователям (датчикам) температур резания в настоящее время может удовлетворять только естественная термопара «инструмент-деталь». Высокое быстродействие, однозначная зависимость от температуры резания делает этот преобразователь (датчик) основным в САУ процессом резания при лезвийной обработке, когда управление по интегральной (средней) ЭДС резания обеспечивает формирование требуемого суммарного теплового режима в зоне резания по интенсивности износа инструмента и параметрам качества поверхностного слоя обработанной детали.

После того как Герберт и Готвейн в 1926 году независимо друг от друга применили естественную термопару "инструмент-деталь" для измерения температуры резания, эта термопара стала основным преобразователем (датчиком) температуры при исследовании и управлении процессом резания.


^ 110. Причины возникновения погрешностей при управлении по термо-ЭДС резания и пути их устранения

Основными причинами возникновенияпогрешностей, определяющих точность управления процессом резания по средней термо-ЭДС контакта «инструмент-деталь», являются следующие

1. Состаиляющис, входящие в ЭДС резания, а именно [32|:

а) акуеттлектрическая составляющая Л'л, вочникающая вследстис увеличения носителей электрических зарядов волнами механических напряжений;

б) гальвано-ЭДС Ег •- члектроднижущая сила гальшшоолемента,ночникаютая при обработке с (Х)Ж, обладающей сиойстиами члектролн'1а;

в) магиию-ЭДС Л'м. ночникающая при обработке или [рении, когда коптакти|1ующая пара может обладав\, еионстпами униполярного генератора при намагниченном еосюянии хотя 6i,i одного us wieменток контактной нары;

г) термоэлектронная составляющая /vi, которая является резуль

татом смешанной электронной эмиссии, так как одни и те же поверх

ности Moiyi быть источниками термо uicKiponon, мкчоэлектронон, автоэлсктронов и др.

2. Термо-')ДС (ЭДС Зеебека), возникающая в контактах: режущий пластина контактный стержень ДС реза

ния непосредственно с режущей пластины), режущая пластина - державка резца (при съемке сигнала с корпуса скипса (рсцодержателя).

Магннто-ЭДС возникает в результате аффекта униполярного генератора при наличии магнитных полей и движущихся проводников.

В измерительной цепи термо-ЭДС контакта «инструмент-деталь» можег возникнуть так называемая паразитная термо-ЭДС, которая образуется под действием эффекта Зеебека в местах контакта >«режущая пластина - державка» и «режущая пластина – контактный стержень (тонкосъемный щуп)». Для устранения паразитной термо-ЭДС между режущей пластиной и конгакгным стержнем необходимо, чгобы этот стержень был изготовлен из того же материала, что и режущая пластина.




111. Особенности динамического звена – процесс резания при управлении температурой резания.

Исследования динамики процесса резания показывают следующее.

  1. Во всех случаях переходный процесс носит апериодический характер с постоянной времени ТПР, не превышающей 0,008 с.

  2. Наибольшее влияние на длительность переходного процесса оказывает скорость резания, с увеличением которой длительность переходного процесса уменьшается.

  3. Увеличение подачи (толщины сечения среза) и ширины фаски износа инструмента по задней поверхности приводит к некоторому увеличению длительности переходного процесса.

  4. Вылет инструмента и глубина резания (ширина сечения среза) практически не оказывает влияния на длительность переходного процесса.

Некоторая инерционность сигнала термо-ЭДС к управляющим и возмущающим воздействиям объясняется необходимостью определенного времени на формирование установившихся значений сечения стружки и ширины ее контакта с инструментом.

Весьма малые значения постоянной времени процесса резания (Тпр<=0,008) по сравнению с контуром управления термо-ЭДС резания, постоянная времени которой определяется инерционностью современных приводов шпинделя станка (в основном тиристорные привода постоянного тока) и достигает величины, превышающей 0,04 с, позволяет практически рассматривать процесс резания как безынерционное звено.

Коэффициент передачи процесса резания по управляющему воздействию может изменяться более, чем в 100 раз. Основное влияние на него оказывают величина применяемых скоростей резания, диаметр обрабатываемой поверхности, сечение (толщина и ширина) среза, дифференциальная термо-ЭДС термопары «инструмент- деталь".



112. Коэффициент передачи, постоянная времени, требований. Предъявляемых к САУ температурой резания

Исследования [14] динамики процесса резания показывают следуюшее.

Во всех случаях переходный процесс носит апериодический характср с постоянной времени Tnf, не превышающей 0,008 с.

Наибольшее влияние на длительность переходного процесса оказывает скорость резания, с увеличением которой длительность пе

реходного процесса уменьшается.

Увеличение подачи (толщины сечения среза) и износа инструмента по задней поверхности приводит к некоторому увеличению длительности переходного процесса.

Вылет инструмента и глубина резания (ширина сечения среза) практически не оказывает влияния на длительность переходного процесса.

Некоторая инерционность сигнала термо-ЭДС к управляющим и козмущаюшим воздействиям объясняется необходимостью опреде

ленного времени на формирование установившихся значений сечения фужки и ширины ее контакта с инструментом.

Весьма малые значения постоянной времени процесса резания позволяет практически рассматривать процесс резания как безы

нерционное звено.

Коэффициент передачи процесса резания по управляющему воздействию может изменяться более, чем в 100 раз. Основное влияние на него оказывают величина применяемых скоростей резания, диаметр обрабатываемой поверхности, сечепие (толщина и ширина) среза, дифференциальная термо-ЭДС термопары «инструмент -деталь".

Требования, предъявляемые к САУ температурой (тсрмо-ЭДС) резания

Особенности резания обусловливают жесткие требования к САУ по точности, быстродействию и необходимость сложных алго

ритмов управления.

Обычные САУ, обеспечивающие стабилизацию термо-ЭДС резания, не могут гарантировать надежную работу станочной системы с высокой производительностью и выпуском про

дукции требуемого качества.

При требованиях обеспечения высокой статической точности управляющего параметра (2 % - допустимая погрешность от поддержания заданного уровня тсрмо-ЭДС) в условиях существенного изменения (в десятки-сотни раз) коэффициента передачи процесса резания управляющее устройство должно обладать свойствами астатизма хотя бы первого порядка, т.е. необходимо в каналах управления использовать И или ПИ-регуляторы.

Но создание астатических и инвариантных к изменению коэффициента передачи процесса резания САУ при высокой частоте (fz 100 Гц) возмущающего воздействия (прерывистое резание, обработка с эксцентриситетом), превышающих частоту среза современных приводов станков (/"Ср = 20 Гц), не обеспечивает требуемого ал

горитма управления [24]. В этом случае системой стабилизации будет обеспечиваться поддержание среднего за оборот детали значения термо-ЭДС на заданном уровне, а привод движения будет постоянно работать в переходном режиме. Такой режим имеет дна отрицательных последствия, снижающих надежность системы: во-первых, максимальное за оборот детали значение термо-ЭДС будет всегда больше заданного и при неблагоприятном характере изменения термо-ЭДС за оборот детали может значительно превышать заданное и вызвать тем самым резкое повышение интенсивности износа инструмента (см. рис.2.9 и рис.2.19) со всеми вытекающими последствиями ухудшения выходных характеристик процесса резания; во-вторых, привод рабо

тает постоянно в переходном режиме (разгон-торможение), что создает дополнительные нагрузки на кинематические узлы привода, приводящие к повышенному износу, а также приводят к повышенным потреблениям энергии.

САУ термо-ЭДС резания должна удовлетвори i ь следующим требованиям:

1) нечувствительность к снижению Е относительно заданному Е2 в течение одного оборота детали, а если Е < Еъ будет выдерживать

ся больше времени одного оборота, то САУ должна восстановить ра

венство Е = Ei с максимальным быстродействием;обеспечить максимальное быстродействие на обработку любого превышения £ относительно Еу, при прерывистом резании, когда изменение глубины резания(ширины сечения среза) имеет прямоугольный вид, среднее значение Е необходимо поддерживать только за время резания, а в период про

хождения инструмента через «воздух» управление Е должно отсутствовать.




113.Синтез и анализ САУ силой резания по информации об ЭП КИД

Инвариантность к изменению коэффициента передачи объекта управления можно обеспечить введением в основной контур управления сигнала, обратно пропорционального этому коэффициенту. В разработанной системе [14] управления термо-ЭДС резания (рис. 2.67) сигнал, обратно пропорциональный коэффициенту передачи объекта управления (в данном случае ЛГк.с'Лп.р). создается с помощью блока перемножения (Б.П) и блока задания (Б.З), расположенного в цепи обратной связи системы. Введение блока перемножения, второй вход которого соединен с тахогенератором двигателя главного дви

жения станка (двигатель шпинделя), позволяет скомпенсировать изменения коэффициента передачи коробки скоростей К.С, диаметра обрабатываемой поверхности, припуска, подачи и других факторов, вызывающих изменение скорости вращения двигателя шпинделя в процессе поддержания заданного значения термо-ЭДС резания.

Введение блока задания Б.З. в цепь обратной связи системы по

зволяет компенсировать изменение коэффициента передачи процесса резания, обусловленного изменением дифференциальной термо-ЭДС естественной термопары «инструмент-деталь».

Динамическое звено «процесс резания» можно представить как-безынерционное звено с линеаризованным коэффициентом передачи

При рассматриваемом способе создания инвариантности системы к изменению коэффициента передачи объекта управления система имеет два контура обратной связи (рис. 2.67, б).

Структура современных гиристорных приводов постоянного то

ка, используемых в металлорежущих станках, обычно формируется но принципу подчиненного регулирования координат [14] и настраиваются так, чтобы переходный процесс в них происходил без перерегулирования. В этом случае передаточная функция электропривода может быть представлена в виде апериодического звена:

(2.158)

где постоянная времени в большинстве случаев Г*,п = 0,04-:-0,08 с.

Передаточная функция коробки скоростей и усилителя термо-ОДС резания (усилителя постоянного -тока) могут быть приняты в большинстве случаев в виде безынерционных звеньев с коэффициен

Обеспечение только инвариантности САУ к изменению коэф фициента объекта управления не гарантирует надежной работы тех нологического оборудования и при прерывистом резании (фрезерова пне, точение поверхностей с пазами, отверстиями). Гак, поддерживая среднюю термо-ЭДС (/s) резания за один оборот фрезы и детали, ран

ной заданному значению, эта САУ обусловливает превышение ЭДС за время только резания над заданным ее значением. При этом Е мо жет достигнуть чначений, принодятих к катастрофическому износу инструмента.

Поэтому для обеспечения требуемого температурного режима обработки при чистовых операциях точения и фрезерования в условиях существенного изменения возмущающего воздействия (например, глубины резания) разработанная [14] инвариантная схема дополнена элементами, осуществляющими анализ возмущающего воздействия и управление контуром регулирования термо-ЭДС резания (рис. 2.69).

Замкнутое состояние контура регулирования управляется с по-мошыо ключа, включенного между блоками сравнения и перемноже

ния БП. Ключ замкнут при сигнале логической «1» и разомкнут при сигнале логического «О» на его управляющем входе, соединенном с выходом элемента «или».
^ 114. САУ процесса резания по силовым координатам.

Наибольшее распростране

ние из САУ процессом резания получили именно системы управления по силовым параметрам процес

са резания (силам, моменту, мощности).

Силы (момент, мощность) резания при черновых операциях оп

ределяют границы предельного управления для достижения макси

мальной производительности оборудования, а при чистовых операци

ях вместе с температурой резания определяют качество изготовляе

мых деталей (точность, свойства поверхностных слоев).

Несмотря на продолжительный период многочисленных иссле

дований по созданию САУ силовыми координатами процесса резания, проблемы построения надежных, удовлетворяющих требо

ваниям автоматизированного производства этих систем не решены.

Основными причинами такого состояния являются следующие.

1. Отсутствие требуемого качества датчиков текущей информации о си

ловых координатах.

2. Связанное с первой причиной отсутствие исследований по разработке алгоритмов управления процессами резания в условиях их существенной нестабильности (резкие колебания пропуска заготовки, прерывистое резание при фрезеровании, точение поверхностей с от

верстиями и пазами).

Существующие в настоящее время датчики информации о сило

вых координатах можно объединить в две группы [24], которые осно

ваны:

1) на преобразовании в электрический сигнал механических напряжений, деформаций или перемещении, вызванных силами резания в упругих элементах СПИД. В качестве измерительных преобразователей в этих случаях используются тензорезисторные, индуктивные, магнитоупругие устройства;

2) на измерении мощности или других электрических парамет

ров двигателя исполнительного механизма.



115. Особенности, требования к системам управления по силам резания, по точности, быстродействие.

Регулирование силовыми координатами процесса резания обычно осуществляется изменением сечения среза (S*t). Наиболее чувствительны силы резания к изменению глубины резания t.

Основным управляющим воздействием для динамического звена «процесс резания» в САУ силовыми координатами является линейная скорость подачи инструмента (суппорта), а выходными координатами - составляющие силы резания или упругой деформации системы СПИД.

Коэффициент передачи процесса резания в реальных условиях, например, точения, может изменяться в 50 - 100 раз, а постоянная времени - в 20 - 30 раз.

Передаточные функции процесса резания по возмущающему воздействию, действующему в направлении вектора скорости реза

ния, можно представить в виде безынерционного звена с коэффици

ентом передачи, не зависящим от частоты вращения шпинделя.

^ Требования к точности регулирования силовой координаты

Невысокая точность, малое быстродействие существующих датчиков силовых координат (ДСК) привели к необходимости с большим запасом задавать предельное (допустимое) значение силовой координаты. В этом случае возможности системы существенно недоиспользуются, резко снижается эффективность обработки.

Современные системы управления в качестве корректирующих устройств используют ПИ, И-регуляторы, в связи с чем погрешность, вносимая системой управления, несущественна по сравнению с погрешностями существующих ДСК. Отсюда вытекает важность задач повышения точности ДСК.

Со статической точностью непосредственно связан другой важ

ный показатель качества измерения - порог чувствительности, который характеризует способность измерительного устройства опреде

лять наименьшее изменение входной величины.

^ Требования к быстродействию ДСК

Для оценки динамических свойств ДСК в станкостроении наи

большее распространение получил такой параметр, как постоянная во времени ДСК – ТД . ДСК являет

ся апериодическим звеном первого или второго порядка.

В современных станочных системах частота САУ силовыми координатами в основном определяется частотой среза приводов. При постоянной времени этих приводов Т пп = 0,02 - 0,03 с постоянная времени ДСК должна быть ТД = 0,002 - 0,005 с.

В системах управления врезанием инструмента в деталь с высо

кими скоростями подач к постоянной времени ДСК предъявляет более высокие требования: ТД = 0,001 - 0,002 с.

С помощью ДСК система управления должна с высоким быстро

действием зафиксировать (запомнить) амплитудное значение силы резания и обеспечить такое управляющее воздействие (подачу инструмента), при котором максимальное за 1 оборот заготовки значение силы резания должно быть равно заданному. ДСК должен обеспечить высокую точность измерения амплитудного значения силы при любой возможной частоте их следования. При низком быстродействии ДСК будет занижать это амплитудное значение силы, что резко сни

жает надежность работы станочной системы.



117. Алгоритмы управления с непрерывной и дискретной частью системы.

Синтез САУ силовыми координатами ПР необходимо разбить на два этапа:

1. Синтез непрерывной системы линейной компенсации возмущения - основного контура управления.

2. Синтез дискретной части САУ.

1) Для уменьшения диапазона изменения коэффициента передачи разомкнутой САУ блок задания значения силовой ко

ординаты (так же, как и для термо-ЭДС) необходимо включать в цепь обратной связи.
Функциональная схема подключения блока задания силы РZ в цепь обратной связи

Кроме того, формирование канала обратной связи с включением блока задания входной координаты (рис. 2.73) позволяет нормировать сигнал обратной связи и упростить его дальнейшее преобразование.

2) C помощью современных приводов движения МРС невозможно отработать возмущения высокой частоты (100 - 150 Гц), возникающие в направлении вектора скорости резания, обеспечить высокое быстродействие для фор

мирования переходных характеристик системы с малым перерегулированием.

В системах, имеющих только непрерывный контур управления, возможно перерегулирование > 30 % .

Для обеспечения требуемого быстродействия САУ в таких слу

чаях, непрерывный (основной) контур управле

ния дополняется дискретной (релейной) частью. Они используются для формирования переходных процессов при врезании инстру

мента в деталь и при резком приращении припуска на обработку.

При управлении процессом врезания в момент касания инструмента с деталью заданное значение скорости движения подачи уменьшается до нуля и происходит остановка привода движения подачи с максимальным замедлением. Контур регулирования при этом разомкнут.

После определенного промежутка времени (когда S=0) контур регулирования замыкается и начинается процесс регулирования.

Формирование переходного процесса при резком приращении припуска на обработку (изменение возмущения в направлении векто

ра скорости движения подачи) осуществляется размыканием коyтура регулирования в момент возникновения перерегулирования определенной пороговой величины (например, 10 %) и снижением при этом с максимальным замедлением скорости движения подачи до нулевого значения. После снижения S ниже порогового значения кон

тур регулирования замыкается.



118. Внешняя и внутренняя оптимизация ПР

Наличие контуров управления по термо-ЭДС в системе управления силами резания облегчает вопросы назначения рациональных режимов обработки при освоении новых обрабатываемых и инструментальных материалов.

Критерием оптимального управления отдельной операцией механообработки целесообразно принять себестоимость ее осуществления. Доказана близость скоростей резания, соответствующих при неизменных остальных условиях резания минимальному значению себестоимости VЭ и интенсивности износа инструмента V0 .

При работе с постоянными подачами и наличии САУ термо-ЭДС резания целесообразно вести обработку с V > V0 .

При этом с учетом всех ограничений надо определить и максимально допустимый износ инструмента (например, h3 MAX = hЗ ДОП),

Определение требуемых значений EТРЕБ(установок задающих значений управляющего сигнала) по термо-ЭДС КИД осуществляется по алгоритму.

При обработке инструментом, обусловливающим существенный рост температуры резания с его износом, можно за один проход определить значение Ео . Для этого необходимо перевести РТР в режим измерения термо-ЭДС при обработке с постоянной скоростью резания.

Изменяя скорость резания от V1 < V0 (V0 - скорость, соответст

вующая максимальной длине пути резания), измеряют с помощью РТР термо-ЭДС Е. Скорость, обеспечивающая на определенном участке прохода наименьшую интенсивность роста Е, и будет V0 . А дальше необходимо, определить Eтреб .

Такое управление позволит проводить черновые операции при экономически целесообразных скоростях резания (для труднообраба

тываемых материалов VЭ -> V0) и поддерживать практически постоянную производительность.

При управлении с PZ = const и разомкнутом контуре управления термо-ЭДС КИД с поддерживанием постоянного значения скорости резания V0, соответствующего первоначальной подаче SMAX , выраже

ние производительности при обработке труднообрабатываемых мате

риалов можно выразить через изменение износа инструмента.

Анализ выражений производительности показывает, что одно

временное управление с PZ = const и Е=const дает меньшую зависимость производительности обработки от износа инструмента, чем управление только с PZ = const.



119. Оптимальная tрезания как критерий и алгоритм управления ПР. Методы определения t в текущем оперативном режиме осуществления ПР

Наличие контуров управления по термо-ЭДС в системе управления силами резания облегчает вопросы назначения рациональных режимов обработки при освоении новых обрабатываемых и инструментальных материалов.

Критерием оптимального управления отдельной операцией ме

ханообработки целесообразно принять себестоимость ее осуществле

ния. Доказана близость скоростей резания, соответствующих при неизменных остальных условиях резания минимальному значению себестоимости VЭ и интенсивности износа инструмента V0 .

При работе с постоянными подачами и наличии САУ термо-ЭДС резания целесообразно вести обработку с V > V0 .

При этом с учетом всех ограничений надо определить и макси

мально допустимый износ инструмента (например, h3 MAX = hЗ ДОП),

Определение требуемых значений EТРЕБ(установок задающих значений управляющего сигнала) по термо-ЭДС КИД осуществляется по алгоритму.

При обработке инструментом, обусловливающим существенный рост температуры резания с его износом, можно за один проход определить значение Ео . Для этого необходимо перевести РТР в режим измерения термо-ЭДС при обработке с постоянной скоростью резания.

Изменяя скорость резания от V1 < V0 (V0 - скорость, соответст

вующая максимальной длине пути резания), измеряют с помощью РТР термо-ЭДС Е. Скорость, обеспечивающая на определенном участке прохода наименьшую интенсивность роста Е, и будет V0 . А дальше необходимо, определить Eтреб .

Такое управление позволит проводить черновые операции при экономически целесообразных скоростях резания (для труднообрабатываемых материалов VЭ -> V0) и поддерживать практически посто

янную производительность.

При управлении с PZ = const и разомкнутом контуре управления термо-ЭДС КИД с поддерживанием постоянного значения скорости резания V0, соответствующего первоначальной подаче SMAX , выражение производительности при обработке труднообрабатываемых материалов можно выразить через изменение износа инструмента.

Анализ выражений производительности показывает, что одновременное управление с PZ = const и Е=const дает меньшую зависимость производительности обработки от износа инструмента, чем управление только с PZ = const.



120. Многоуровневая структура управления ПР.

Разработанные новые принципы и способы измерения, контроля основных параметров процесса резания (ПР) позволяют успешно ре

шать задачи создания полностью управляемых станочных модулей в механообрабатывающем производстве. Только обеспечение управ

ляемости ПР позволяет переходить к разработке гибких станочных модулей.

Использование иерар

хии по уровням принятия решений позволяет спроектировать трехуровневую систему управления технологическим модулем на базе созданных локальных САУ, датчиков текущей информации о ПР и ЭВМ.

На первом (нижнем) уровне производится управление непосред

ственно ПР с помощью локальной САУ по определенному алгоритму управ

ления, структура обеспечивает ведение ПР по заданным критериям эффективности, анализируя выходные (контролируемые) параметры ПР.

Требуемые параметры режима резания определяются по модели на втором уровне.

По этим моделям определяется требуемая скорость Vтреб и Eтреб при этой скорости. А САУ станком ведет процесс обработки (точение, фрезерование), обеспечивая стабилизацию, например, Е — конст, с требуемой точностью Выбор требуемого инструмента (его геометрии, марки материала), структуры и параметров САУ, критерия эффективности, алгоритма управления ПР осуществляется на третьем уровне.

Датчики информации (ДИ) выдают сигналы о текущем износе инструменту температурах и силах резания, текущей глубине резания, о параметрах качества поверхностного слоя (КПС).

На II уровне на основе текущей информации об износе инструмента, температуре и силах резания, КПС с помощью таблиц принятия решения могут вырабатываться сигналы на смену инструмента, перерасчет режимов обработки.

При обработке новых материалов по сигналам ДИ на ^ III уровне производится процесс обучения, определения структур и параметров САУ и критерия эффективности. При этом уточняется предварительно выбранная модель ПР. Для работы III уровня в память машины должен быть заложен необходимый исходный материал (банк данных о станке, инструментах, обрабатываемом материа

ле, пакет программ, обеспечивающий процесс оптимизации структу

ры САУ, комплект моделей ПР, которые можно принять за исходные на первом шаге управления).


Скачать файл (726.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации