Управление статической настройкой технологической системы

Применение систем управления процессами раз­мерной настройки, поднастройки и перенастройки станков суще­ственно повышает эффективность их эксплуатации. Статическая настройка, например, станков с ЧПУ включает не только размер­ную настройку режущего инструмента на приборах вне станка, но и этапы установки нуля станка и введение коррекции на сме­щение нуля детали.

Например, размерную настройку однорезцовых консольных оправок многоцелевых станков (МС) на заданный диаметр осу­ществляют на приборах вне станка с использованием контрольных оправок. На каждом этапе настройки оправок и при их установке в шпиндель станка происходит накопление погрешности настройки технологической системы, что обусловливает погрешности обра­ботки.

Система автоматической настройки (САН) расточных оправок МС (рис. 56)позволяет производить диаметральную настройку последних непосредственно на станке перед растачиванием отверстия, что дает возможность учитывать погрешность установки оправки в шпиндель, а также размерный износ расточного резца, что особо важно при чистовой обработке. САН реализует способ управления размерными связями МС, при котором для исключе­ния влияния указанных погрешностей на конечную точность об­работки для каждого диаметрального размера определяется фак­тически достигнутый размер настройки и сравнивается с эталон­ным значением, которое задано картой наладки. По результатам сравнения вносится соответствующая коррекция в статическую настройку МС (диаметральный размер).

Рис. 56. Структурная схема автоматической настройки расточных оправок

САН работает следующим образом. Оправка, внутри которой расположена система автоматического регулирования вылета расточного резца, устанавливается автооператором станка в шпин­дель. Вследствие влияния ряда факторов (погрешности установки оправки в шпиндель, предварительной настройки технологиче­ской системы) фактически достигнутый настроечный размер D_Н.Ф= 2R_Н.Ф отличается от эталонного D_Н.Ф,принятого на этапе разработки УП.

На столе станка установлены два высокоточных датчика Д1, Д2,расположенные по краям на расстоянии А₂ относительно друг друга. Датчики через блок согласования связаны с УЧПУстанка. Для компенсации указанных погрешностей измеряются два размера И₁, И₂с учетом нуля станка. При этом вершина режущей кромки инструмента поочередно касается штоков датчиков Д1, Д2 при перемещении стола станка по координате X. По результатам измерений определяются отклонения ±К значение D_Н.Ф от эталонного D_Н.Э, поскольку размер A₂ измеряется один раз при установке датчиков Д1 и Д2, а размер А₁равен разности размеров И₁, И₂ (А = = И₁ – И₂).

Датчики Д1, Д2через блок согласования выдают сигналы в УЧПУ станка (блок управления серводвигателями). По резуль­татам этих управляющих воздействий формируется команда на точный останов стола в момент касания вершины резца либо с датчиком Д1,либо с датчиком Д2.Результат каждого измерения размеров (И₁ и И₂)высвечивается цифровой индикацией УЧПУ станка. Суммируя полученные значения с А₂, D_н.ф,D_н.э определяет отклонение ±K размера статической настройки технологической системы (диаметральный размер). Полученное отклонение с учетом знака через блок управления исполнительным устройством САН обрабатывается механизмом автоматического выдвижения резца (рис. 57) оправки.

Оправка состоит из корпуса 17,соединенного с инструментальным хвостовиком 10,служащим для установки устройства в шпиндель станка. Корпус 17 зафиксирован двумя винтами 13.В кор­пусевыполнены направляющие скольжения. В них перемещаютсярезцедержатель 6и толкатель 1. Резцедержатель (с расточнымрезцом 7)удерживается от поворота шпонкой 8и пружиной 5, закрепленной в пазу корпуса 17 двумя винтами 4, постоянно поджимается к толкателю 1. Резец 7 закреплен в резцедержателе 6 винтами 19.

Толкатель через ходовой винт 18 и штифт 16 соединен с выходным валом электродвигателя 11.

Устройство работает следующим образом. Послеустановки оператором оправки в шпиндель станка с помощью специального устройства осуществляется автоматически ее ориентация в нужном угловом положении и подсоединение ответной части разъема 9. В соответствии с измерительной программой, входящей в УП обработки, отсчетно-измерительной системой станка определяется необходимая величина выдвижения резца 7. Блок управления САН включает электродвигатель 11,который вращает ходовойвинт 18. Вращательное движение последнего преобразуется в поступательное движение толкателя 1и резцедержателя 6. В результате резец перемещается на требуемую величину. После этого цепь питания электродвигателя размыкается.

Рис. 57. Оправка с системой автоматического регулирования вылета резца:

1 – подшипник; 2 – винт; 3 – крышка; 4 – винт; 5 – фиксатор втулки 6; 7 – резец;

8 – шпонка; 9 – штифт; 10 – хвостовик инструментальный; 11 – микродвигатель;

12, 13, 14, 15, 19 – винты фиксирующие; 16 – муфта; 17 – корпус; 18 – винт

Структурная схема САдУ размером А_спредставлена на рис. 58. Управляющим воздействием системы является раз­мер А_д, регулируемым параметром – размер А_с.Данная САдУ является следящей, так как характер изменения величины А_дне может быть определен заранее, а проявляется только при обработке. Для управления размером А_срабочие органы станка, несущие режущий инструмент или заготовку, должны осуще­ствлять малые реверсивные перемещения, которые обеспечиваются исполнительным механизмом малых перемещений ИМ.В САдУ введена отрицательная обратная связь для достижения высокой точности указанных перемещений. В процессе обработки ДУ (динамометрическое устройство) непрерывно измеряет упругую деформацию А_д. В СУ подается также сигнал от датчика обратной связи (ДОС), который непрерывно измеряет приращение Δ_с размера А_с, получаемое при регулировании. С СУ сигнал рассогласования U₃ = U₁– U₂ поступает на усилитель У, где сигнал усиливается до значения U₄. С усилителя сигнал U₄ поступает на ИМ, который изменяет положение рабочего органа станка и соответственно размера А_с. Таким образом САдУ, следя за величиной упругого перемещения на замыкающем звене, изменяет размер А_с на ту же величину в противоположном направлении.