АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Механической обработке

Прочитайте:
  1. Витамин C, биологическое значение, источники, нормы потребления. Сохранение витамина С при кулинарной обработке. Продукты питания обогащение витамином-с . Витаминные настои.
  2. Вспомогательные средства, применяемые для определения длины инструментов при обработке корневого канала, их хранение
  3. Гигиенические требования к обработке оборудования, инвентаря, тары на молочных фермах и молкомбинате.
  4. Глава 11. Другие виды механической асфиксии.
  5. Для механической обработки корневого канала
  6. Дополнительные методы исследования при экспертизе механической травмы
  7. Изменение пищевой ценности продуктов при тепловой обработке.
  8. ИНСТРУКЦИЯ ПО ОБРАБОТКЕ РУК МЕД. ПЕРСОНАЛА ПО МЕТОДУ СПАСОКУКОЦКОГО-КОЧЕРГИНА
  9. Лечение асистолии и электромеханической диссоциации
  10. ЛЕЧЕНИЕ ОСТРОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАВМЫ

 

Повышение эффективности процесса обработки - конечная цель совершенствования металлорежущих станков. Достижение этой цели связано с повышением производительности, точности, чистоты и стоимости обработки. Параметры эти взаимосвязаны, и достичь экстремального значения одного из них можно при ус­ловии наложения ограничений на остальные. В то же время тре­бования к увеличению точности и чистоты обработки являются более конкретными, чем требования к производительности и стоимости. Если недостаточная производительность или себестоимость обработки детали могут быть скомпенсированы и допу­щены, то несоответствие реальной точности и чистоты обработ­ки делают бессмысленной эксплуатацию станка. Задача повышения точности обработки заслуживает особого внимания и, сле­довательно, должна быть выделена из общей проблемы повышения эффективности обработки.

В разработке устройств автоматического управления точнос­тью обработки посвящены работы необходимы схемы управления упругими перемещениями, которые ре­ализуют следующие подходы к достижению точности: регулирова­нием подачи, мощности, жесткости системы СПИЗ статической настройкой; путем наложения высококачественных вибраций на резец и др. Следует заметить, что повышение точности и качества обрабатываемых поверхностей немыслимо без снижения уровня вибраций при резании. Таким образом, становится вопрос о создании особого класса систем автоматического управления, обеспечивающих оптимизацию динамических характеристик станка. В частности, разработка САУ положением инструмента и заготовки с одновременной минимизацией уровня вибрации при резании.

При разработке САУ одной из важных задач является вст­ройка контура управления в естественную систему СПИЗ. Приме­нительно к станкам токарной группы возможны два варианта ре­шения: динамическая цепь размыкается либо между резцом и суппортом, или между деталью и ее опорами. Для ПДО целесооб­разно введение двух независимых контуров, стабилизации, оси заготовки и управления операциями. Базой для датчиков может служить станина станка, корпусы передней и задней бабки. Ис­точником информации для подобных систем могут служить ампли­туда колебаний самой детали, ее скорость или ускорение, АОК между резцом и заготовкой и также скорость и ускорение последней, сила резания.

Для ПРС можно выделить два основных контура управления. Первый - по управлению амплитуд (относительных или абсолютных) и второй - по стабилизации и минимизации сил резания.

При разработке контура управления возникает вопрос о вы­боре его входного и выходного сигналов. Для ПДО, как показа­ли теоретические исследования и эксперимента, в обоих случаях целесообразно использовать амплитуду колебаний детали или перемещение ее оси относительно станины.

Для ПРС из сигналов, приемлемых для системы управления, таких как сила резания, амплитуда, скорость, ускорение одно­го из элементов суппортной группы, АОК между резцом и деталью, резцом и резцедержателем, наиболее полную информацию содержит в себе величина амплитуды относительных колебаний. При этом погрешности изготовления направляющих станины, поперечного суппорта и ходовых винтов не будут сказываться на точности обрабатываемых изделий. Передаточная функция, связы­вающая колебания детали и резца, может быть теоретически и экспериментально определена с гораздо меньшим трудом, чем во всех остальных случаях.

Для построения опытно-промышленного варианта САУ необхо­димо проведение предварительного теоретического и расчетного исследования поведения системы управления на параметры СПИЗ. В теоретическом варианте (рис.2.10) рассматриваемые САУ могут быть представлены тремя звеньями: а)первичным преобра­зователем с передаточной функцией , входом которого является , , , а выходом напряжение ; б) блоком управления с передаточной функцией , кото­рый вырабатывает сигнал управления ; в) исполнитель­ным механизмом включенного на выход блока управле­ния в перемещении резца или детали.

Рис.2.10. Структурная схема САУ положением инструмента (резца) и заготовки (детали)

 

Контуры управления представлены звеньями направленного действия, соединенными последовательно и образующими отрица­тельную обратную связь по координатам - составляющей ПРС и ПДО. Для теоретического анализа таких систем управления запишем общую передаточную функцию цепи обратной связи, здесь целесообразно принять первичный преобразователь безинерционным, блок управления электронным, а исполнительное устройство электрогидравлическим. Первые два звена могут рассматривать­ся как усилительные звенья, их постоянные времени намного меньше постоянных времени СПИЗ и процесса резания, а послед­ний как апериодическое первого порядка. Тогда соответствующие передаточные функции могут быть представлены в виде

; ; ; ,

где - коэффициенты усиления звеньев, - посто­янная времени исполнительного механизма. Тогда передаточные функции контуров управления по параметрам , , име­ют вид, например, для

. (2.22)

Аналогична передаточная функция объекта со встроенным контуром управления

(2.23)

.

Проведем расчетные исследования (2.23) методом АФЧХ. Постоянные коэффициенты для объекта приведены в таблице. Для исполнительного механизма на основе анализа литературных источников и практики технической реализации примером ; . Наиболее характерные АФЧХ технологической системы, оснащенные контуром управления положения вер­шины резца, показаны на рис.2.11. Здесь годографы III и IV при , , соответственно. На том же рисунке для сравнения даются АФЧХ объекта без САУ, рассчитанные при тех же значениях . Из сопоставления АФЧХ объекта без контура управления и с САУ в целом видно, что введение контура управления уменьшает радиус-вектор годографа в 2…2,5 раза при всех принятых значениях , на частотах 0…230 Гц. Следует отметить, что на всех частотах с вводом контура управления фазо­вый сдвиг несколько увеличивается по отношению к входной ве­личине.

 

Рис.2.11. АФЧХ технологической системы, оснащенная контуром управления положением вершины резца

 

Используя частотные методы исследования систем по заданному известными способами отыскивается коэффициент усиления регулятора и синтезируются корректирующие звенья. Диапазон частот () для аналитического исследования выбран из чисто экспериментальных соображений (максимальные собственные частоты ПДО и ПРС по оси Y порядка 100…200 Гц).

Введение контура управления подобного типа позволяет увеличить статическую жесткость резца и заготовки теоретиче­ски до бесконечности, а, следовательно, повысить точность го­товых изделий. Практический предел зависит от характеристик сервопривода. Перемещение резцовой группы, и подсистемы "де­таль опоры" с вводом САУ, больше не является доминирующим фактором, определяющим поведение системы СПИЗ в исследованном диапазоне частот. САУ существенно снижает уровень вибра­ций детали и инструмента, величины которых определяют качест­во обрабатываемых поверхностей изделий, а также в известной степени и стойкость режущего инструмента.

Благодаря функционированию САУ уменьшается динамическое соотношение между величинами взаимного смещения центра дета­ли, вершины резца и силой резания. Соответственно улучшается качество переходных процессов в упругой системе. Подобные справедливы постольку, поскольку справедлива линеаризация объекта и контура управления.

Таким образом, введение САУ в систему СПИЗ позволяет: резко уменьшить уровень вибраций (теоретически до нуля); повысить статическую и динамическую жесткость системы (в широ­ком диапазоне частот); практически полностью устранить влия­ние колебаний ПРС и ПДО, погрешностей кинематической цепи и направляющих станины на процесс резания. В итоге достигается улучшение качества и формы обрабатываемых поверхностей. При­чем, достигаемый эффект в основном зависит от динамических характеристик САУ и существенно в меньшей мере от параметров системы СПИЗ.

При введении САУ в систему СПИЗ принята линейная модель процесса резания. Такой подход обусловлен малыми отклонения­ми параметров объекта от их установившихся значений в условиях функционирования контура управления. Между тем предста­вляет существенный интерес выявление влияния САУ на поведение объекта в режимах, когда проявляется нелинейность про­цессов резания.

Введение контура с передаточной функцией приводит к структуре, показанной на рис.2.12. Тогда передаточная функция системы управления

. (2.24)

 

Рис.2.12. Структурная схема САУ и технологической системы при нелинейности процесса резания

Рис.2.13. АФЧХ при нелинейном процессе резания и встроенной САУ

 

Проведем анализ частотным методом.

При этом примем чис­ленные значения постоянных коэффициентов для объектов управ­ления, которые выбираются согласно таблице, а для САУ аналогично АФЧХ системы показана на рис.2.13 (II и III годографы при и соответственно). Также для сра­внения приведена АФЧХ объекта при .

Рис.2.14. АФЧХ технологической системы СПИЗ со встроенными контурами управления

 

Анализ полученных результатов показывает, что даже в случае нелинейности объекта и наличия в нем запаздывания, при­водящего к потере его устойчивости, введение контура управления сравнительно малым коэффициентом усиления и реально достижимыми динамическими показателями качества, обеспечива­ет резкое повышение устойчивости системы в целом. Так, например, из представленных АФЧХ видно, что функционирование контура управления не только делает объект устойчивым, но и создает запас устойчивости по модулю 1,3…2,0. С целью повышения точности обработки в указанном направлении была разра­ботана автоматическая система стабилизации оси детали. Согласно принятых обозначений система СПИЗ условно разделена на ПРС и ПДО. Причем процесс резания входит в каждую из упомяну­тых подсистем. Аналогичное исследование влияния САУ для вто­рой подсистемы - ПДО было проведено и дало подобные результаты и здесь рассматриваться не будет.

Структурная схема объекта для моделей с сосредоточенны­ми параметрами и с двумя контурами управления показана на рис.2.10. Из ее рассмотрения следует, что при введении подоб­ных систем управления при обработке заготовок одновременно контролируется несколько выходных параметров: а) смещение оси детали и ее амплитуда колебаний; б) амплитуда относительных колебаний инструмента и детали. Следует отметить, что контроль и управление этими параметрами производится в процессе резания. При этом поведение системы СПИЗ (ее динамические характеристики) зависят только от параметров САУОК и САУСО. Естественная связь, которая существует в упругой системе станка (колебания детали и резца связаны посредством корпуса передней и задней бабок, станины и суппортной группы) больше не оказывают взаимного влияния. Главными формообразующими узлами теперь являются управляемые ПДО и ПРС, только их динамические параметры являются основоопределяющими, которые в свою очередь зависят только от параметров контуров управления. Естественно, что такой подход позволяет снизить технологические требования к изготовлению и обработке корпусных деталей, кинематическим цепям, изолировать влияние колебаний через фундамент. И, как следствие, устранить влияние износа направляющих и инструмента на точность обрабатываемых изделий.

Передаточная функция, связывающая выходные параметры с внешним силовым воздействием, с одновременным учетом двух контуров управления выражается следующим образом

. (2.25)

Анализ АФЧХ объекта в целом (системы СПИЗ и двух контуров управления (рис.2.14) убедительно доказывает, что стати­ческие перемещения уменьшаются в 5…20 раз в зависимости от (для сравнения на этих же рисунках приведены АФЧХ базового станка.

 

Рис.2.15. АФЧХ подсистемы «деталь-опоры»

 

Естественно, что при этом точность обработки во­зрастает во столько же раз в поперечном и продольном сечении. АОК снижается на всем исследуемом диапазоне частот в 12…15 раз, при Гц в 2…2,5 раза, годограф Y). Фазовые сдвиги наблюдаются на всех частотах (при и с учетом двух контуров управления). Следует отметить, что фа­зовый сдвиг растет с увеличением частоты и зависит от посто­янных времени контуров управления. Подобные выводы справедливы при тех допущениях, которые были допущены в данной гла­ве. Усложнения структурных схем контуров управления, введение апериодических звеньев второго и выше порядка принципиаль­но не изменяют физическую сторону, но усложняют расчеты и исследования.

 


Дата добавления: 2015-01-18 | Просмотры: 602 | Нарушение авторских прав



1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |



При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.006 сек.)