Системы адаптивного управления

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 13

Процесс обработки на металлорежущих станках характеризуется значительными колебаниями параметров заготовок, изменением свойств упругой системы станка в рабочем пространстве, параметров срезаемой стружки, геометрии резания и т.д. Колебание твердости заготовок (НВ) вызывается неравномерностью твердости исходного материала, особенностью заготовительных операций (образование литейной корки с включением большой твердости, возникновение поверхностного слоя повышенной твердости при ковке, штамповке и т.п.), а также процессом термообработки. Экспериментальные исследования показывают, что колебание твердости в пределах одной заготовки составляют 10-15%, а в пределах партии однотипных заготовок до 40%.

Погрешность заготовки (неравномерность припуска h) на данной операции или переходе определяется методом ее получения или погрешностью обработки на предыдущей операции. Например, в условиях единичного и мелкосерийного производства допускаемые отклонения на размеры отливок в разовые формы из чугуна, стали, цветных металлов и сплавов, регламентируемые по ГОСТ, составляют 2-6 мм для заготовок средних размеров и 10-12 мм для крупногабаритных заготовок.

Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы. Во время обработки на станок действует множество факторов (возмущений) как случайных, так и систематических, которые, во-первых, не позволяют обеспечить оптимальные режимы резания, во-вторых, приводят к изменениям силы резания и, как следствие, к колебаниям между режущей кромкой и технологическими базами, что влечет за собой появление погрешности обработки (погрешность размера, формы и шероховатость). В-третьих, приводят к поломке инструмента, детали или элементов станка.

Отсюда естественной является необходимость оснащения станка таким устройством, которое реагировало бы на изменение возмущающих факторов и вносило коррективы в работу в соответствии с поставленной целью, т.е. приспосабливало (адаптировало) станок к этим изменениям. Такие устройства получили название систем адаптивного управления (САУ) [3, 4].

Классификация систем адаптивного управления. В настоящее время под системой адаптивного управления металлорежущего станка понимают комплекс технических и программных средств, обеспечивающих автоматическое управление процессом обработки в соответствии с поставленной целью. В зависимости от того, что является предметом управления (регулирования) САУ в станкостроении принято подразделять на технологические и геометрические. Технологические САУ управляют технологическими параметрами, в основном, режимами резания; геометрические – точностью обработки. Кроме того, выделяют комбинированные САУ, управляющие как технологическими, так и геометрическими параметрами.

В зависимости от используемого принципа управления САУ как технологические, так и геометрические подразделяются на предельные, оптимальные и самообучающиеся (интеллектуальные). Адаптивные системы предельного управления в свою очередь подразделяются на системы стабилизации следящие и системы программного регулирования. Системы стабилизации, как это можно заметить из названия, предназначены для поддержания какого-либо параметра на заданном уровне: мощности резания, крутящего момента, силы резания, скорости резания, координаты положения инструмента и т.д. Следящие системы предназначены для управления положением детали или инструмента с целью компенсации упругих деформаций системы СПИД, погрешности кинематических цепей и т.п.

Самообучающиеся системы имеют возможность использовать предыдущий опыт для коррекции закона управления. Если целью управления является достижение оптимального значения выбранного критерия, то такие САУ называют системами оптимального управления. В зависимости от алгоритма обеспечения оптимальности выбранного критерия, системы оптимального управления подразделяют на поисковые и беспоисковые (функциональные).

Испытания и ремонт станков

После изготовления и ремонта станки должны соответствовать по своим техническим характеристикам и параметрам определенным техническим условиям. Общие технические условия на универсальные станки включают следующие виды испытаний.

1. Проверка качества изготовления деталей, сборки, внешний осмотр.

2. Испытания на холостой ход с проверкой всех механизмов, в том числе электро-, гидро-, пневмооборудования, системы смазки и охлаждения.

3. Проверка потребляемой мощности с определением коэффициента полезного действия привода.

4. Проверка паспортных данных.

5. Испытания под нагрузкой и на производительность.

6. Проверка геометрической точности.

7. Проверка кинематической точности для станков со сложными движениями.

8. Проверка жесткости, виброустойчивости.

9. проверка станка на шум.

10. Проверка станка на технологическую надежность. Перед испытанием станок должен быть установлен на башмаках или других опорах на стендовой плите. Клинья под мелкими и средними станками ставятся с интервалом в 800 мм, а длинные и тяжелые станки стоят на башмаках с интарвалом в 1 м. Для исключения вибрации станки необходимо устанавливать на виброизолированные, резинометаллические, пневматические и другие опоры. Жесткие станки могут быть установлены непосредственно на фундамент.

1. Предварительный осмотр отдельных деталей, узлов и всей сборки несет большую информацию о работе изготовленного или отремонтированного станка.

2. Испытания на холостой ход производятся последовательным включением всех скоростей от минимальной до максимальной. При этом на максимальных оборотах станок должен работать до момента установления температуры в подшипниках, но не более 30 минут. Температура в коробках скоростей у подшипников качения не более 95°С. В коробках подач и других механизмах станка температура не должна превышать 50°С. При испытаниях коробок подач включаются минимальные, максимальные и средние подачи и быстрое перемещение. Кроме того, проверяется работа всех блокировок, фиксирующих элементов, усилия в органах управления.

3. Испытание на мощность с определением КПД производится методом нагружения станка резанием до полной мощности.

4. Из паспортных данных проверяется соответствие величин скоростей, подач, быстрых перемещений, величина ходов, углов поворота, соблюдение мнемоники перемещений, соответствие габаритных размеров, массы, наличие принадлежностей станка.

5. Под нагрузкой станки нужно испытывать в условиях, близких к эксплуатационным. С этой целью обработка деталей в этом случае ведется при номинальной мощности, а также при кратковременном превышении максимальной мощности на 25%, в том числе при максимально допустимом усилии подач. На производительность испытывают специализированные станки, при заказе которых оговорена штучная производительность.

6. Геометрическая точность станков – это точность траекторий прямолинейных и вращательных движений поверхностей, базирующих заготовки.

7. Станки со сложными формообразующими движениями должны обладать также кинематической точностью. Для проверки кинематической точности механизмов станков применяют приборы, которые позволяют установить изменение передаточного отношения, возникающего из-за погрешностей зубчатых передач.

8. Для проведения испытаний на жесткость используют специальные приборы. Основными частями каждого такого прибора является нагрузочное устройство (домкрат и предварительно отградуированный динамометр с индикатором нагрузки) и индикаторы перемещений. При проверке обычно измеряют суммарную податливость станка, характеризуемую относительным смещением его узлов, несущих инструмент и обрабатываемую заготовку, при заданной нагружающей силе. Нормируют наибольшее допустимое перемещение (т.е. нижнюю границу жесткости).

Одним из важнейших критериев работоспособности станка является его виброустойчивость, которую можно понимать как способность станка сопротивляться возникновению автоколебаний при резании. Программой испытаний станков при работе предусмотрена оценка границ устойчивости процесса резания. Испытание сводится к определению предельной стружки . Под предельной стружкой понимают максимальную глубину резания, снимаемую при работе без вибраций. Для опытных образцов станка определяют зависимость от частоты вращения шпинделя для всех характерных видов обработки и нескольких подач.

9. Цель проверки шумовых характеристик – установить, не превышает ли уровень шума станка допустимого значения. Допустимые значения устанавливаются в зависимости от чувствительности человеческого уха к шумам в различных частотных диапазонах (до 90 дБ – для частот менее 350 Гц, до 75 дБ – для частот свыше 4 кГц). Для оценки шума используют шумомеры, реагирующие на звук подобно человеческому уху. Шум обычно измеряют при наибольшей частоте вращения шпинделя.

10. Технологическая надежность станка – это его способность сохранять качественные показатели технологического процесса (точность обработки и качество поверхности) в течение заданного промежутка времени. Для этого следует проводить испытания станков на технологическую надежность. Эти испытания должны, во-первых, установить запас по точности обработки, которым обладает данный станок и, во-вторых, дать прогноз по длительности расходования станком этого запаса точности. Для оценки состояния станков, находящихся в эксплуатации, применяют методы диагностирования, позволяющие выявить механизмы, изменение параметров которых влияет на технические характеристики станка.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8 9 10 11 1213