Метод за активен контрол и адаптивно управление процеса кръгло длъжно шлифоване Част 2: Система за активен контрол и адаптивно управление Лъчезар Стоев Method for active control and adaptive control of the process round longitudinal grinding: It is suggested a new method for active control and adaptive control of the process round longitudinal grinding, which could be applied by other technological operations too. The device for active control follows continuously the diameter of the surface by longitudinal machining and sends signals for adaptive control of selected parameters of the of the cutting conditions with a view to support constantly the programmed dimension (for rough, fine or finish machining) by every longitudinal pass of a multi-pass or in-depth scheme of cutting. Key words: active control, adaptive control, longitudinal grinding. ВЪВЕДЕНИЕ За реализиране метода за непрекъст активен контрол [8] и адаптивно управление процеса кръгло длъжно шлифоване външни цилиндрични повърхнини и стъпални отвори ротационни центрови или патронникови детайли с инструменти с геометрично неопределе режеща геометрия се извършва непрекъст сиглообмен по време рязането между: устройство за активен контрол УАК и съвремен система за ЦПУ машита или между УАК и специализира С за длъжно обработване, или между УАК, INC и ЦПУ машита. При подаден сигл от УАК за регистрирано изменение диаметъра длъжно обработвания детайл ЦПУ машита или специализирата С, или компютърът, свързан в DNC режим с ЦПУ машита, подава управляващи сигли за адаптивно променяне избран/и параметър/ри от режима рязане в рамките всеки ход длъжното обработване с оглед поддържане постоянство контролирания диаметър. Устройството за измерване се установява към тялото кръглошлифовъчта маши в постоян позиция в рамките широчита абразивния инструмент и е относително подвижно спрямо длъжно преместващата се маса и детайл. То може да се установи и към длъжта шей придвижващ се по ос Z кръстат супорт спрямо длъжно неподвижта обработва повърхни. През цялото време относителното преместване абразивния инструмент спрямо обработвания детайл в длъжно правление контактните крайници УАК са разположени виги в постоян измервател позиция срещу инструмента в диапазо неговата широчи. При обработване контролиращото устройство подава сигли към системата за ЦПУ или към С, или към системата за INC за адаптивно управление процеса за длъжно обработване. При осъществяване сиглообмен със съвремен система за ЦПУ машита УАК подава обичайните сигли при врезните подавания инструмента по ос Х при достигане предварително програмираните диаметри за превключване подавателните скорости масата, евентуално за изменение честотата въртене детайла, за промя дълбочита рязане при премиване от грубо към чисто или фино длъжно шлифоване, за отработване програмираните времезадържания (междинно и/или крайно отискряне) и за достигане окончателен размер. В рамките длъжните премествания получавата непрекъста информация от УАК се използва от съвремен система за ЦПУ или от С, или от INC за адаптивно управление избран/и
параметър/ри от режима рязане при съответния длъжен ход, с оглед поддържане постоянство текущия диаметър. Отделно или едновременно, при различно комбиниране, адаптивно могат да се изменят длъжното подаване f дл. ( масата или кръстатия супорт според използвата компоновка машита), дълбочита рязане а е, т. е. пречното подаване f пр. (в случаите необходимост от компенсиране регистрирано износване диска в рамките съответния длъжен ход или при обработване детайл с криволинеен контур в длъжно правление) и честотата въртене детайла n дет. ИЗЛОЖЕНИЕ Целта втория доклад в рамките учта конференция за 2008 г. Русенския университет е представяне блок-схемата предлагата комплекс система за активен контрол и адаптивно управление процеса кръгло длъжно шлифоване. На фиг. 4 са представени връзките и възможните варианти за сиглообмен между УАК 1 (или ШУАК), ЦПУ 12 машита или специализира С 13, или система за интелигентно компютърно (програмно) управление (INC) 15 с изпълнителните органи машита (двигателите М 1, М 2, М 3 ) за адаптивно управление избран/и параметър/и от режима рязане при длъжно външно кръгло шлифоване, с оглед поддържане точността текущия диаметър при всеки длъжен ход. По данни [6] и тематично свързаните [3, 4, 5 и 7] при използване INC се включва компютър 16 с модул 18 за CAD-, CAM- и макро-програмиране, разполагащ с база данни 17. На фигурата е изобразе основта връзка f дл. между устройството за активен контрол УАК 1 (или ШУАК), неговият електронен блок ЕБ 14, ЦПУ 12 машита или системата за адаптивно управление С 13, или система за управление тип INC 15 и двигателят М 1 (хидравличта помпа или друг изпълнителен механизъм), който променя скоростта длъжното подаване масата 7 1 (при маши, при която супортът 4 се премества само в пречно правление) или длъжта шей 8 1 супорта 4' 1 (при маши, при която той се премества по оси Z и X ) за поддържане постоянство текущия диаметър длъжно обработвата повърхни 2. Възможно е поддържането постоянен диаметър обработваното стъпало детайла 2 да се извършва при едновременно адаптивно управление по ос Z ( f дл.) и по ос X ( f врезно ) пречните премествания инструменталния супорт 4 чрез допълнително синхронизирано управление двигателя М 2. Така практически се осъществява адаптивно управление и дълбочита рязане (а е ) като се компенсира износването диска 3 в рамките един длъжен работен ход. (Забележка: известно е самостоятелното използване активен контрол и адаптивното управление пречните ходове шлифовъчни инструменти). Едновременното адаптивно управление по оси Z и X по сигл от УАК 1 (от примерния вид устройството за активен контрол полигонни профили фирма Hommel-Etamic GmbH) може да се използва в случаите шлифоване програмиран криволинеен (в длъжно сечение) контур детайл 2. По сигли от УАК 1 (или ШУАК 1' 1 ) може адаптивно да се променя едновременно или самостоятелно и честотата въртене n дет. при длъжта обработка ( n дет.) чрез управление двигателя М 3. 1 Позиция от съответ фигура в първата част доклада
M 2 M 19 20 Датчик за докосване (мощностен) Ел. шкаф Датчик за докосване (акустичен) Ел. шкаф 3 X 4 5 7 f врезно f врезно M 3 M 2 У А К 1 12 Z M 1 f дл. Е Б Ц П У / (С А У) n дет. 14 15 D N C 13 I N C 17 Б Д 16 18 компютър CAD / CAM / макропрограмиране Фиг. 4 Блок-схема модул комплекс система за адаптивно управление при длъжно шлифоване Техническа същност метода за АК и Предимството при съчетаване метода за активен контрол с адаптивно управление процеса кръгло длъжно шлифоване външни цилиндрични повърхнини и стъпални отвори ротационни центрови или патронникови детайли с инструменти с геометрично неопределе режеща геометрия се състои във възможността за непрекъсто адаптивно изменение избран/и параметър/и режима рязане според колебанията диаметъра активно измервата цилиндрич повърхни с оглед подържане постоянство програмирания размер (за грубо, чисто или фино шлифоване) при всеки длъжен ход многопроход или дълбочин схема рязане. Използването активен контрол и адаптивно управление процеса кръгло длъжно шлифоване външни цилиндрични повърхнини и стъпални
отвори ротационни центрови или патронникови детайли с инструменти с геометрично неопределе режеща геометрия осигурява постигането едновременно висока точност формата и размерите цилиндричните повърхнини стъпални детайли при оптимал производителност. Влиянието грапавостта заготовките може да се елиминира при използване подходяща форма и размери контактните крайници. Освен кръстосани контактни ролки те биха могли да бъдат заменени с точно изработени леки успоредни пластини (по подобие плазовете шей) от износоустойчиви материали със заоблени краища, които да контактуват само с върховете грапавините измервата цилиндрич повърхни. Там се извършва всъщност и традиционният Post-контрол диаметралните размери с микрометър, пасаметър или шублер. За прилагане метода подходящ за използване е и моделът УАК TNU91 фирма Hommel-Etamic GmbH [2] за контрол полигонни профили. Това устройство e с разширен диапазон за измерване непрекъсто променящи се размери криволиней повърхни в пречно сечение и може да се използва за активен контрол в длъжно правление. За прилагане активен контрол и/или адаптивно управление при обработване външни цилиндрични или профилни повърхнини и отвори, при операции предшестващи окончателните методи за обработване като: струговане, ротационно фрезоване или други процеси, реализирани с инструменти с дефинира режеща геометрия, могат да се използват измервателни глави, които мират приложение при обработващите центри и коордитно-измервателните машини, новите модели сканиращи измервателни глави фирма Zeiss, както и стандартни или модифицирани безконтактни, едно- или многоконтактни УАК, ШУАК, които се прилагат при шлифовъчните операции. С тези прецизни инструменти се извършват точни измервания в предварително програмирани пречни сечения по контура детайла преди (Pre-Process) неговото обработване или след него (Post- Process) и се стартира следващият обработващ цикъл адаптиран с измерета геометрия. По усмотрение програмиста може да се извърши активно сканиране повърхнините в длъжно и пречно правление. За активен (In-Process) или пасивен Pre-/Post-Process контрол с успех могат да се използват измервателни глави и стандартни или модифицирани устройства за осево позициониране [1 и 2]. Информацията от измерванията доприся за компенсиране износването инструментите и деформациите технологичта система в рамките различните видове многопроходни цикли за обработване. Прилагането новата технология ще повиши точността формата, размерите и взаимното разположение обработваните повърхнини. Улеснено е постигането точни размери партида от детайли в рамките тесни допускови полета. Методът може да се използва и при повърхностно пластично деформиране по време обработването. Според компоновката металообработващата маши използваното УАК за длъжен или пречен контрол трябва да е относително подвижно спрямо установения детайл. Измервателните устройства могат да се установяват към револверните глави, към длъжните или пречни шейни супортите, във вретета предните седла, към масите или телата стругови машини, обработващи центри, машини за окончателно обработване и други. Те трябва да бъдат подходящо защитени от отделяните стружки и топлинното товарване. За представения метод е подаде заявка за издаване патент за изобретение. Неговото използване разширява зчително областта приложение измервателните устройства, активния контрол и адаптивното управление при различни технологични процеси реализирани металообработващи машини.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Предлаганият метод за активен контрол и адаптивно управление процеса кръгло длъжно шлифоване външни цилиндрични повърхнини и стъпални отвори ротационни центрови или патронникови детайли с инструменти с геометрично неопределе режеща геометрия може да се прилага и при други технологични процеси за окончателно длъжно обработване като: външно (късо или дълго ходово) хонинговане, притриване и полиране външни цилиндрични повърхнини и стъпални отвори ротационни центрови или патронникови детайли само като се замени абразивният диск със сектор от кръгов венец- брус, лента, шкурка или друг инструмент при запазване кинематиката подавателните движения съответта използва маши. Съществува възможност калибровани, струговани или по друг чин оформени заготовки предварително да се измерват, сканират и атестират самата маши (струг, фреза, обработващ или многооперационен център, или маши за окончателно обработване) с помощта измервателни глави, (безконтактни, едноили многоконтактни) УАК или ШУАК в длъжно и пречно правление или да се извършва измерване в определени пречни сечения по ос Z и да се стартира съответен обработващ (стругов, ротационно-фрезови, шлифовъчен, хонинговащ, притриващ, полиращ или друг) цикъл, адаптиран с тяхта геометрия. Машините и устройствата за активен контрол могат да се използват и за измерване, сканиране и атестиране след обработването повърхността обработените детайли, т. е. те се превръщат в измервателни станции с адаптивно управление. ЛИТЕРАТУРА [1] http://www.de.marposs.com, 05.03.2008 [2] http://www.etamic.com, 05.03.2008 [3] Георгиев В., С. Лилов. Адаптивно управление при свредловане металорежещи машини с ЦПУ. Известия ТУ в Пловдив, том 13(6), 2006. [4] Георгиев В., С. Салапатева. Изследване за активен контрол при струговане с ЦПУ като елемент система за интелигентно компютърно управление. Известия ТУ в Пловдив, том 11, 2004. [5] Георгиев В., И. Четроков. Влияние грешките формата заготовката върху алгоритъма за адаптивно управление точността при струговане. Юбилей междурод уч конференция АМТЕCH 2005, том 44, серия 2. [6] Георгиев В., И. Четроков. Изследване за адаптивно управление при струговане с ЦПУ като елемент система за интелигентно компютърно управление. Известия ТУ в Пловдив, том 11, 2004. [7] Георгиев В., И. Четроков, С. Лилов, С. Салапатева. Информационните технологии в управлението технологичния процес. Известия ТУ в Пловдив, том 13(6), 2006. [8] Стоев Л., Ст. Христов. Метод за активен контрол при длъжно шлифоване. Междурод уч конференция Авангардни машиностроителни обработки, АМО 2008, стр. 313 318, 18-20 юни 2008 г., Кранево. За контакти: доц. д-р Лъчезар Стоев, катедра Технология машиностроенето и металорежещи машини, ТУ-София, тел.: 029653919, Е-mail: lstoev@abv.bg, lstoev@tu-sofia.bg