Схема системы адаптивного управления процессом токарной обработки нежестких деталей установленная на токарный станок с чпу управлением, позволит повысить эффективность обработки без наложения ограничений на их функционирование. Предложен алгоритм управления, учитывающий реальный процесс деформации нежесткого вала в процессе обработки, используя станок с чпу числовое программное управление, выполнение которого позволит обеспечить получение стабильных показателей точности и качества обработки по всей по всей длине. Важнейшей задачей технологии машиностроения в условиях современного конкурентного рынка является обеспечение требуемой точности и качества готовых изделий при одновременном снижении себестоимости их изготовления. Эффективным способом решения данной задачи является система управления станков с чпу адаптивного типа, позволяющая влиять на характер процесса обработки исходя из оперативной информации об его протекании, обеспечивая тем самым требуемую точность и качество каждой детали без непосредственного участия оператора.
Станки с числовым управлением чпу адаптированного типа позволяют повысить эффективность использования металлорежущего оборудования, в значительной степени исключить человека из процесса контроля за обработкой и расширить возможностей производства. В то же время, несмотря на указанные выше достоинства систем адаптивного управления, существует и ряд факторов, значительно ограничивающих эффективность их применения при токарной обработке нежестких валов. Здесь, прежде всего, следует отметить:
- управление токарным с чпу нуждается в необходимости регулирования параметра управления в широком диапазоне, обусловленную значительными деформациями обрабатываемой заготовки под действием сил резания;
- токарный станок с чпу управлением адаптивного типа имеет не достаточно высокую точность методик расчета радиальной составляющей силы резания и прогиба вала, положенных в основу алгоритма управления, в силу некорректного учета в них особенностей протекания процесса резания.
Кроме того, к существенным недостатком существующих систем адаптивного управления стоит отнести то, что большинство из них являются самостоятельными объектами с аппаратным управлением и, из за большого количества связующих звеньев и проводов, не могут быть установлены на станки с числовым управлением чпу с сохранением возможности автоматической смены инструмента, что существенно снижает технологические возможности оборудования.
Для решения вышеуказанных недостатков существующих систем адаптивного управления с учетом возможностей современных систем ЧПУ типа CNC, имеющих открытую архитектуру, позволяющую решать задачи автоматического регулирования технологической системы путем программирования соответствующих алгоритмов в тексте управляющей программы, была разработана двухконтурная система управления станков с чпу адаптивного типа. В алгоритм управления данной системы были заложены уточненные формы для расчета радиальной составляющей силы резания и прогиба вала, учитывающие взаимосвязь динамических характеристик процесса точения нежестких валов с теплофизическими характеристиками контактной пары «инструмент-заготовка».
Управление токарным с чпу по первому контуру разработанной системы направлен на снижение влияния непостоянства податливости элементов системы на точность обработки (систематическая погрешность обработки) за счет программного управления траекторией движения резца в радиальном направлении. Смещения резца в радиальном направлении прописывается напрямую в тексте управляющей программы в виде корректора с переменным значением. Значение этого корректора рассчитывается на персональном компьютере исходя из информации о положении режущего инструмента в каждый момент времени, поступающей от встроенных в станок оптических линеек, и подается в систему ЧПУ.
Система управления станков с чпу адаптивного типа, вторым контуром снижает влияние случайных возмущающих воздействий (колебания величины припуска и твердости обрабатываемой заготовки и т.д.) на эффективность обработки за счет силовой стабилизации процесса резания посредством управления величиной подачи S. Значение допустимой величине подачи передается в систему ЧПУ от ПК, на котором оно рассчитывается исходя из информации о величине радиальной составляющей силы резания, полученной от встроенного в станок датчика силы. Так как параметры режима резания, особенно подача, оказывает существенное влияние на шероховатость поверхности, во второй контур управления введено ограничение по диапазону регулирования величины подачи, позволяющее получать в процессе обработки поверхность с заданными показателями шероховатости.
Таким образом, данная система может быть легко установлена на токарный станок с чпу управлением, а её применение позволит повысить значительно эффективность токарной обработки нежестких валов.
