автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.19, диссертация на тему:Разработка и исследование адаптивной системы разменного управления оборудованием ГПС

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ МАШИНОВЕДЕНИЯ именп А.А.ЕШШРАВОВА

На правах руксппсп

нгуен диь минь

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТИВНОЙ СИСТЕШ РАЗЯЯ0Г0 УПРАВЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЕМ ГШ

Специальность 05.02.19 -- Экспериментальная механика штая

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических ндук

Москва - 1991

Работа выполнена в Институте машгаоведения км. А.А.тЗлаго-нравоаа АН СССР.

Научный руководитель - кандидат технических наук ЧУДОВ В.А.

■)фпцяалыша оппоненты - доктор технических наук, процессор

ЕАЖКШИН О. Б.;

- кандидат технических наук ЭЗШГФ Ц.И.

Ьздусае предприятие - ОКЮА (средств автомгтизация я

контроля и электроэрозионного оборудования) • г.Иэсква

Баютта состоится 1991 г. в ас. на

заседании специализированного совета Д.003.42.02 при институте машиноведения им. А.А.Благонравова АН СССР по адресу 101830, Москва • центр, ул. Грибоедова, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан у. 1991 г.

Ученый се!гобтарь специализированного совета, кандидат технических наук / ' ДУБРОЮКйИ В.А.

ОВДАЯ ХАРАК1ЕРШЖА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из основных направлений экономического л социального развития является постоянное повшвЕИэ конкурентоспособности промышленной продуют, в частности, продукции машиносгроэпя.

При использовании стан: 1в с числовш программным упразлога-вы (ЧПУ) для обеспечения качества продукции возникает необходимость автоматического поддержания на оптимальном уровне реяимов обработки созфанения уровня размерной настройки станка.

Опыт показывает, что при переходе к чистовой обработке изменения реиилов резания и воздействие технологических приемов незначи-ельно влияют па смещение настройки, а существенно возрастает роль составляющих погрешностей обработки, обусловленных сшибками начальной настройки инструмента, его износом, тзпловы-ми деформациями технологической системы, ошибками базирования инструмента при его автоматической замене п некоторыми другими фактория, действие которых не может быть скошенспровапо чисто технологическими приемами.

Рассматриваемые математические аспекты управления точностью в таком цроиэводство связаны с тем обстоятельством, что оснащение станков роботавд-манипуляторамя и системами с ЧПУ требует автоматического выполнения операций, в том числе и операций первоначальной настройки на размер и текущей корректировки положения инструмента.

Таким образом безлцдаая технология, реализуемая в гибких производственных системах (ГПС) с точки зрения обеспечения заданной точности требует автоматического выполнения коррекции

траектория двияупегося инструмента.

Эта задача монет быть успешно решена путем применения адаптивной системы размерного управления (АСРУ), в основу которой пола jh принцип коррекции исходной программы по оптимальному алгоритму управления с учетом размерной информации, накапливаемой в процессе обработки партий деталей. Эффективность АСРУ является предпосылкой полной автоматизации обработки на станках £

гас.

В последнее время с созданием станочных измерительных головок (ИГ) стали широко применять координатные измерения, проводимые непосредственно на станке, что обеспечивает большую опера-тишость получения размерной информации при контроле изготовляемых деталей и дает большие возможности для реализации АСРУ. Лиг . измерительные устройства, реализующие координатные ьиюрения и построенные на базе ИГ, обладают необходимой гибкостью в АСРУ оборудованием ПС. Именно поэтому основой современной рациональной техники автоматического контроля и управления точностью обработки являются ИГ, матоыатичесь. а модели цроцесоол размерного управлен я и надежные исполнительные органы.

Рель работы. Целью настоящей работы является разработка и исследование АСРУ в ПС на основе решения двух проблем: оптимизация алгоритмов управления точностью обработки и повышение точности и производительности измерения на базе ИГ.

Общая матояика исследований. Для решения поставленных задач использовались теоретические % экспериментальные методы. Теоретические метода, основываются на положениях метрологии, теории вероятности и математической статистики, теории меганкзмов я шита, вычислительной математики и программирования. Эксперт-

ментальные методы вклшавт имитационное моделирование на ЭВМ а измерения с использованием специальных и стандартных измерительных систем.

Научная новяз' 1 работы заклэтается в следующем:

1. Создана модоль АСРУ оборудованием ГОС, по которой точность обработки обеспечивается подааладкой размерных отклонений,

.1

накашиваемых в процессе обработки групп деталей и измеряемых измерительной головкой детали (ИГД).

2. Предложены новые алгоритмы управления точностью обработки - адаптивные знаковые пульсирующие подналадки.

3. Наедены оптимальные условия применения оригинальных алгоритмов и на основе имитационного моделирования рекомендованы "ри из них.

Практическая ценность работы состоит в слвдушем:

1. Разработано математическое обеспечение АСРУ - алгоритмы управления точностью обработки, которые могут быть применены на стежках с ЧПУ в ГПС.

2. Разработаны ноЕЫв ИГ, позволявшие получить размерную информацию с выоокой надежностью и производительностью п примените на станках с ЧПУ, на измерительных работах . 1Р) и координатных измерительных машинах (КИМ).

3. Проведены оценки эффективности этих ИГ.

Апробатая работы. Основные положения диссертационной работы докладывались к обсуядались на:

- Всесоюзном семинаре ИМА1Я "Диагностика в автоматизированном производстве", Москва, февраль 1990 г.;

- Конференции "Обеспечение точности механической обработки в автоматизировамюм производстве", Пенза, ишь 1990 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы. получено решение о выдаче авторского свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 10 таблиц, список литературы а- 56 наименований.

ОСНОВНОЕ С0ДЕР2АНКЕ РАБОЙ!

N

Во введении обоснована актуальность шатанной темы, с формулированы основные научные задачи и цель работы, а также основные положения, котор:; выносятся автором на защиту.

В первой главе проведены обаие характеристики АСРУ оборудованием ГШ. Определяется, что в отличие от адаптивной системы управлеш. . режимами резания, в которой процесс обработки в соответствии с принятым критерием оптимального ¿.¿жима регулируется управлением скоростью резания или величиной подачи, либо скоростью резания и подачей одновременно, под АСРУ понгчаетс- такая система, в которой задача обеспечения точности обработки решена на основе автоматической коррекции исходной программы управления пот хешем инструмента по результатам измерений геометрических параметров частично или полностью изготовленных деталей и элзмен-тов технологической системы, а также положения вершины инструмента. Для обегпочения работоспособности указанной АСРУ необходимо выполнение двух основных функций: диагностики инструмента (ДИ) и контроля обрабатываемых деталей.

Проводится анализ особенности и трудности фиксации состояния инструмента при ДИ. Отмечается, что существенное влияние на точность обрабоют оказывают случайная поломка режущей кроют п

ее предельный износ, которые долнны быть выявлены соответствующими способами и средствами да.

Рассмотрены принципы п ряд различных способов определения износа инструмента рекомендуются способы, эффективные з АСРУ.

Рассматриваются фактор1, вшгоше на точность обработки при контроле обрабатываемых деталей на станке в процессе резания и возможности обеспечения измерительного оборудования этого процесса. Приводятся некоторые типы устройств контроля различии* видов детали на станках клифовальных групп.

Учитывая специфику обработки на станках лезвийной группы, устанопно, что наиболее эффективным способом для контроля деталей на станках этой группы является измерение размеров обработанных деталей на станке по окончании процесса резания.

Проведенный в главе I анализ позволяет сделать следувдле выводы о возможности п задаче построения АС1/ оборудованием ГОС:

1. В АСРУ основными являются функции ДИ и контроля обработанных деталей, которые при контроле вне процесса резания косвенным способом моги о объединить в одном устройство измерения на основе соответствия износа инструмента и размера обработанных деталей. С помошью этого устройства не только "одучаят картину износа г. тструмента, но и осуществляют непосредственный контроль размеров детали.

Для указанных целей используют ИГД

2. Наиболее достоверную информацию о поломках инструмента дают способы прямого контроля; недостаток этих способов - невозможность контроля в ходе резания, что но позволяет своевременно прекращать обработку слом,энным инструментом. Поэтому целесообразно проводить контроль сразу же поело окончания резания дан-

ким инструментом. Устройства, диагностирующие положение вершины инструмента, называются ИГ инструмента (ИГИ).

3. Системы измерения с ЧПУ, включагоив ИГД и ИГИ являются не об" "ДИ1ЯС.Я метрологическими элементам* ЛСРУ оборудование 1 ГПС з характерны душ современной тенденции развития ГПС в моханичес-коЗ обработке.

4. Для ошсяной вше структуры АСРУ возникает задача ее оптимизации. Дяя этого необходимо систематически исследовать алгоритмы размерного управления (подоаладка), оценить эффективность использования оптимального алгоритма ¿правления и найти способ повышения точности управляемого технологического процесса при значительных колебаниях величин тренда, а такясе средства получения и преобразовапи.ч размерной информации, наиболее ваянии элементом которых является упомянутые ИГ.

5. ¿йшеуказанное исследование производится на основе метода иштационного моделирования па ЭВМ. Результаты моделирования в строго одинаковых условиях позволяют оценить эффективность различных алгоритмов управления и обоснованно внбргъ лу* тий.

Вто ая глава посвяиена исследованию струганы и компонентов АСРл.

В соответствии с двумя функциями АСРУ формулируются два различных способа размерного управления: по отклонениям размеров обрабатываемых деталей, измеряемым ИГД, и по отклонениям положения вэршины режуиего инструмоята, изкерягим ИГЙ.

Идея исследуемой АСРУ оборудование!! 1ИС заклшается в использовании иг^ормацгь об отклонении раамера обрабатываемых деталей, получаемой о помощью ИГД, с целью созгчния более с озар-ташой программы обработки последующих деталей путем внесения

соответствующего регулирования в шогршад управления координатам! верлпш режущего инструмента по алгоритму подяаладкя. В этом случае ЯГИ играет роль средства калибровки инструментов вместо настройся резцовых ¿токов ше станка гл специальном проекторе.

Рассматриваются различные адаптивные системы (АС) управления точностью обработки и их осповнке функциональные блоки. Формируется исследуемая АСРУ. Приводятся методы п устройства измерений, используемые в АСРУ. Приводится классификация КГ по пх принципу функционирования. Отмечается, что на станках с ЧПУ и КИМ наиболее часто используются электроконтактннэ ИГ из-за быстродействия с достаточно высокой точностью, простота конструкции и небольших габаритов.

На основе аг^лиза конструкций этих ИГ, главной пз которых является трехопорная конструкция типа "Решппоу" (Англия), установлены пх основные недостатки и предложены схемы нулевых КГ ШАШ АН СССР с применс-'яем одной (вместо трех) контактной группы, выполняемой в виде трехшарикового гнезда. Ксклшается трекие скольяения по контактам с помошью шарзко-конической конструкции.

Рассматриваются способы получения и передачи текущей размерной информации. Отмечается, что получение информации с помощью координатных методов измерений и ИГ, в частности, нулевого метода и ИГ, является наиболее эффективным. Пород, .ча электрического сигнала ИГ может осуцествляться или бескабольно о помощью магнитной индукции, в видо инфракрасного излучения илт по проводам. В том числе кабельная передача сигнала с помошью ИГ касания и выдвижной руки оказывается эффективным способом, поз-воляшим значительно слагать себестоимость обработки.

В третьей главе приведены математические модели АСРУ.

На основе анатиза влияния на точность обработки различных факторов и их сочетаний, рействупяих на входе технологической системы, приведено описание структуры погрешностей обработки.

'ля выбора оптимального алгоритма подналздки технологического процесса использована математическая модель погрешностей обработки как линейный тренд С„ + Сп с наложенной на него случайной стационарной автокоррелированной последовательностью | уп} с нулевым математическим ожиданием:

Уп=Со+С"+Уп (1)

где уп - лклонь^ие реальных обрабатываемых деталей;

С0 и С - параметры линейного тренда, которые сохраняют постоянные значения на ограниченных участках последовательности п =1, 2 .., изменяясь случайным образом от участка к участку. С0 определяется ошибками начальной настрой. . инструмента, ступенчатыми смеаениямз уровня настройки от тепловых деформаций при перерывах в работе станка и \ .д. С характеризует и^тенсшость смещения настройки вследствие влияния износа инструмента и тепловых дефо^-чаций технологической системы;

о

уп - случайные отклонения, порождаемые тепловыми деформациями СПИД, колебанием припуска, твердости материала заготовки и нежесткссти технологической системы.

Отмечается, что параметры тренда С0 и С рас предчет» неопределенным образом, то ость являются весьма неустойчивыми даасе при номинально одинаковых условиях обработке; характеристика состав-

о

лятей Уп значительно более устойчивы, чем Сс ■+ Сп ; реа-

о

лязацяя последовательностей значений уп не имеэт тенденции к монотонному росту пли затуханию; корреляционные функции К о (Т)

всех процессов обработка определяются по формуле

г

КоСС)=_1_Х (2)

( п*ч,г: Ю

где £ - величина сдвига в числе циклов обработки.

Результаты анализа структуры суммарной погрешности обработки позволяют заключить, что задача оптимальной подналадки в условиях априорной неопределенности для большинства процессов обработки на станках сводится:

- к полной компенсации произвольных (неконтролируемых) ступенчатых смещений настройки С0;

- к компенсцяи до пранебрехямо малых значений погрешностей, обусловленных относительно медленными (тайно неконтролируемыми) смещениями настройки Сп ;

- к минимизации ••рп этих условиях дисперсии центрированных случайных отклонений размеров Од

Отмзчается, что подналадка уровня размерной настрой!® отгонов является типичным мероприятием адаптивного размерного управления с целью решения вышеуказанных зздач и повшелия производительно*, гп обработки.

Рассматривается ряд традиционных алгоритмов поде лздкя. с различными формулами определения нодналадочкого импульса. Отмечается, что наиболее простыми аппаратурно являтя алгоритмы подналадки по к деталям подряд. На их основе образуются алгоритмы цульсирувдей подналадки. Приводятся примеры реализации этого способа. Рассматривается один из пульсирующих споообов -способ пропорциональной пульсирующей подналадки, который, как

нашедший некоторое практическое применение, удобно взять в качестве "бьетаа сравнения црп исследовании эффективности способов управления точностью обработки.

С цолыо преодоления недостатков способов пульсирувдай подна-ладвя предложены четыре способа адапташой знаковой пульсирувдей подяаладаа, которые разделятся на ръз группы.

X первой группе относятся два способа, объем шборки которых является постоянным.

Суинэоть этих способов ваклшается в следующем.

В первом и втором способах знаковой пульсирующей подналад-кя с определа' 1ем во, .-чины имцульса коррекции уровня и последовательности знаков отклонений в текущей выборке последних деталей величину яыпульоа определяет по поряг у чередования знаков, обы>-' выборки устанавливают в три детали, модуль величипы импульса увеличивают, если все три знака одгчаковы, уменьшают, если второй знак отличается от остальных, сохраняют неизменным, езди первый и третий зЕаки ра чичны.

В.первом способе изменение модуля величины импульса производят на постоянную заданную (пороговую) величину.

Во втором способе изменение модуля величины имцульса осуществляют умноаекпеы или делением его на постоянный,коэффициент, причем если цредцсущая величина имцульса била нулевой, то при ушоаеньи за модуль величины импульса принимают пороговую величину, а если пря делении модуль оказался меньш пороговой величины, его прИЕИмаюг равным нулю.

В табл. I приведены формулы определвкия модуля величины импульса Ап по двум вышеуказанным способам, которые назовем первш и вторим порядковыми способами.

Таблица I

Способа адаптивной порядковой знаковой пульсирушей подналадга (выборка

постоянного объема^

Сочетание знаков в 3-х деталях:

Первый способ

Второй способ

} |Ап1 = |Ап_4| + пАа ; '¡Ап| = |Ап„11К

т

т= {

| 1-й и 3-й различны

т = о

!

! 2-й отлачак ст осталь-! шпс

! «

т = -< при |А„_,| > Ас если ке |Ап_^| < А0 , то | А„ | = О

А п _,( - иредвдущая величина импульса;

А0 - величина заданного (порогового) импульса;

т - параметр дейстгач;

К - коэффициент управления ( К)> 1 )

| гп = < при О,

¡если вэ 1АП_,(= 0> |

|А„| = А0 !

I

м со

Ко второй группа относятся способы, объем выборки которых является переменным.

Эти способы осуществляется на основе адаптации модуля ве-лачиг импульса управления по числу текущих последних они некий одинакового знака в ряду подналажошшх деталей.

Дзя них сбщая фср*ула определения модуля величины импульса управления Ап лыеет вид:

|Ап|=Р(Яп)А0 о)

где Я(с|п) - функция адаптации;

С|п - число последних отклонений одинакового знака под-

рэд; д

п0 - величина заданного импульса.

Для третьего способа функция адаптации Р7 СЯп ) оцределяет-

ся по фссмуле:

РСЯп) = Ип-р| (4)

где р - заданное число, оптимальное для данного процесса ( р = О, I, 2, 3).

Дня четвертого способа функцию адаптации Р(с]п) определяют по форм5..е:

РСЯ.) - г4""11 (5>

3 четвертой главе дается оценивание технической эффективности АСРУ. Отмечается, что методика эксперимента исследования технической эффективности АСРУ заключается в ^ оздании исходного теоретического массива отклонений размеров обработанных деталей 2 и XI таги окном моделировании процессов псдааладки. Основой оценки эффективности управления точностью обработал оригинальных способов адаптивной знаковой нульсирупаой подяаладки яеля&тся

показатель дисперсии отклонений размеров деталей после подвалад-ш. Объектом сравнения эффективности способов управления принят способ пропорциональной пульсирущей подналадки. Эксперимент поставлен иа основе имитации реальных условий обработки с объемом партин 250 деталей.

Теоретическая характеристика выбранного представительного массива отклонений размеров обработанных детатей ссдеркит характерные участки с разлитой, в частности, нулевой величиной тренда, скачок настройки и выбросы. Наложенная на эту 1фивуга методом вероятностного моделирования случайная составлягщая уп цред-ставляла собой вышеуказанную стационарную корреляционную функцию (2), адпроксимироЕ.нную по способу наименьших квадратов в первом прибликенип функцией вида:

-«С.

= De (*>о) (6)

где D - дисперсия последовательности случайных чисел, соот-ветс. jy3H2X отклонениям разборов обработанных деталей;

с< - параметр корреляционной функции.

Принятые параметры 0 и <* имею, соответственно за' *ения

D = К°С°) = 1 мкм2, u ы = j

Моделирование процесса подналадки сводится к последовательному преобразованию величины в величину у* , предстаь-лящуа собой отклонение размера детали после подвалгдки. Для способа пропорциональной пульсирующей подналадго величина Ц* определяется по формуле

у* = yn -4Z и! , у% у, (7) 1= 1

где $ коаффятпент пропорциональности.

Для способов адаптивной знаковой пульсирующей подпададки зе определяют по формуле:

где А- _ аыгаатуда текущего подналадсчного импульса, определяемая формулами в табл. I или формулами (3), (4) я (5). ~

В данном случае номинальная заданная величина подкаладочно-го импульса Ад принята равней I мхм.

Для имитационного моделирования на ЭВМ первого и второго с *особов (выборка постоянного объема) адаптивной порядковой зн^-козой цульсирущей подналад-ш, необходимо ооблщать начальные условия:

й = йа (10)

Для третьего и четвертого способов (выбор—* переменного объема) принимается условна:

и?» У* (п)

Все программы имитационного моделирования способов пульсирушей подналадка написаны на языке "Бейсик" и осуаесткхены на основа цринятого для этого теоретического массива с объемом 250 деталей.

Полученные результаты (табл. 2, 3 и 4) позволяют сделать следующие знводн:

I. Чтобы достигнуть высокой эффективности размерного управления при использовании всех, кроме первого, способов адаптивной знаковой пульсирующей подеалг-ки, необходимо выбирать оптимальный параметр управления. При использовании второго способа можно выбирать коэффициент управления К 1,5 + 2,5. При использова-

нии третьего и четвертого способов наилучшие результаты получаются для р = \

2. По эффектигао_ти ко способы адаптивной знаковой пульзи-рушей подяаладки с выборкой переменного объема (третий и четвертый) оказываются предпочтительными', поэтому ыонно использовать их как современные способы размерного управления оборудованием ГПС.

3. Способы адаптивной порядковой знаковой пульсирующей под-наладки с выборкой постоянного объема (первый и второй) уступают способу пропорциональной пульегрутеей педналадщ в точности. Однако, при использовании первого способа не требуется определение оптимального параметра управления, как коэффициента подна-ладки &опт способа пропорциональной пульсирующей подналадки,

то ость он проще. Портому для практического использования следует рекомендовать тленно его наряду со способами адаятЕЕпой знаковой пульсирующей подналадки с выборкой переменного объема -третьим я четвертым способами.

Таблица 2

Имитационное моделирование пропорциональной пульсирующей

подналадш

! Коэффициент про- !п 5 п т ! п ;> ! г> ч ! щ '

!порцяГвльности ! 0 1 ! °'2 ! ! °'4 !

!—--;--1-!--Г-!--Г

!ЙП®СТКЛ0Н91179.4 | 33,37 ] 16,87 ] 12,95 | 11,66 |

!—---—»-!-!-г- -[--!

Й^в^0™10"! П»г I 1Г'38 I П'73 | К.Б3 ] 13,23 |

Таблица 3

Имитационное моделирование адаптивной порядковой знаковой пульсирующей подналадош с выборкой постоянного объема

! Папрнй способ ! , Второй способ !

(дасп^ыя откло- (дисперсия отклонений в миг), !

! ненЕ* £ ! К-- 1,5 ! К = 2 1 К = 2,5 ! К = 3 {

\ 21,25 ! 22-23 ! 21,87 ! 22,31 ! 25,05 !

Таблица 4

Имитационное моделирование адаптивной знаковой пульсирующей подналадки с выборкой переменного объема

Параметр р

Третий способ (дисперсияортхслоне-

} ний в миг)

11,02

10,59

!

;

а.1,00 | 11,70 |

I !

; Четвертый способ } ; | (дисперсияоот-юне- { 15,66 } 11,23 | ний в дог)_{_|_ •

14,07

! I

\ 14,29 | \ 1

В пятой глава рассматривается проблема повышения точности и информативности ИГ на станках с ТЧ1У з ГПС. Отмечается, что применение способа координантного измерения с помощью ИГ снимает трудности при измерении наиболее слояных деталей, которые в процессе обработки нэ могут быть измерены с надлажшпей точностью стандартным оборудованием измерительной лаборатории, используэ-мым .ужа десяти! лет. Поскольку в этом случае точность измерения на станках зависит глашым образом от точности ИГ, все основные трэбоваяия, такие как точность, гибкость и быстродействие, кото-

2

рые предъявляются к системам измерения, токе являются самыми обязательными для ИГ. Радикалшое решение этих проблем поэво.тгя-ет экономично повнсп*"* не только точность, но и производительность станков.

Проводится оценка гаммы известия: ИГ, представительными из которых являются два типа ИГ фирмы "Репкшоу" и два типа ИГ, разработанных ШШП АН СССР.

С целью повышения точности вместо первого типа ИГ' "Ренишоу" предложено реализовать электроконтактный принцип преобразования перемещения в электрический сигнал по следующей конструктивной схеме (рис. I).

Головка соде^-шт корпус I с четырьмя изолированными опорными контактами в изде выпуклых тел врааенпя, образуишх дво призмы 2, 3, разнесенные вдоль корпуса, измерительный рычаг 4 с наконечником 5, ..амыкавдим контакты корпуса своой длиндрической средней частью, узел ориентации измерительного рычага, выполненный в виде контактирующего с одной из призм опорного элемента 6 • в форме выпуклого тела вращения, ни одна из осе? которого но совпадает с осью несущей его контактной цилиндрической частью измерительного рычага.

При соприкосновении наконечника с поверхностью измеряемого объок.а измерительный рычаг отклоняется или сдвигается и разрывается по крайней мере одна из электрических цепей, з которые попарно зклшены контактные элементы, а логическая схема "ИЛИ" выдаем сигнал о касании наконечником поверхности.

Для повышения прои зодительности получения размерной информации, на основе ИГ, предложенной ИГШ АН'СССР, была переъшст- " рукр.^анз эта ИГ путем включения в обиувконструстпю узла г.ро-

-ЯО-

образования перемещения в электрический сигнал типа электроконтактного датчика мод. 233 "Калибр". •

Головка (рис. 2) имеет корпус I с фланцем 2, измерительный рычаг } наконечником 4 и грибком 5, узел центрирования 6, выполненный з виде двухстепенного шарнира типа седельной кинематической пары,и узел преобразования перемещения в электрический сигнал II.

Црп касании накогечника с поверхностью измеряемого объекта, измерительный рычаг наклоняется, опираясь краем, грибка на опорную поверхность фланца, центр грибка поднимается по оси головкп, перемещая через седельную пару г.ток 7, под действием пружины растяжения 10 поворачивается вокруг ноза 8 подупка 9, размыкая первую пару контактов, и выдается первпй пороговый сигнал. Второй сиг-, пал видается при замыкании зторой пары контактов при дальнейшем повороте подушки

Головка, обьэддшвтая достоинства известных механизмов: все-нащ.-.вленность и кирокпй диапазон измерений грибкового механизма преобразования, преимущество центрирования и предохранения от поворота измерительного рычага посредством двухстепенного арни-ра типа седельной кинематической дары, имеет почти линейную номинальную статическую характеристику преобразования благодаря центрированию грибка по наконечнику штока ИГ.

Результаты статических испытаний ИГ89-25-К в лаборатории измерительных систем управления машинами IDÍAF АН СССР и динамических, испытаний ЩЯЭ-гб-К и МГФЗЗ, проведенных на ЛОА "Измерен" в с^рии из 20 испытаний со скоростью измерения ч80 мц/мн, приведены в табл. 5.

В пстложекии представлены программы и результаты имл^ашон-ного моделирования способа пропорциональной кульсируоте"; подла-

I

Таблица 5

Испытания нестабильности срабатывания ИГ Разшх в мкм (~46' )

! Тип головки и | вид испытания

Направление измерения, гран

| 0° 1 45° | 50° { 135° | 180° } 225° | 270° } 315°

ИГ - 89 - 25 - К 0,4 (стапеское испытание)

ЙГ - 89 - 25 - К (динамическое испытание при скорости измерения 480 мм/мин.)

МГФ13

(динамическое испытание при скорости измерения 480 мм/мин.)

0,4

0,5 ч,4 0,5 0,4 0,5 0,5 0,5

0,6 0,'б 0,6 0,6 0,4 0,4 0,4

0,6 0,* 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

го со

ладан, четырех способов адаптивной знаковой пульсирующей подналадки, а танке рабочие чертежи вышеуказанных ИГ.

/

ОСНОШЫЕ ШЕОДЦ

1. АСР7 оборудованием ГШ разработана и исоледована на основе подналадки нуля программы перемещения режущего инструмента по отклонениям размеров обработанных деталей, измеряемым ИГД. В этом случае наиболее часто используются злектрокштакгонэ ИГ.

2. В качестве математической модели смещения настройки может быть принята случайная стационарная автокоррелировзяная последовательность, наложенная на линейный тренд.

3. Задача оптимальной подналадки в условиях априорной неопределенности для большинства процессов обработки на режущих станках сводится к компенсации линейного тренда и к минимизации дисперсии центрированных случайных отклонений размера деталей.

4. На базе анализа традиционных способов полналадки и экспериментальна исходных данных, полученных из теоретической модели отклонений размеров обработанных деталей, проведено имитационное моделирование ряда алгоритмов подналадки, позволивпео провести их объективное сравнение и предложить оригинальные алгоритмы адапп зной знаковой пульсирующей подналадки.

5. В результате расчета, проведенного по программам имитационного моделирования на основе указанных алгоритмов установлено, что эффективность управления точностью обработки повышается при их использовании.

в. Для практического использования можно рекомендовать тар-вый, третий и четвертый способы адаптивной знаковой пулъслр.'пт'.эГг

подааладют.

7. Экспериментальное исследование распространенных измерительных головок и анализ их конструкций позволил предложить альтернативную схему и конструкцию нулевой головки, а также разработать на оонове механизма шАш и двухпредельного датчика модульную головку, обеспечиващих повышенную информативность и показавших на испытаниях более высокую точность.

Головка ИГ-89-25-К мож г быть применена в металлообрабатывающем производстве - на ст'тках и в КИЫ.

8. Головка ИГ-90-20-К, по которой подучено решение о выдаче авторокого свидетельства, может быть объектом дальнейшего исследования, чтобы пополнить состав инструментальных магазинов станков ШС.

ШАШ АН ССОг. Зак. й 3. Тира- 120 экз. Подписано в печать 16.01.91.