Спосіб визначення динамічної крутильної жорсткості шпинделя механічної системи з чпк

Спосіб визначення динамічної крутильної жорсткості шпинделя механічної системи з ЧПК з визначенням моменту двигуна за величинами струму і напруги, що подаються на електродвигун, і вимірюванням швидкості робочого ходу ротаційного механізму датчиком кута обертання, встановленим на його валу, який відрізняється тим, що кут скручування шпиндельного вузла визначається як різниця кількості імпульсів датчика кута обертання в моменти появи імпульсу додаткового датчика положення шпинделя. (19) (21) u200705107 (22) 10.05.2007 (24) 12.11.2007 (72) МИРОНЕНКО ЄВГЕНІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, UA, ДОНЧЕНКО ЄВГЕНІЙ ІВАНОВИЧ, U A, ШИШКІН АРТЕМ ВІКТОРОВИЧ, U A, МАРЧУК ЄВГЕН ВЯЧЕСЛАВОВИЧ, U A (73) ДОНБАСЬКА ДЕРЖАВНА МАШИНОБУДІВНА АКАДЕМІЯ, U A (56) 3 27534 кута скручування, необхідність використання додаткових засобів розрахунку похідних за часом від кутової швидкості та крутильного моменту приводу. Загальними істотними ознаками відомого способу і того, що заявляється, є визначення моменту двигуна за величинами струму і напруги, що подаються на електродвигун, а також вимірювання швидкості робочого ходу ротаційного механізму датчиком кута обертання, встановленого на його валу. В основу корисної моделі поставлена задача визначення динамічної крутильної жорсткості технологічної системи з максимальною точністю й обліком динамічних навантажень, що мають не постійне, а змінне значення. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що кут скручування визначається як різниця показань датчика кута обертання, жорстко з'єднаного з шпиндельним вузлом верстата з ЧПУ, на різних робочих ходах для одного й того ж положення реперної точки додаткового дискретного датчика кута оберту шпинделя; а момент скручування - як різниця моментів, пропорційних електричному струму ланцюга живлення електроприводу, у дво х режимах різання. Спосіб, що заявляється, дозволяє визначати зміну динамічної жорсткості практично у режимі реального часу і тим самим вносити корекцію у програму ЧПУ завдяки ітераційному процесу спостереження. На i-iй ітерації за допомогою датчика струму, яким обладнані сучасні системи з ЧПУ, визначають струм ланцюга живлення приводу головного руху станка для одного режиму роботи Ii, а якщо потрібно - напругу живлення. Їх добуток визначає момент приводу Mі. На і -ій ітерації також визначають значення датчика кута обертання шпиндельного вузлу в момент появи імпульсу додаткового датчика положення шпинделя, розташованого на його зворотньому боці (момент проходження реперної точки через контрольну позицію) Nі. Визначають різницю імпульсів датчика кута повороту для різних робочих режимів (і-го та і - 1го): D Ni = Ni - Ni- 1. Кут скручування кінця шпинделя дорівнює: ai = DNi × 360o , DSK де DSK - дискретність імпульсного датчика кута повороту; a i - кут скручування вимірюваний у градуса х. Момент сили різання, що викликав скручування шпинделя: Mi = C e × (Ii - Ii -1), де Ce - коефіцієнт пропорційності між струмом і моментом двигуна (для двигунів постійного струму (ДПС) Ce - конструктивний коефіцієнт). Динамічна жорсткість, визначається за формулою: 4 jdi = Mi ai де jdi - коефіцієнт жорсткості. Приклад 1. Схема (Фіг.1) діагностування крутильної жорсткості на токарному верстаті з ЧПУ. На шпиндельному вузлі 1 токарного верстата з одного кінця встановлена заготовка 2, а з іншого - датчик кута повороту шпинделя 3. Навантаження на механічну систему здійснюється за рахунок обробки заготовки різцем 4 при подачі супорта 5. Повний оберт шпинделя ідентифікується реперною точкою 6 і фіксується дискретним датчиком положення 7. Струм ланцюга живлення електроприводу 8 вимірюється датчиком струму 9, сигнал з якого, як і сигнали з датчиків 3 і 7, подається в модуль обробка вхідних сигналів ЧПУ 10. Запропонований спосіб дозволяє вимірювати з високою точністю динамічну крутильну жорсткість на механообробних верстатах з ЧПУ.