При обработке резанием заготовка включена в размерную цепь системы СПИД в качестве ее замыкающего звена (рис. 66). При рассмотрении вопросов точности обработки любой процесс резания может быть представлен как система автоматического регулирования, характеризуемая определенным коэффициентом уточнения. В общем случае он представляет собой степень влияния возмущающего воздействия, обусловленного погрешностями обрабатываемой заготовки А, на основную регулируемую величину — погрешность изготовляемой детали б путем изменения условий резания. Из структурной схемы механической обработки видно, что одной из составляющих функции Рп-в является функция, определяющая степень уточнения размеров в результате выполнения данной обработки (е). В случае, если используемые условия выполнения обработки по данному методу не отвечают заданному значению то, структурную схему можно изменить путем более рационального назначения первичных параметров или введения обратной связи, т. е. введения систем регулирования. Подача при резании обычно ограничивается достигаемым значением радиальной составляющей силы резания Ру. Среди вторичных параметров ограничивающими параметрами при работе адаптивной системы являются заданная точность обработки 6Д и высота неровностей Кг

     Б. С. Балашкиным была выдвинута идея применения систем адаптивного управления процессом механической обработки деталей на станках с целью повышения точности и производительности. Им были предложены два принципиально различных пути решения данной проблемы : первый путь заключается в регулировании размера статической настройки Лс в процессе обработки, второй — в стабилизации размера динамической настройки Лд в процессе обработки. Поскольку упругое перемещение является функцией силы резания и жесткости системы СПИД, то поправку в размер динамической настройки можно вносить путем изменения режимов резания, в частности подачи инструмента, жесткости системы СПИД, геометрии резца и др. Оба пути дают возможность повысить точность и производительность обработки. Регулирование САУ по Лд позволяет стабилизировать размер динамической настройки, давая возможность поддерживать его изменения в узких пределах (зависящих от чувствительности САУ), и тем самым обеспечивая повышенную точность обработки по сравнению с работой без САУ. Кроме того, способ позволяет повысить производительность обработки за счет автоматического регулирования подачи и за счет того, что двухпроходную обработку в большинстве случаев можно вести за один проход, обеспечивая при этом точность двухпроходной обработки. При использовании(регулирования по Лд стабилизируется силовой режим и тем самым исключается перегрузки, а с ними аварийные ситуации (поломки инструмента, выход из строя отдельных узлов станка и т. п.), что особенно важно при обработке на поточных линиях в массовом и крупносерийном производстве.

     Анализ данных по использованию САУ при различных способах обработки позволил установить, что наибольшая производительность обеспечивается при совместном использовании первого и второго путей (комбинированное управление). Наименьшая же себестоимость обработки в настоящее время достигается при использовании простых САУ (раздельное использование первого и второго путей), управляющих одним параметром. Однако эффективность подобных САУ по различным показателям изменяется даже в пределах одного способа обработки. Управление упругими перемещениями системы СПИД с помощью САР по заданной программе посредством изменения радиальной составляющей «силы резания или жесткости системы СПИД повышает точность геометрической формы детали в продольном сечении за счет уменьшения влияние совокупного действия таких систематических факторов, как изменение точки приложения силы резания по длине обрабатываемой детали, непрямолинейность направляющих станка, колебание припуска и твердости обрабатываемой детали и др. Подобные же методы могут быть применены и для повышения точности обработки в поперечном сечении детали (например, ее диаметральных размеров). Для этого используются механизмы малых перемещений. В Московском станкоинструментальном институте разработано несколько вариантов САУ на базе гидрокопировального станка мод. 1722. В одном из них взамен индуктивных использованы обычные электроконтактные датчики (естественные контакты элементов станка). В исходном положении перед обработкой их настраивают на требуемый размер статической настройки (расстояние между вершиной инструмента и осью центров) при нахождении суппорта на нулевой отсчетной координате копира. Этот размер постоянно стабилизируется перед обработкой очередной детали, т. е. при появлении погрешностей, вызываемых температурными деформациями элементов станка, режущего инструмента, его износом и другими причинами. Эти погрешности фиксируются, в результате чего возникает сигнал рассогласования, который, предварительно усилившись, приводит в действие исполнительный механизм, воздействующий, в свою очередь, на золотник следящего гидрораспределителя станка. Происходит смещение суппорта вместе с режущим инструментом относительно оси центров в сторону компенсации возникшей в статической настройке Ас погрешности.

     Экспериментальные исследования показали, что точность стабилизации размера статической настройки составляет 0,004— 0,006 мм; с такой же точностью стабилизируется центр группирования размеров обрабатываемых деталей, в результате чего точность размеров возрастает в 2,5—3 раза и более. Время, затрачиваемое на размерную настройку и поднастройку, сокращается в несколько десятков раз и не превышает 5 с. Наладчик практически высвобождается из технологического процесса (требуется лишь первоначальная настройка САУ), поскольку его функции выполняет система адаптивного управления. Существенно уменьшается трудоемкость изготовления и установки отдельных элементов системы СПИД (например, установка режущего инструмента, программоносителя и др.), так как с помощью САУ, кроме указанных выше, компенсируются и погрешности, возникающие по причине кинематической перенастройки станка. Это имеет особо важное значение для станков с программным управлением. Особо повышается эффективность использования "оборудования в условиях серийного и мелкосерийного производства, при этом значительно сокращается размер оптимальной партии деталей. Повышение производительности обработки на основе использования автоматических систем, регулирующих точность обрботки, можно показать на примере обработки валиков из стали 45 на гидрокопировальном полуавтомате мод. 1722 с использованием бесступенчатого регулирования подачи в качестве параметра, управляющего силой резания, т. е. упругими перемещениями системы СПИД. При отклонениях припуска на обработку в пределах поля рассеяния А3 = 2,7 при обычной обработке получались детали с величиной поля рассеяния Ад = 0,003; при использовании САР величина поля рассеяния составляла 0,01 мм, т. е. сократилась в 3 раза. При обработке деталей фасонными резцами на револьверных станках использование переменной подачи дает резкое повышение точности обработки и улучшение шероховатости поверхности. Профиль кулачка, обеспечивающего переменную подачу, про¬ектируют таким образом, чтобы подача к концу обработки задан¬ного участка заготовки уменьшилась с 0,03 до 0,02 мм/об и далее до нуля. Благодаря этому значения силы резания, а следовательно, и упругой деформации системы в конце обработки крайне мало. Это ведет к повышению размерной стойкости фасонного резца в 2 раза и более и достигается шероховатость поверхности Rz = 20 ч-6,3 мкм. Автоматические системы регулирования точности показывают высокую эффективность и на других операциях. Например, достигнуто сокращения штучного времени при сверлении слоистых материалов (металл)- органическая смола) на станках с ЧПУ до 20 раз, в то время как при резании металла абразивами штучное время сокращается в 10—20 раз, а при токарной обработке в 1,1—2 раза. При сверлении слоистых материалов стойкость инструмента повышается до 91 раза, а при токарной обработке в 1,5—6 раз. Точность при токарной обработке повысилась в 1,5— 5,6 раза, а при бесцентровом шлифовании в 1,4—3 раза. Себестои¬мость обработки при фрезеровании снизилась на 5—50%, при плоском шлифовании — на 10—68%. Для фрезерования блок-схема автоматического регулирования процесса резания воздействием на силу резания показана нарис. 2, а. Для обработки использовали вертикально-фрезерный станок мод. 6П10. Значение упругого перемещения, зависящее от режимов обработки, устанавливается при настройке системы

     СПИД задатчиком ЗУ. Датчик Д измеряет отклонение составляющей силы резания Рх и подает его в виде электрического сигнала Ц1 через усилитель в сравнивающее устройство СС. После сопоставления полученного сигнала с заданным определяются величина и знак рассогласования и в виде электрического сигнала, через усилитель подаются в серводвигатель — управляющее устройство РО. Он обеспечивает поворот в необходимую сторону движка реостата. Серводвигатель включен в электросхему бесступенчатого изменения частоты вращения вала электродвигателя, он изменяет величину подачи стола станка. Изменение подачи происходит до тех пор, пока сила Рх не достигнет задан¬ной величины. Конструктивная схема адаптивной системы, использующей изменение рабочего угла резания гр, дана на рис. 67(б). Датчик, измеряющий упругие перемещения пиноли задней бабки, подает сигнал через усилитель 2 в сравнивающее устройство. Задатчик 3 обеспечивает необходимое значение ср (при данных режимах резания и системе СПИД) в виде электрического сигнала. Это значение корректируется в зависимости от положения резца по длине обработки (т. е. относительно датчика) устройством 7. Кроме того, упругие перемещения переднего и заднего центров компенсируются программирующим устройством 4. Суммарный сигнал через усилитель 5 управляет работой электродвигателя 6, поворачивающего резец. Он изменяет величину упругих деформаций. Другим способом регулирования упругими деформациями системы СПИД является изменение жесткости резцедержателя (рис. 2). В ряде случаев целесообразно применять двухконтурные системы, обеспечивающие регулирование, например V и 8, по заданной температуре резания. Применение многомерных систем автоматического управления, т. е. систем, осуществляющих оптимизацию процесса резания сразу по нескольким параметрам, значительно повышает эффективность резания. В этом случае нельзя рассматривать систему СПИД как арифметическую сумму отдельных систем регулирования, автономно решающих свою задачу. При механической обработке с использованием многомерной системы регулирования имеет место тесная взаимосвязь между ними, которая осуществляется через процесс резания. Поэтому, в частности, встает вопрос о «совместимости» отдельных систем, образующих многомерную систему.

     Аналитические исследования нескольких вариантов структур многомерных САУ, проведен¬ные при механической обработке, позволили сделать вывод о том, что управление точностными параметрами деталей следует вести за счет изменения размера статической настройки, или динамической настройки (регулирования подачей). Управление износом режущего инструмента необходимо осуществлять как за счет раздельного, так и за счет совместного изменения Скорости и подачи; последнее возможно осуществлять при использовании станков, имеющих раздельные приводы главного движения и подачи. мерной системы регулирования имеет место тесная взаимосвязь между ними, которая осуществляется через процесс резания. Поэтому, в частности, встает вопрос о «совместимости» отдельных систем, образующих многомерную систему.