Измерение одной какой-либо составляющей силы резания является распространенным критерием для работы адаптивных систем, так как значение силы резания достаточно полно характеризует величину упругой деформации системы СПИД, а следовательно, и зависящую от нее точность обработки. Кроме того, по величине силы резания можно контролировать величину износа инструмента в процессе обработки детали. Измерение силы резания часто используют для построения ограничивающих систем, например устанавливают предельный крутящий момент, исключающий поломку сверл и метчиков. Станки с автоматическими системами управления, в которых используют в качестве параметра регулирования силу резания, позволили - создать новый метод обработки с постоянной силой резания. Этот, метод обработки широко применяют при сверлении отверстий малого диаметра; при этом повышается стойкость инструмента и резко сокращается число поломок сверл. Обработка с постоянной силой резания применена и при фрезеровании. Метод обработки с постоянной силой резания дает существенное снижение интенсивности износа инструмента при той же производительности, Автоматический система АС, обеспечивающая постоянство силы ; резания, разработана применительно к токарному станку мод. 1К62ФЗС12, оснащенному системой ЧПУ типа СС221-02 фирмы Аlсаtеl (Франция). Помимо стабилизации силы резания, система ЧПУ имеет возможность изменять величину подачи при обработке с помощью ручного делителя в пределах 0,15—5 с дисперсностью 10%. Текущее значение подачи S = k*s, где k коэффициент деления ручного делителя в данный момент времени.

      Исходными данными для работы адаптивной системы являются заданная сила Рz и мощность Nz резания; механическая контурная подача Smax на оборот детали; значение подачи определяется предельными возможностями системы СПИД, т. е. в данной системе принята схема встройки АС в систему ЧПУ, обеспечивающая такие условия обработки сложных фасонных поверхностей, когда при Smax регулировании величины соотношение между продольной и поперечными подачами сохраняется неизменным. Согласно алгоритму работы автоматической системы при обработке в каждый i-й момент времени в АС вводится информация о фактически действующей силе Рz и мощности Nz. резания. Она перерабатывается АС, и в i+1 -момент времени задается новое значение подачи s. Система регулирует до тех пор, пока не будет обеспечено равенство фактического и заданного значений силы резания. Если в процессе обработки детали равенство Nz=Nf будет достигнуто раньше, чем Рz = Рf, то дальнейшее повышение подачи системой блокируется. Это ликвидирует перегрузку станка по мощности.

      Функциональная часть автоматической системы имеет датчик силы резания, устройство, задающее необходимое значение силы резания, ЗУ1, механизм, сравнивающий фактическую силу резания с заданной, СУ1. Аналогичные устройства для мощности резания следующие: Д2, ЗУ2, СУ2. АС имеет также генератор тактовых импульсов ГТИ и исполнительное устройство ИУ, Бесконтактный индуктивный датчик Д1 определяют действующую силу резания путем измерения упругого перемещения поворотной револьверной головки относительно поперечных салазок суппорта. Сигнал датчика U1 пропорциональный действующей силе Рf, подается на сравнивающее устройство СУ1, куда от ЗУ1 поступает также сигнал U2, соответствующий силе Рz. Сравнивая указанные сигналы, устройство СУ1 вырабатывает сигнал Л и В по алгоритму. По мощности, т. е. Nf = Nz, то U4=U3. Устройство СУ2 дает сигнал С = О, который поступает в ИУ и запрещает дальнейшее повышение подачи si. Выключение АС, т. е. переход к ручному регулированию процесса резания, запрещает прохождение сигналов от ГТИ и одновременно включает ручной делитель РД. Процесс механической обработки с использованием адаптивной системы виден при рассмотрении диаграммы (рис. 1) изменения сигналов U, А, В, k по времени t. При подводе режущего инструмента к обрабатываемой заготовке Рф = 0; при этом устройство СУ1 выдает следующие сигналы: В = 1; А =0. Затем ИУ увеличивает значение k- до 1. Это обеспечивает врезание резца с максимальной подачей.

      Допустим, что при резании с глубиной резания действующая сила резания превышает заданную (U1>U2); тогда СУ1 дает сигналы А = 1; В — 0. В этом случае ИУ будет снижать k до тех пор, пока не получится равенство U1=U2. Значение k,-снижается дискретной на 0,1 с приходом каждого импульса от ГТИ. При переходе на следующий участок изготовляемой детали глубина резания увеличивается до t- Это приводит к дополнительному снижению ki.

      Особое значение имеют переходные процессы АС, связанные, например, с рассмотренной здесь схемой изменения глубины резания. Они определяются быстродействием и качеством АС. Чем больше период тактовых импульсов ГТИ, тем меньше быстродействие АС. Это может привести к потере устойчивости системы и возникновений колебаний. Обычно динамические характеристики АС определяют экспериментально путем обработки осциллограмм снятых при точении со ступенчатым двукратным возрастанием глубины резания от 2 до 4 мм. Установлено, что время переходного процесса составляет 0,2—0,3 с при частоте ГТИ, равной 20 Гц. Промышленное применение описанной адаптивной системы дает сокращение машинного времени в 1,4—1,8 раза; кроме того, в ряде случаев удается сократить число проходов. Все это приводит к повышению производительности механической обработки на 20—30%. Большое значение в работе системы имеет конструкция датчика. Обычно датчик измеряет одну (рис. 1) или несколько составляющих силы резания. Упругий передающий элемент динамометра конструктивно выполнен совместно с головкой и корпусом резцедержателя. На рис. 1 показано устройство, которое состоит из резцедержателя 1 с упругим элементом, головки резцедержателя 2 с твердосплавной пластинкой 3. В теле резцедержателя в вертикальном направлении и перпендикулярно оси державки выполнен сквозной паз замкнутого контура 4, который позволяет упругому передающему элементу с головкой допол¬нительно деформироваться от действия измеряемой составляющей силы резания Ру.

     Внутри резцедержателя расположен магнитоупругий дроссельный преобразователь 6 МП с измерительным наконечником 5. Пластина 7, на которой крепятся рабочий 6 и компенсационный магнитоупругие преобразователи, перемещается при настройке в пазах боковых направляющих пластин 12. Регулировочный винт 8 с гайкой 10 осуществляет постоянный прижим измерительного наконечника к упругому элементу и служит для выведения на линейный рабочий участок характеристики МП при настройке за счет предварительного сжатия магнитопровода. Стабильность нулевых показаний обеспечивалась балансировкой схемы путем выставления рабочей точки на линейном участке характеристики (предварительным нагружением с помощью регулировочгого винта 8) и дальнейшей компенсацией выходного сигнала опорным напряжением; при этом разность в показаниях не превышала 1—1,5%. Нагружением устройства в направлении действия тангенциальной Р2 и осевой Рх составляющих силы резания определялось влияние этих сил на результат измерения. Влияние Р2 не превышало 12%, составляющая Рх практически не влияла на результаты измерения, что подтвердило правильность выбора и расчета конструкции устройства.