Зелінко А

Зелінко А., студ., Кореньков В.М., к.т.н., доц.

НТУУ «Київський політехнічний інститут», м. Київ, Україна

ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСУ ВИКОНАННЯ УПРАВЛЯЮЧОЇ ПРОГРАМИ З УРАХУВАННЯМ РОЗГОНУ ТА ГАЛЬМУВАННЯ ПРИВОДІВ ВЕРСТАТУ З ЧПК

В статті йдеться про визначення найбільш близького до реального часу оброблення заготовки, тобто урахування часу розгону і гальмування, у залежності від моменту інерції всієї системи робочого органу та сил різання. Для спрощення надалі розглядається випадок руху по двом осям – х та у.

Позначення:

час i-го переходу, [с];

час розгону, [с];

час рівномірного руху, [с];

час гальмування, [с];

довжина пройденої ділянки, [мм];

подача, [мм/хв];

електромеханічна стала двигуна, [с];

момент інерції обертання двигуна, [кг/м²];

кутова швидкість двигуна, [рад/с];

пусковий момент двигуна, [Н/м];

момент інерції робочого органу до осі x або y, [Н/м];

момент опору, залежить від сили різання, [Н/м];

частота обертання двигуна, [об/хв];

подача по відповідній осі двигуна x/y, [мм/хв];

передаточне відношення черв’ячної передачі двигун-робочий орган, [мм/об];

– головна складова сили різання, [Н];

– діаметр інструменту, [мм];

– питома сила різання, [МПа];

– площа зрізуваного шару, [мм²/об];

– твердість матеріалу заготовки за Брінеллем, [МПа];

– глибина різання, [мм];

– подача, [мм/об];

кількість технологічних переходів.

1 Вступ

Проблема визначення часу оброблення заготовки на верстаті з числовим програмним управлінням (ЧПУ) є на сьогоднішній день досить актуальна, оскільки у загальному випадку цей час визначають у САМ-системі, яка не враховує динаміку серводвигуна і вплив процесу різання, тому у випадку досить масивної програми (оброблення лопатки турбіни) реальний час оброблення і час, розрахований у САМ-системі будуть суттєво відрізнятися, що створює проблеми при попередніх розрахунках для запуску у виробництво поточної продукції. Для того, щоб визначити цей час більш точно нижче наведені формули, що враховують перехідні процеси серводвигуна у залежності від навантаження та зміни подачі, а також процес різання, а саме силу різання та її вплив на час розгону та гальмування. Для спрощення формули наведено лише для двох осей – х та у, для стійок FANUC.

У загальному випадку технологічний перехід складається з розгону, рівномірного руху і гальмування (рис. 1). Тому час складається з трьох частин:

Рисунок 1 – Загальний випадок часу одного переходу

Отже, на кожному переході затримка буде становити половину часу розгону і половину часу гальмування.

2 Визначення часу рівномірного руху

В САМ-системах час зазвичай обчислюють за формулою:

Оскільки рух буває прямолінійним і обертальним (повне коло або рух по дузі), то знайдемо довжини елементарних переміщень для цих випадків (рис. 2):

Прямолінійний рух

Рисунок 2 Довжина переміщення

Повне коло

де i,j – координати центра кола відносно початку руху;

Рух по дузі

де

3 Визначення часу розгону

Враховуючи перехідні процеси час розгону становить трьом електромеханічним сталим двигуна:

Рисунок 3 – Розподіл подачі по х та у

де вказані у паспорті двигуна, а розраховується за формулою:

Розподіл подачі по осям х та у наведений на рис. 3.

В залежності від кута α значення подачі на серводвигунах буде змінюватися. Двигун, який повинен набрати більшу швидкість буде довше розганятися і відповідно затримувати загальне відпрацювання імпульсів, тому при розрахунках для кожного переходу шукаємо найбільшу швидкість з двох двигунів.

Підставляючи всі ці значення ф формулу часу розгону, отримаємо:

Момент опору залежить від сили різання та діаметру інструменту може бути розрахований за відомою формулою:

4 Визначення часу гальмування

знаходимо за аналогічними співвідношеннями подачі:

максимальний момент інерції по відповідній осі. Його значення знаходимо експериментальним шляхом, а саме:

Вимірюємо секундоміром час () руху робочого органу верстату на холостому ході () по одній осі (з т. А у т. Б, далі з т. Б у т. А і т.д. n раз). Чим більше разів робочий орган розганяється і гальмує тим точніший буде результат. Зрештою, матимемо: