Sterowanie adaptacyjne jako środek dynamicznej optymalizacji parametrów skrawania na przykładzie zgrubnego wytaczania i toczenia

ZESZYTY NAU K OW E

N r 1028

JAN KOSMOL

E JA K O ŚR O D EK S T E R O W A N IE ADAPTACYJP*

D Y N A M IC Z N E J O P T Y M A L IZ A C JI P A R A M E T R Ó W S K R A W A N IA NA P R Z Y K Ł A D Z IE Z G R U R N E G O W Y T A C Z A N IA I T O C Z E N IA

G L I W I C E 1 9 8 9

O P IN IO D A W C Y Prof. dr inż. Jan R afałow icz Prof. dr inż. M aciej Szafarczyk

K O L E G IU M R E D A K C Y J N E

R E D A K T O R N A C Z E L N Y — Prof. dr hab. inż. Jan W ęgrzyn R E D A K T O R D Z IA Ł U — Prof. dr hab. inż. Józef W ojnarow ski S E K R E T A R Z R E D A K C J I — M gr Elżbieta Leśko

O P R A C O W A N IE R E D A K C Y J N E A lic ja N ow acka

W ydano za zgodą R ektora Politechniki Śląskiej

Druk z m akiet przygotow anych przez Autora

P L ISSN 0434-0817

Dział Wydawnictw Politechniki Śląskiej ul. K ujaw ska 3, 44-100 G liw ice

N a k l. 150—(—85 A r k . w y d . 13,5 A r k . d r u k . 12,25 P a p ie r o f f s e t , lei.III 70xlt0, 70 g O d d a n o d o d r u k u 10.04.89 P o d p is , d o d ru k u 6.05.89 D ru k u k o ń c z , w lip c u 1989

Zam . 335/89 R-16 C en a z l 270,-

Fotokopie ,druk i oprawę

wykonano w Zakładzie G raficznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach

f i 5 l| 3 3

S P I S TREŚCI

S t r .

1. WSTĘP ... . . . 13

1.11 C e l p r a c y ... v . . . 16

1 .2 . T e z y p r a c y ... 16

1. 3. Z a k r e s p r a c y ... 16

2. S IE Ć DZIAŁAŃ PRZY PROJEKTOWANIU UKŁADU STEROWANIA ADAPTACYJNEGO . . 18

3. WYBÓR STRATEGII STEROWANIA ADAPTACYJNEGO ... 22

3 .1 . Dobór p a ra m e tró w s k r a w a n i a w u k ł a d z i e s t e r o w a n i a a d a p t a c y j ­ n e g o ... ... . . . . . . . . 22

3 .2 . O g r a n i c z e n i a w u k ł a d z i e OUPN Jako k r y t e r iu m d o b o ru maksymal­ n e g o posuwu ... 27

3 .3 . Wybór w i e l k o ś c i re g u lo w a n y c h , n a s t a w ia n y c h i m i e r z o n y c h ... 37

3 . 4 . Schem at b lo k o w y u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o ACC . . . 38

4. PROCES SKRAWANIA JAKO OBIEKT STEROWANIA ADAPTACYJNEGO... ' . . 44

4 . 1 . Model m atem atyczny p r o c e s u s k r a w a n ia w a s p e k c i e s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o . . . i . . ... . ; 44

4 .2 . S y m u la c ja i m o d e lo w a n ie num eryczne Jako metoda a n a l i z y m odelu p r o c e s u s k r a w a n i a ... 67

4 .3 . W e r y f i k a c j a m odelu p r o c e s u s k r a w a n ia . ... 80

4 .4 . Model p r o c e s u s k r a w a n i a J ak o c z ł o n u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a ­ c y j n e g o ... . . 98

4 .5 . Model n apęd u posuwu ... 100

5. PROJEKTOWANIE UKŁADÓW STEROWANIA ADAPTACYJNEGO OBRABIAREK . . . . 112

5 .1 . P ro b le m d o b o ru s t e r o w n ik a w u k ł a d z i e s t e r o w a n i a a d a p t a c y j ­ n e g o . . . ... .'. . . . . . . . . . ... . . 112

5 .2 . C z u jn ik C sen so rD j a k o k lu c z o w y p ro b le m w u k ł a d z i e s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o ... .... . ; . . - . , . . . . . . . ... . . . . 143

5 .3 . W ybrane p r o b le m y w s p ó ł d z i a ł a n i a u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a ­ c y jn e g o z uk ładem s t e r o w a n i a num erycznego o b r a b i a r k i ... 164

6. WYTYCZNE DO PROJEKTOWANIA UKŁADU STEROWANIA ADAPTACYJNEGO DLA OBRABIAREK DO ZGRUBNEGO TOCZENIA I WYTACZANIA ... 175

6 .1 . O k r e ś l e n i e c e l u s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o ... 175

6 .2 . Wybór u k ła d u ACO l u b ACC o r a z s t r a t e g i i , s t e r o w a n i a . . . 176

6. 3. O g r a n i c z e n i a w u k ł a d z i e OUPN ... 178

6 . 4 . Wybór w i e l k o ś c i re g u lo w a n y c h , n a s t a w ia n y c h i m ierzo n y c h . . . . 180

6 .5 . Schem at b lo k o w y u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o ... 180

6. 6. Wybór s t e r o w n ik a A C ... .... ... ... 181

6. 7, Wybór r e g u l a t o r a . ... . 181

6 .8 . Model p r o c e s u s k r a w a n i a ...; ... . . . 182

6 .9 . Model napadu posuw ow ego . . . 183

6 . 1 0 . Model c z u j n i k a ... 183

6 .1 1 . K o n s t r u k c ja c z u j n i k a ... . . 184

6 . 1 2 . P r o j e k t i n t e r f a c e AC-NC ... 184

7. UWAGI KOŃCOWE ... 186

8. L IT E R A T U R A ... . . ... 188

S 1 ./.KKIE ... 194

СОДЕРЖАНИЕ Стр. 1. ВВЕДЕНИЕ... 13

1 . 1 . Ц ель работы . . . . . . - . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . 16

1. 2. Т езис работы . . . . . . . . . . . ... 16

1. 3. Пределы работы . . . 16

2. СЕТЪ ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ... 18

3. ВБ1ББОР СТРАТЕГИИ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . 22

3. 1. Выбор парам етров резан и я в систем е адаптивного управления . . . 22

3. 2. Ограничения в системе ОУПН как критериум выбора максимальной подачи ... 27

3 .3 . Выбор величин регулированы , настраиваных и и з м е р е н ы * ... 37

3. 4. Блоковая схем а систем а адаптивного управления АЦЦ . . . 38

4. ПРОЦЕСС РЕЗАНИЯ КАК ОБЪЕКТ АДАПТИВНОГО УП РА ВЛ ЕН И Я ... 44

4 .1 . Математическая модель процесса резан и я в виде адаптивного управления . . у . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . - . . . ... 44

4. 2. Симуляция и цифровое м оделирование как метод а н а ли за модели процесса ре за н и я . . . v ... ... .. 67

4. 3. Верификация модели процесса р езан и я ... ... .. 80

4. 4. Модель процесса р е зан и я как член адаптивного управления . ... 98

4 .5 . Модель привода подачи ...100

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОВ . . . . 112

5 . 1 . П роблем а подбор ком андоконтроллера адаптивного у п р а в л е н и я 112 5 .2 . Датчик как узловой вопрос адаптивного управления ... ... .. 143

5. 3. Избранные вопросы взаимодействия адаптивного управления и цифрового управления станков ... . 1 6 4 6. ДИРЕКТИВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКОВ ДЛЯ ЧЕРНОВОГО ТОЧЕНИЯ И РАСТОЧАНИЯ ... - • • ... ... 175

6 .1 . Определение цели адаптивного управления ... 175

6 .2 . Выбор систем а АЦ0 или АЦЦ а также ст ратегии у п р а в л е н и я ... 176

6 . 3 . Ограничения в систем е ОУПН ... - ' 178

6 .4 . Выбор величин регулированы *. настраиваных и измереных

180

6 .6 . Выбор ком андоконтроллера АЦ ... . . . 181

6.7. Выбор регулятора... . ^ . ^ - 101

- 6 -

в . в. Модель процесса резан и я ... ... ... . . . 182

в . в. Модель приводе подачи ...

^ .

8 .1 0 . Модель датчика ... . ... 183

в .1 1 . Конструкция датчика ... 184

в. 12. Проект имтерфаце АЦ - НЦ . . . . 184

7. КОНЕЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ . . . ____ . . . ______ 186 8. ЛИТЕРАТУРА . . . ____ . . . ... 188

РЕЗЮМЕ ... ... .’ ... •... 194 CONTENTS P a g e

• 1 ’

1 .1 . Aim o f t h e work ... 16

1 . 2. A rgum ents o f t h e w o r k ... 16

1 . 3 . S c o p e o f t h e work . . . ... 16

2. FLOW DIAGRAM OF DESIGNING THE ADAPTIVE CONTROL S Y S T E M ... 18

3. ADAPTIVE CONTROL STRATEGY SELECTION _______ . . . , . 22

3 .1 . S e l e c t i o n o f c u t t i n g p a r a m e t e r s i n t h e a d a p t i v e c o n t r o l s y s te m ... .. v ...---

■... .

3 .2 . L i m i t a t i o n s i n t h e OUPN s y s te m a s a C r i t e r i o n o f maximum f e e d s e l e c t i o n ... . . . ... 27

3 .3 . S e l e c t i o n o f c o n t r o l l e d , s e t an d m easured q u a n t i t i e s . . . 37

3 .4 . B lo c k d ia g r a m o f t h e ACC A d a p t i v e C o n t r o l System . . i . . . 38

4. THE CUTTING PROCESS AS AN OBJECT OF THE ADAPTIVE CONTROL SYSTEM . . . 44

4 .1 . M a th e m a tic a l model <Sf t h e c u t t i n g p r o c e s s i n t h e a s p e c t o f a d a p t i v e c o n t r o l . . . . . 44

4 .2 . S im u l a t i o n an d n u m e ric m o d e ll in g a s t h e methods o f t h e c u t t i n g p r o c e s s model a n a l y s i s

. i . . . . i . ^ .

4 .4 . The c u t t i n g p r o c e s s model a s a u n i t o f t h e a d a p t i v e c o n t r o l s y s te m ... i . ■. . . . . . . ... , • • . . . 98

4. 5. The f e e d d r i v e model . . . ' . 100

5. DESIGNING THE ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS OF MACHINE TOOLS ... 112

5 . 1 . P ro b le m o f t h e c o n t r o l l e r s e l e c t i o n i n t h e a d a p t i v e c o n t r o l s y s te m . . . . . .

. i . . . .

5 . 2 . The s e n s o r a s a fu n d a m e n ta l p ro b le m i n t h e a d a p t i v e c o n t r o l s y s te m

. ... i

5 .3 . S e l e c t e d p r o b le m s o f t h e c o - o p e r a t i o n betw e en t h e a d a p t i v e c o n t r o l s y s te m an d t h e n u m e ric a l c o n t r o l s y s te m . . . . . . . . . 164

6. INSTRUCTIONS FOR DESIGNING THE ADAPTIVE CONTROL SYSTEM FOR MACHINE TOOLS FOR ROUGH TURNING AND B O R IN G ... 175

6 .1 .- D e t e r m in a t io n o f t h e aim o f a d a p t i v e c o n t r o l ... 175

6 .2 . S e l e c t i o n o f e i t h e r ACO o r ACC System and c o n t r o l s t r a t e g y . . . 176

6 . 3 . L i m i t a t i o n s i n t h e OUPN s y s t e m ... 178

6 .4 . S e l e c t i o n o f c o n t r o l l e d , s e t and m ea su red q u a n t i t i e s . . . ... 180

6. S. B lo c k d ia g r a m o f t h e a d a p t i v e c o n t r o l s y s t e m ... 180

6 .6 . S e l e c t i o n o f t h e AC C o n t r o l l e r ... 181

6 .7 . S e l e c t i o n o f t h e r e g u l a t o r ... ; 181

6 .8 . Model o f t h e c u t t i n g p r o c e s s ... 182

6 .5 . Model o f t h e f e e d d r i v e

~ .

S, IO . M odel o f t h e s e n s o r ... 183

6 . 1 1 . D e s in g o f t h e s e n s o r ... 184

6 . 1 2 . D e s in g o f t h e AC-NC i n t e r f a c e . . . ... 184

7. CONCLUSIONS . . . . . . ... 186

8. BIBLIOGRAPHY ... 188

SUMMARY ... . . . 194

Wykaz w a ż n ie js z y c h o zn a c ze ń

Symbol a a

AV

A b

B

B V

C 4 ,

c . l

C

• 9

CV

c

c z

c .

c 4

S t S t

1

d d d D dV

F Ct D. F C O . F C O

v r a

F C s ),F Cs D►F Cs )

v r a

F. *F. CsD

V V

Fo

.

V

CF]

FZ A D F . F

ob r

g*g

.

W y się g noża

A s y m e t r ia o s i s t o ł u w i e r t a r k o - f r e z a r k i względem w r z e c io n a

S t a ł a w m odelu C4. 3 7 } R e a k c ja w w ę ź le łożyskow ym S z e r pk o ś ć b e lk i pomi a r o w ej R e a k c ja w w ę ź le łożyskow ym S t a ł a we w z o rz e C4. 3 8 }

S zty w n o ść ś r u b y m o c u ją c e j imak S zty w n o ść sty k o w a ł b a ś r u b y

S zty w n o ść sty k o w a zw o jó w gw in to w y ch p o łą c z e n i a ś ru b o w e g o

S z ty w n o ś ć p o s t a c io w a ś r u b y

S zty w n o ść z a s t ę p c z a c z u j n i k a s i ł y n o rm a ln e j S zty w n o ść p o s t a c i o w a c z u j n i k a s i ł y n o rm a ln e j S zty w n o ść s ty k o w a c z u j n i k a s i ł y z 1makiem i z s a n ia m i o b r a b i a r k i

Ś r e d n ic a w y t a c z a n ia na w i e r t a r k o - f r e z a r c e Ś r e d n ic a n o m in a ln a c z u j n i k a s i ł y n o rm a ln e j Ś r e d n ic a ś r u b y m o d u ją c e j imak

Ś r e d n ic a z e w n ę tr z n a c z u j n i k a s i ł y n o rm a ln e j Ś r e d n ic a w ew n ętrz n eg o u s z t y w n ie n ia c z u jn ik a s i ł y n o rm a ln e j

C h w ilo w e w a r t o ś c i s k ła d o w e j o b w o d o w e j.p r o m ie ­ n io w e j i o s i o w e j s i ł y s k r a w a n ia i i c h t r a n s ­ fo r m a t y

i - t a s k ła d o w a s i ł y s k r a w a n ia l u b p r z y r o s t i - t e j s k ła d o w e j s i ł y o r a z j e j t r a n s fo r m a t a

N o m in aln a w a r t o ś ć i - t e j s k ła d o w e j s i ł y s k r a ­ w a n ia l u b j e j p r z y r o s t

M a c ie r z p r z y r o s t u s k ła d o w y c h s i ł y s k r a w a n ia W a rto ś ć z a d a n a s i ł y w u k ł a d z i e ACC

S i ł y mi ę d zy z ę b n e

G łę b o k o ś ć s k r a w a n ia l u b j e j p r z y r o s t

- 10 -

Symbol

g o H

h h h p

K * . K * . K *

I IX XXX

K C s )

K Tm

m kTS kz

k• o kV

k k

V

U L .L

max min

L L L Xś r M .M Ct) M C t ) , M C s )

©b ob

m » m » m

a r v

m.

[ m]

n , n , n

a r v

n

V

Cni

n , n max *n .mi n P P o p C t ) , p Cs!)

o o

P t C t ) . p t C s ) qC t ) , qC s )

R

N o m in a ln a g ł ę b o k o ś ć s k r a w a n ia

W zn io s o s i w r z e c io n a nad poziomem s t o ł u w i e r ­ t a r k o - f r e z a r k i

W ysokość C g r u b o ś ć } b e l k i p o m ia ro w e j c z u j n i k a G ru b o ść membrany p o m ia ro w e j c z u j n i k a

S t ę p i e n i e C z u ż y c i e ) o s t r z a

S y g n a ły 1o g i c z n e w s t e r o w n ik u AC

T r a n s m it a n c ja u k ła d u o t w a r t e g o T r a n s m it a n c ja t o r u s te r o w a n e g o T r a n s m i t a n c ja m odelu t o r u s t e r o w a n e g o W s p ó łc z y n n ik w z m o c n ie n ia t o r u s te r o w a n e g o W s p ó łc z y n n ik w z m o c n ie n ia z a m k n ię te g o obwodu r e g u l a c j i

W s p ó łc z y n n ik w zm o c n ie n ia b lo k u o g r a n i c z n i k a BO W s p ó łc z y n n ik w z m o c n ie n ia p r ę d k o ś c io w e g o s e r w o ­ mechanizmu

L i c z b a b e le k p o m iarow y ch w c z u j n ik u W s p ó łc z y n n ik w z m o c n ie n ia p r o c e s u s k r a w a n ia Wysuw w r z e c io n a w i e r t a r k o - f r e z a r k i

R o z sta w ło ż y s k w a łk a we w r z e c ie n n ik u D łu g o ś ć b e l k i p o m ia ro w e j c z u j n i k a R o z s ta w c z u jn ik ó w pod im akiem D łu g o ś ć ś r u b y m o c u ją c e j imak Moment s i ł y s k r a w a n ia

Moment o b c i ą ż e n i a na w a le s i l n i k a

W s p ó łc z y n n ik i w zm o c n ie n ia p r o c e s u s k r a w a n ia i - t y w s p ó łc z y n n ik w zm o c n ie n ia p r o c e s u s k r a w a n ia M a c ie r z w s p ó łc z y n n ik ó w w zm o c n ie n ia p r o c e s u s k r a w a n ia

W s p ó łc z y n n ik i w z m o c n ie n ia p r o c e s u s k r a w a n ia i - t y w s p ó łc z y n n ik w zm o c n ie n ia p r o c e s u s k r a w a n ia M a c ie r z w s p ó łc z y n n ik ó w w zm o c n ie n ia p r o c e s u s k r a w a n ia

P r ę d k o ś ć o b ro t o w a w r z e c io n a , s i l n i k a Posuw l u b j e g o p r z y r o s t

N o m in aln a w a r t o ś ć posuwu

C h w ilo w a w a r t o ś ć posuwu w u k ł a d z i e OUFN o z e r o w e j p o d a t n o ś c i i j e j t r a n s f o r m a t a

C h w ilo w a w a r t o ś ć p r ę d k o ś c i posuw u i t r a n s f o r m a t C h w ilo w a w a r t o ś ć n a d d a tk u l u b J e g o p r z y r o s t Prom ień w y t a c z a n ia

- 11 -

Sym bol

RV ■ R

i - t a r e a k c j a w c z u jn i k u s i ł y R e a k c ja c a ł k o w i t a w c z u jn i k u s i ł y

R » * V R» R e a k c je w c z u j n i k u s i ł y

R i ' R i i ,R i i i ' R iv

Rśr

*

s Oper a t o r L a p l a c e

’

T C za s o b r o t u w r z e c io n a

T.

E le k t r y c z n a s t a ł a c z a so w a

T™

T o O p ó ź n ie n ie C c za s martwy3

Tm.

T™

T S t a ł a c z a s o w a c z u j n ik a

V _P

.t.

to C z a s , w k tórym s y g n a ł z c z u j n i k a o s i ą g a w a r t o ś ć g r a n i c z n ą

t . . t C z a s b i e ż ą c y

u c o . u c t - n

U C O . U

xr z r

U CW 3 ,U CW 3 .U C W 3

r X r Y r N

U CW .F 3

r

N o

Ux C t 3 .U YCt3 P r z e m i e s z c z e n i e n a r z ę d z i a względem p rz e d m io tu w k ie r u n k a c h X i Y

u rNC

n e go

S y g n a ł s t e r u j ą c y serwomechanizmem

u modj S y g n a ł w y jś c io w y z m odelu t o r u s te r o w a n e g o w s t e r o w n ik u AC

UVY

U

TACMO

v . v

o Prędkość skrawania

W ,W ,W

X V M

Podatność zastępcza układu OUPN w kierunkach

X. Y, N

" S y w bo i... ...

X C O . XCs3 P r z e m i e s z c z e n i e w k ie r u n k u X serw om echanizm u X C O . XCs3 S y g n a ł w y jś c io w y z o b ie k t u s t e r o w a n i a w u k ł a ­

d z i e ACC X c o

w S y g n a ł w y jś c i o w y z e s t e r o w n ik a AC

X c o

nod S y g n a ł w y jś c i o w y z m odelu t o r u s t e r o w a n e g o w s t e r o w n ik u AC

X

Z A D Z a d an e p r z e m i e s z c z e n i e s e r womechani zmu

XZ A D

X .X c o

m nt

Z a d a n a w a r t o ś ć w u k ł a d z i e ACC S y g n a ł z c z u j n i k a w u k ł a d z i e ACC Xp r o g W a rto ś ć p ro g o w a s y g n a ł u

X,k r y l W a rto ś ć g r a n i c z n a w i e l k o ś c i m ie r z o n e j

X mi n ,xma x M in im a ln a i m aksym alna w a r t o ś ć s y g n a ł u w y j ś c i o ­ w ego z e s t e r o w n ik a AC

X c o . x c o

i 2 S y g n a ły w e w n ę trzn e w s t e r o w n ik u AC X C t-T >

i n M in im a ln a w a r t o ś ć s y g n a ł u X C U w c z a s i e J e d n e ­ g o o b r o t u w r z e c io n a

ZC tD , ZC t - T > D ro g a p r z e b y t a p r z e z n a r z ę d z i e w w y n ik u ru c h u posuwowego. Z a k ł ó c e n i a

oi, a

AU/U W z g lę d n a zm ian a s y g n a ł u w y jś c io w e g o z t e n s o - m etrów

<fi.

e Masowy moment b e z w ła d n o ś c i s i l n i k a

X , *

o K ąt p r z y s t a w i e n i a n a r z ę d z i a

M W s p ó łc z y n n ik t a r c i a

a>. (oCsD P r ę d k o ś ć k ą to w a w r z e c io n a , s i l n i k a o>

s P u l s a c j a serw om echanizm u

<l>

Z A D P r ę d k o ś ć k ą to w a z a d a n a

r . r o K ąt n a t a r c i a

1. WSTĘP

O b ró b k a m e t a l i s k ra w an ie m j e s t d z ia łe m t e c h n o l o g i i o s z c z e g ó l n i e ważnym u d z i a l e w o g ó ln y m p o s t ę p i e n a u k o w o -te ch n iczn y m . C i ą g ł e d ą ż e n ie do w z ro s tu w y d a jn o ś c i o b r ó b k i j e s t t e n d e n c ją n i e p r z e m i j a j ą c ą , a uwarunkowaną k o n i e c z n o ś c i ą m in im a liz o w a n ia k o s z tó w w y tw a r z a n ia . R ó w n o le g le z t ą t e n d e n c j ą i s t o t n e j e s t d ą ż e n i e do p o d n o s z e n ia j a k o ś c i w y t w a r z a n ia , a z w ł a s z c z a d o k ł a d n o ś c i o b r ó b k i i j a k o ś c i w a rs tw y w i e r z c h n i e j C c h ro p o w a to ś c i p ow i e r z c h n i 5 .

Z a ró w n o z w i ę k s z e n i e w y d a jn o ś c i , j a k i p o d n o s z e n ie j a k o ś c i o b ró b k i w y t y c z a j ą k i e r u n k i r o z w o jo w e o b r a b i a r e k i n a r z ę d z i.

T e n d e n c je t e p r z y c z y n i a j ą s i ę m. i n . d o w z r o s t u p a ra m e tró w o bró bkow y ch , c o p o c i ą g a z a s o b ą z w i ę k s z a n i e mocy z a in s t a lo w a n y c h w o b r a b i a r k a c h , z w i ę k s z a n i e p r ę d k o ś c i o b ro t o w y c h i posuwów, z w i ę k s z a n i e p r ę d k o ś c i s k r a w a n i a i g ł ę b o k o ś c i . P o c i ą g a t o z a s o b ą o k r e ś lo n e w ym agania o d n o ś n ie z a p e w n ie n ia s t a b i l n e j i b e z p i e c z n e j p r a c y o b r a b i a r k i .

W r o z w o ju o b r a b i a r e k można w y ró ż n ić dwa p odstaw ow e k i e r u n k i d z i a ł a n i a , k t ó r e umownie nazw ano d z i a ła n i e m b ie rn y m i czynnym.

D z i a ł a n i a b i e r n e p o l e g a j ą na t a k i c h zm ianach k o n s t r u k c y jn y c h , k t ó r e p o z w a l a j ą na p o d n i e s i e n i e w y d a jn o ś c i i d o k ła d n o ś c i o b r ó b k i na d r o d z e u d o s k o n a la n ia k o n w e n c jo n a ln y c h r o z w ią z a ń . N a le ż y do n ic h np. w z r o s t s z t y w n o ś c i u k ła d u O b r a b i a r k a - U c h w y t -P r z e d m i o t -N a r z ę d z i a COUPND. D z i a ł a n i a czy n n e p o l e g a j ą na w p ro w a d z e n iu ak tyw nych u r z ą d z e ń , k t ó r e p r z e c i w d z i a ł a j ą c o k r e ś lo n y m z a k łó c e n io m p o z w a l a j ą na p o p raw ę w z g lę d n i e u trz y m a n ie e f e k t y w n o ś c i o b r ó b k i na z ało ż o n y m p o z io m ie . Do t a k i c h d z i a ł a ń z a l i c z a j ą s i ę m. i n . u k ł a d y s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o o b r a b i a r e k , k t ó r e u m o ż liw i a ją s t e r o w a n i e p r z e b i e g i e m p r o c e s u s k r a w a n i a , a je d n o c z e ś n i e mogą być w y k o r z y s t a n e d o d y n a m ic z n e j o p t y m a l i z a c j i p a ra m etró w s k ra w a n ia .

D o ty c h c za so w y t r a d y c y j n y d o b ó r p a ra m e tró w s k r a w a n ia p r z e z t e c h n o lo g a o p r a c o w u ją c e g o p ro g ra m o b r ó b k i możńa u zn ać z a s t a t y c z n y , i n ie o p ty m a ln y . T e c h n o lo g p o s ł u g u j e s i ę bowiem norm atywam i, k t ó r e opraco w an o n a p o d s t a w ie o k r e ś lo n e g o m a t e r i a ł u e k s p e ry m e n ta ln e g o . D o bran e p r z e z t e c h n o lo g a p a ra m e t r y s k r a w a n ia można z a l i c z y ó do op tym a ln y ch t y i k o w jednym s z c z e g ó ln y m p rz y p a d k u : k ie d y r z e c z y w i s t e w aru n k i s k r a w a n ia n i e o d b i e g a j ą od n o rm aln y c h . W każdym innym p rz y p a d k u u z y s k a n ie optym aln y ch param etrów wymaga i c h c i ą g ł e j a d a p t a c j i do z m i e n i a ją c y c h s i ę warunków. R o lę t a k ą mogą

s p e ł n i a ć u k ła d y s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o . Schem at b lo k o w y d o b o r u p a ra m e tró w s k r a w a n ia można w ię c p r z e d s t a w i ć Jak n a r y s . 1 .1 .

P ó łw y ró b N a r z ę d z ie Obr a b i a r k a

t

i

Rys. 1 .1 Sćhem at d o b o ru p a ra m e tró w na o b r a b i a r c e w y p o s a ż o n e j w u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o

F i g . 1 . 1. D ia g ra m o f t h e p a ra m e t e r s s e l e c t i o n on t h e m achine t o o l e q u ip p e d w it h an a d a p t i v e c o n t r o l s y ste m

U k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o s p e ł n i a w ię c r o l ę u k ła d u d y n a m ic z n e j m o d y f ik a c ji p a ra m e tró w s k r a w a n ia , p o n ie w a ż d o p a s o w u je C a d a p t u j e ) p a r a m e t r y s k r a w a n ia d o a k t u a ln y c h warunków s k r a w a n ia . M o d y f ik a c j a t a w z a l e ż n o ś c i od k r y t e r i ó w s t e r o w a n i a może p o s i a d a ć znam iona o p t y m a l i z a c j i .

15 -

U k ła d y s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o w t e c h n o l o g i i o b r ó b k i skraw an iem mogą by ć s to s o w a n e w różnym c e l u . Do n a jw a ż n ie js z y c h c e ló w n a le ż y z a l i c z y ć : - d y n a m ic z n ą m o d y f i k a c ję p a ra m e tró w o bró bk ow y ch m a ją c ą z a c e l i c h

o p t y m a l i z a c j ę . J e s t t o k r y t e r iu m ekonom iczne,

- n a d z ó r nad b e z p ie c z e ń s t w e m u k ła d u OUPN, c z y l i z a b e z p i e c z e n i e go p r z e d u sz k o d z e n ie m l u b z n is z c z e n ie m ,

>r

- k o n t r o l a i s t e r o w a n i e z u ży c ie m n a r z ę d z i a m a ją c e na c e l u u trz y m a n ie z a ł o ż o n e j d o k ła d n o ś c i w y m ia r o w o -k s z t a łt o w e j i t r w a ł o ś c i o s t r z a ,

- s t e r o w a n i e p a ra m etram i obróbkowym i m a ją c e na c e l u s t a b i l n ą p r a c ę u k ła d u OUPN.

J a s n e s p r e c y z o w a n ie c e l u s t e r o w a n i a j e s t o t y l e i s t o t n e , ż e d e c y d u je o w y b o rz e k r y t e r iu m s t e r o w a n i a . I n n e bowiem k r y t e r iu m w y stąp i^ np. d l a o p t y m a l i z a c j i p a ra m e tró w s k r a w a n i a , a in n e d l a n a d z o r u nad b e zp ie c ze ń stw e m u k ła d u OUPN.

S t e r o w a n i e a d a p t a c y j n e o b r a b i a r e k j e s t s to su n k o w o m łodą d z i e d z i n ą w ie d z y , d l a t e g o n i e d o c z e k a ło s i ę j e s z c z e p e łn y c h i kom pleksowych o p ra c o w a ń d o t y c z ą c y c h zaró w n o p o d s ta w t e o r e t y c z n y c h ja k i metod p r o je k t o w a n i a . N i n i e j s z e o p r a c o w a n ie j e s t t a k ą p r ó b ą , na p r z y k ł a d z i e z g r u b n e j o b r ó b k i w ió r o w e j p o w ie r z c h n i c y l i n d r y c z n e j n a rzę d z ie m je d n o o s trz o w y m . C z ę ś ć z a d a ń o b j ę t y c h tym o praco w an iem wykonano po d cz a s r e a l i z a c j i p r a c bad aw cz y ch z le c o n y c h p r z e z ”DEFUM’* w D ą b ro w ie Gór ni c z e j ,

"RAFAMET" w Kuźni R a c i b o r s k i e j , w ram ach po d p ro blem u w ę zło w eg o P.W. 05. 1 .6 k oo rd y n o w an ego p r z e z "KOPROTECH" w W a rs z a w ie o r a z w ramach C e n t r a ln e g o

P rog ra m u Badań Pod staw ow ych CPBP 0 2 .0 4 koordynow an ego p r z e z

P r o f . J.KOCHA z P o l i t e c h n i k i W r o c ła w s k ie j.

P r z e d s t a w i o n a w n i n ie js z y m o p ra c o w a n iu m etoda p o s t ę p o w a n ia z o s t a ł a w p r a k t y c e w y k o r z y s t a n a do o p r a c o w a n ia s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o d l a w i e r t a r k o - f r e z a r e k ty p u WFM-100N i t o k a r e k k o ło w y ch ty p u UDA-112N. W p rz y p a d k u w i e r t a r k o - f r e z a r e k z a k o ń c z o n o b a d a n ia w drożeniem przem ysłowym , a o p ra c o w a n y u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o z a p r o je k t o w a n o wg metody p r z e d s t a w i o n e j w p r a c y . W p rz y p a d k u t o k a re k do o b r ó b k i zestaw ó w k o le jo w y c h p r a c e b a d a w c z e s ą k on tyn u ow an e, p o n ie w a ż p ro b le m s t e r o w a n i a tym procesem j e s t o w i e l e s z e r s z y i musi być p o tra k to w a n y kom pleksowo. Ta c z ę ś ć u k ła d u , k t ó r a d o t y c z y s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o z o s t a ł a wykonana wg zap ro p o n o w an ej m etody i l a b o r a t o r y j n i e s p ra w d z o n a . Pewne r e z u l t a t y t y c h badań z o s t a ł y w y k o r z y s t a n e w n i n i e js z y m o p ra c o w a n iu .

Na o b e c n ą p o s t a ć p r a c y w p ły n ę ły uw agi k r y t y c z n e p o c z y n io n e p r z e z P r o f . T. TYRLIKA i P r o f . M. SZAFARCZYKA, k t ó r z y z a p o z n a li s i ę s z c z e g ó ło w o z r ę k o p is e m , z a c o a u t o r w y ra ż a im s z c z e g ó l n e p o d z ię k o w a n ie .

1 .1 . C e l p r a c y

Celem p r a c y j e s t o p r a c o w a n ie p o d s ta w t e o r e t y c z n y c h , o g ó ln y c h z a s a d i w y ty cz n y c h do p r o je k t o w a n i a u k ła d ó w s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . N i n i e j s z a p r a c a J e s t p rz y k ła d e m w o d n i e s i e n i u do o b r a b i a r e k d o o b r ó b k i w ió r o w e j z g r u b n e j p o w ie r z c h n i c y l i n d r y c z n e j p r z y u ż y c iu n a r z ę d z i a o p o jed y n czy m o s t r z u sk ra w a ją c y m .

1

T e z ę p r a c y można p r z e d s t a w i ć n a s t ę p u ją c o : u k ła d y s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o o b r a b i a r e k mogą p e ł n i ć r o l ę ś ro d k ó w d y n a m ic z n e j o p t y m a l i z a c j i p a ra m e tró w s k r a w a n ia d l a o b r ó b k i w ió r o w e j z g r u b n e j , z w ła s z c z a w o d n i e s i e n i u do d o b o ru posuwu i p r ę d k o ś c i s k r a w a n ia . D l a t e g o celowym J e s t o p r a c o w a n ie o d p o w ie d n ic h p o d s ta w t e o r e t y c z n y c h i w y ty czn y c h d o p r o je k t o w a n i a t y c h u k ład ó w .

1. 3, Z a k r e s p r a c y

P r a c ę u j ę t o w c z t e r e c h g łó w n y c h r o z d z i a ł a c h C r o z d z . 2 , 3 . 4 , 53. Pewnym podsumowaniem c a ł o ś c i p r a c y J e s t r o z d z . 6 , k t ó r y z a w i e r a sk o n d en so w an e w skazów ki C w y ty c zn e i do p r o je k t o w a n i a u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o .

W r o z d z i a l e 2 omówiono s i e ć d z i a ł a ń p r z y p r o je k t o w a n i u u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . J e s t t o o g ó ln y a l g o r y t m , k t ó r y s y s t e m a t y z u je w s z y s t k i e d z i a ł a n i a p r z y p r o je k t o w a n iu t e g o ty p u u k ład ó w .

D a ls z a c z ę ś ć p r a c y J e s t r e a l i z a c j ą t e g o a lg o ry t m u .

W r o z d z i a l e 3 omówiono w ybór s t r a t e g i i s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . J e s t t o z a g a d n i e n i e p ie r w s z o p la n o w e z pu n k tu w id z e n ia e f e k t y w n o ś c i z a s t o s o w a n ia s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . P o d k r e ś lo n o t u o dm ien n ość p o d e j ś c i a do z a g a d n ie n i a p r o je k t o w a n ia s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o . J e s t t o p o d e j ś c i e u k ie ru n k o w a n e na d y n a m ic zn ą o p t y m a l i z a c j ę p a ra m e tró w s k r a w a n ia i c h a r a k t e r y s t y c z n e d l a p r o je k t o w a n i a now ej o b r a b i a r k i w y p o s a ż o n e j w u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . I s t o t n ą c z ę ś c i ą r o z d z i a ł u j e s t a n a l i z a o g r a n ic z e ń w u k ł a d z i e OUPN. p o n ie w a ż o g r a n i c z e n i a r z u t u j ą na s t r u k t u r ę u k ła d u s t e r u j ą c e g o ruchem posuwowym. R o z d z ia ł z a k o ń c z o n y j e s t schematem blokowym u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o , k t ó r y s ta n o w i p o d staw ow ą w y ty c z n ą d o p r o je k t o w a n i a t y c h u k ład ó w .

W r o z d z i a l e 4 omówiono o b ie k t b a d a ń , ja k im j e s t p r o c e s s k r a w a n ia . P r z e d s t a w io n o model p r o c e s u s k r a w a n i a , j e g o w e r y f i k a c j ę e k s p e r y m e n ta ln ą o r a z z a s a d y J e g o u p r a s z c z a n ia w a s p e k c i e s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . W r o z d z i a l e tym p r z e d s t a w io n o r ó w n ie ż model n a p ęd u posuw u, k t ó r y s ta n o w i i n t e g r a l n ą c z ę ś ć t o r u s te r o w a n e g o . W m odelu tym u w z g lę d n io n o t a k ż e wpływ o b c i ą ż e n i a , c o J e s t o t y l e i s t o t n e , ż e w d o t y c h c z a s o w e j p r a k t y c e b y ł on

p o m ija n y . P r z e d s t a w i o n e w y n ik i b ad ań w s k a z u ją , ż e p o m in ię c ie t e g o wpływu może p r o w a d z ić d o i s t o t n y c h b łę d ó w w m odelow an iu.

W r o z d z i a l e 5 omówiono p o s z c z e g ó ln e e le m e n t y u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o , a m ia n o w ic ie : s t e r o w n i k , c z u j n i k i pom iarow e i i n t e r f e j s ł ą c z ą c y s t e r o w a n i e num eryczn e i a d a p t a c y jn e . R o z d z i a ł t e n ma d u że z n a c z e n ie u t y l i t a r n e , p o n ie w a ż na k o n k re t n y c h , s p raw d z o n y ch w p r a k t y c e p r z y k ła d a c h p r z e d s t a w i o n o m etody p r o je k t o w a n i a t y c h elem en tów o r a z p r z e d s t a w i o n o r o z w i ą z a n i a m ogące by ć p r a k t y c z n i e w y k o rz y s ta n e w t r y b i e b e z p o ś r e d n i m.

- 18 -

3. SIEĆ DZIAŁAŃ

U k ła d y s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o w o b r a b i a r k a c h Jak d o t ą d n i e z n a l a z ł y p o w sz e ch n eg o z a s t o s o w a n ia . Tym n ie m n ie j w y s t ę p u je s z e r e g p r o c e s ó w t e c h n o lo g i c z n y c h * d l a k t ó r y c h z n a j d z i e s i ę u z a s a d n ie n i e i c h s t o s o w a n i a , z a ró w n o z e k o n o m iczn e go Jak i t e c h n ic z n e g o pu n k tu w id z e n ia . S z c z e g ó ln e p o l e z a s t o s o w a ń p o j a w i ł o s i ę w Z w ią z k u z ro zw o jem e l a s t y c z n y c h system ów w y t w a r z a n ia . D l a t e g o t e ż w y d a je s i ę c e lo w e i u z a s a d n io n e o p r a c o w a n ie o g ó ln y c h z a s a d i w y ty c zn y c h do p r o je k t o w a n i a t a k i c h u k ła d ó w s t e r o w a n i a c e le m ła t w e g o w y z n a c z e n ia o b s z a r ó w s t o s o w a ln o ś c i .

O s i ą g n i ę c i e t e g o c e l u wymaga:

- s p r e c y z o w a n ia a lg o ry t m u C m e t o d o lo g ii ) p o s t ę p o w a n ia , c z y l i o p r a c o w a n ia s i e c i d z i a ł a ń p r z y p r o je k t o w a n iu ,

w y s p e c y fik o w a n ia u k ła d ó w , p o d u k ła d ó w , u r z ą d z e ń s t a n o w ią c y c h u k ła d S t e r o w a n ia A d a p t a c y jn e g o AC W raz z wymaganiami J a k i e muszą o n e s p e ł n i a ć Cw ś w i e t l e o s i ą g n i ę c i a p o s t a w io n e g o c e l u ) ,

- s z c z e g ó ło w e j a n a l i z y t y c h u k ła d ó w , p o d u k ła d ó w i u r z ą d z e ń , k t ó r e p o s i a d a j ą zn am io n a p o w s z e c h n o ś c i C tz n . w y s t ą p ią z a w s z e w p o d o b n e j r o l i ) p o ć kątem i c h w y boru C s t r u k t u t r y , p a r a m e t r ó w , i t d . ) .

N i e w ą t p l i w i e p r o je k t o w a n i e ja k i e g o k o l w i e k u k ła d u s t e r o w a n i a wymaga p r e c y z y jn e g o z d e f i n i o w a n i a J e g o i s t o t y . N a l e ż a ł o b y w ię c p o d ać s z c z e g ó ło w ą d e f i n i c j ę s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o o b r a b i a r e k . W t e j s p r a w i e b ra k j e s t j e d n o m y ś ln o ś c i. D l a t e g o p r z y t o c z o n a z o s t a n i e d e f i n i c j a S z a f a r c z y k a [783 C p o s ia d a ona c h a r a k t e r b a r d z o o g ó l n y ) zm o d y fik o w an a w a s p e k c i e t e o r i i r e g u l a c j i C a sp e k t t e n a u t o r uw aża z a w a ż n y ) : . . . " U k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o w z a s t o s o w a n iu do o b r a b i a r e k j e s t uk ładem r e g u l a c j i z m ie n ia ją c y m w s p o s ó b c i ą g ł y p a ra m e t r y s k r a w a n ia d l a z r e a l i z o w a n i a z a m ie r z o n e g o c e l u , p r z y czym p o d u k ła d y r e g u l a c y j n e C r e g u l a t o r ) p o s i a d a j ą zn a m io n a a d a p t a c y j n e w s e n s i e t - e o r i i r e g u l a c j i ” T ak a d e f i n i c j a , do u k ła d ó w s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o o b r a b ia r k a m i k w a l i f i k u j e t e u k ła d y a u to m a ty c z n e j r e g u l a c j i , w k t ó r y c h w ie lk o ś c ia m i ste ro w a n y m i C n a s ta w ia n y m i) s ą p a ra m e t r y s k r a w a n i a , a je d n o c z e ś n i e , w k t ó r y c h r e g u l a t o r J e s t a d a p t a c y jn y .

Pomimo upływu prawie 20 lat od pierwszych literaturowych doniesień nt.

sterowania adaptacyjnego, w dalszym ciągu badania nad tym zagadnieniem nie

- 19 -

s ą z a k o ń c z o n e . U z y sk a n e d o ś w i a d c z e n i a p o z w a l a j ą na s y n t e z ę i pewne u o g ó l n i e n i a . Z a sa d n ic z y m powodem sto su n k o w o w o ln e g o r o z w o ju AC*^ J e s t b ra k ś c i s ł e g o i j a s n e g o s p r e c y z o w a n ia c e l u s t o s o w a n ia u k ła d ó w AC. S p o ś ró d c e ló w p r z e d s t a w io n y c h w p k t. 1 t r z y p i e r w s z e s p o t y k a s i ę n a j c z ę ś c i e j Cw d o t y c h c z a s o w e j p r a k t y c e ) . Wybór c e l u s t e r o w a n i a r z u t u j e n a s t ę p n i e na r o d z a j u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . Wchodzą bowiem w r a c h u b ę u k ła d y o p t y m a li z u ją c e CACO)** l u b p r o s t s z e u k ła d y s t a b i l i z u j ą c e C A C O * \ D o ty c h c za so w a p r a k t y k a w s k a z u je , ż e u k ła d y o p t y m a li z u ją c e CACO) n i e w y s z ły p o z a l a b o r a t o r i a . S k ł a d a j ą s i ę na t o p r z e d e w s zy s tk im t r u d n o ś c i n a t u r y t e c h n i c z n e j , z w ią z a n e z p r o b le m a ty k ą p o m ia ru z u ż y c i a n a r z ę d z i a . D la t e g o t e ż d a l s z e j a n a l i z i e poddane z o s t a n ą w y łą c z n i e u k ła d y s t a ł© w a r t o ś c i o w e CACC). Z e s t a w i e n i e p r z e d s i ę w z i ę ć i d z i a ł a ń n ie z b ę d n y c h do o p ra c o w a n ia p r o t o t y p u u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o można p r z e d s t a w i ć w p o s t a c i s i e c i d z i a ł a ń C r y s .2 . 1 ).

Wybór s t r a t e g i i s t e r o w a n i a j e s t p ie rw s z y m z a g a d n ie n ie m , k t ó r e musi do k on ać p r o j e k t a n t u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o C c z ę s t o z a k ła d a s i ę , ż e c e l s t e r o w a n i a z o s t a ł s p re c y z o w a n y p r z e z z a m a w ia ją c e g o o b r a b i a r k ę ) . Wybór t e j s t r a t e g i i r z u t u j e bowiem na r o z w i ą z a n i e p o z o s t a ły c h problem ów z w ią z a n y c h z samą r e g u l a c j ą i po m iaram i. S t r a t e g i a s t e r o w a n i a j e s t w ięc j e d n o z n a c z n i e z w ią z a n a z c e le m s t o s o w a n i a u k ła d ó w AC.

S t r a t e g i a s t e r o w a n i a t o o g ó ln y a lg o r y t m s t e r o w a n i a p r a c ą o b r a b i a r k i w w aru n k a ch s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . S t r a t e g i a s t e r o w a n i a w s k a z u je , k t ó r e p a ra m e t r y p o d l e g a j ą k o n t r o l i a k t ó r e s t e r o w a n i u , j a k i p o w in ie n być w ła ś c iw y s t a n t y c h p a ra m etró w w t r a k c i e p r o c e s u s k r a w a n ia .

E fe k te m p r z y j ę c i a o k r e ś l o n e j s t r a t e g i i J e s t w y z n a c z e n ie m .in . w i e lk o ś c i r e g u lo w a n y c h , m ie rz o n y c h , n a s ta w ia n y c h . E ta p w yboru s t r a t e g i i s t e r o w a n ia k o ń c z y s i ę schematem blokowym u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o .

N a s t ę p n a g r u p a d z i a ł a ń d o t y c z y w y boru s t e r o w n ik a AC, c z y l i u k ła d u r e a l i z u j ą c e g o p r a k t y c z n i e p r z y j ę t ą s t r a t e g i ę . Dobór s t r u k t u r y i w ła ś c iw y c h n a s t a w r e g u l a t o r a wymaga z n a jo m o ś c i o b i e k t u s t e r o w a n e g o , c z y l i modelu p r o c e s u s k r a w a n ia .

*0 W d a ls z y m c i ą g u używ ane b ę d ą sy m b o le AC, ACC, ACO, k t ó r e o z n a c z a ją : AC C A d a p t iv e C o n t r o l ) - u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o , ACC C A d a p t iv e C o n t r o l C o n s t r a i n t ) - u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o

s t a ł o w a r t o ś c i owy,

ACO C A d a p t iv e C o n t r o l O p t i m i z a t i o n ) - u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o o p t y m a li z u ją c y ,.

ACT - u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o

t e c h n o lo g i c z n y ,

ACG - u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o

geometryczny.

STEROWANIE ADAPTACYJNE

f ó k r e i l en i e 'c e l u s t e r o w a n ia ^

ACO

L. J

Wybór s t r a t e g i i s t e r o w a n i a

j Anal' i z a o g r a n ic zeiT ]-

Wybór w i e l k o ś c i n a s t a w ia n y c h

K ry i e r fum s t e r o w a n i a

T e c h n ic z n e moźl i woś c i Wybór w ie lk o ^ c i

r e g u ło w a n e j

WybcSr "wi e i ic o ś c i m ierzo n y c h

ŚcKemai b lo k o w y ' ukł adu s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o

I

[ P r o j e i c i ' I r i t e r f a c e AC-NC

~ " I ... "■

Ana I i z a

Wybór [S te ro w n ik a AC

u k ła d u NC

W y b ó r' ’ ' R eguł a t o r a

I s t n i e j ą c e o p c j e NC

s je k i

--

s p e c j a l n e g o i n t e r f a c e

i n a s ta w

£>ob<4:

R e g u la t o r a

-J

|ln t e r f a c e |

PrblTotyp'

s t e r o w n ik a X

Prtiby1

s t e r o w n ik a M o d y fik a c ja

llKonsir ukc j a II c z u j n i k a

h

Wybór k o n c e p c ji

A nai i z a o g r a n i c z e ń w z a i n s t a l o ­ w an iu c z u jn .

P r o j e k i c z u j n i ka

i J 'Czuj n i k

i P r o t o t y p p rz e m y sło w y

[[UKŁAD STEROWANIA ADAPTACYJNEGO

Rys. 2 .1 . S i e ć d z i a ł a ń p r z y p r o je k t o w a n i u u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o o b r a b i a r k i

F i g . 2 .1 , F lo w d ia g r a m o f d e s i g n i n g t h e a d a p t i v e c o n t r o l s y s te m o f t h e m achine t o o l

N i e z m i e r n ie i s t o t n ą s p r a w ą j e s t k o n s t r u k c ja c z u jn ik ó w pom iarowych.

Uważa s i e , 2 e c z u jn i k C s e n s o r ) s ta n o w i k lu c z o w y p ro b le m p r z y p r o je k t o w a n iu i e k s p l o a t a c j i u k ła d ó w AC. P r a k t y k a d o w o d z i, ż e c z u jn ik n i e t y l k o d e c y d u je o e f e k t y w n o ś c i s t e r o w a n i a , a l e p r z e d e w s zy s tk im o praktycznym Cprzem ysłowynO j e g o w y k o r z y s t a n iu . Zdecydow an a w ię k s z o ś ć u k ładów AC o p is y w a n y c h w l i t e r a t u r z e n i e w y s z ła p o za o b s z a r l a b o r a t o r iu m z powodu c z u j n ik a .

P r o b le m w s p ó ł d z i a ł a n i a u k ła d ó w AC z u k ładam i s t e r o w a n i a num erycznego NC t a k ż e j e s t z ło ż o n y . Bowiem w s p ó łc z e s n e u k ła d y NC na o g ó ł n i e s ą z a p r o je k t o w a n e pod ta k im kątem. D l a t e g o c z ę s t o z a c h o d z i k o n ie c z n o ś ć z a p r o je k t o w a n i a o d p o w ie d n ie g o i n t e r f e j s u d o p a s o w u ją c e g o u k ła d AC do k o n k re t n e g o u k ła d u NC.

- £3 -

3. WYBÓR STRATEGII STEROWANIA ADAPTACYJNEGO

3. 1. Dobór p a ra m e tró w s k ra w a n i a w ukł a d z i e s t e r o w a n i a a d a p ta c y .in e g o

S t r a t e g i a s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o t o z a g a d n ie n i e a lg o ry t m u p r z e b i e g u o b r ó b k i . S t r a t e g i a t a k a d a j e o d p o w ie d ź n a n a s t ę p u ją c e p y t a n ia :

- k t ó r e w i e l k o ś c i p ro c e s o w e p o d l e g a j ą k o n t r o l i C r e g u l a c j i ) , a k t ó r e mi e r z e n i u ?

- k t ó r e w i e l k o ś c i p ro c e s o w e p o d l e g a j ą s t e r o w a n i u C n a s t a w ia n i u ) w t r a k c i e p r o c e s u s k r a w a n ia ?

- Jak ma zachowywać s i ę u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o w tak c h a r a k t e r y s t y c z n y c h s ta n a c h j a k : b ra k s k r a w a n ia * p o c z ą te k s k r a w a n i a , p r z e r w y w s k r a w a n iu , w n o rm aln y c h i e k s t r e m a ln i e n ie k o r z y s t n y c h w aru nk ach s k r a w a n ia ?

- ja k ma w y g lą d a ć w s p ó łp r a c a u k ła d u s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o z uk ładem s t e r o w a n i a nu m ery czn ego o b r a b i a r k i C d o t y c z y o b r a b i a r e k z NC>? J a k i e f u n k c j e u k ła d u s t e r o w a n i a n u m ery czn ego p r z e jm u je u k ła d s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o i o d w r o t n ie ?

O dpo w iedź na t a k p o s t a w io n e p y t a n i a w ią ż e s i ę ś c i ś l e z c e le m s t o s o w a n ia s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o o r a z z r o d z a je m o b r a b i a r k i i o p e r a c j i t e c h n o l o g i c z n e j . D o ty c h c z a so w a p r a k t y k a w y k a z u je , ż e C743 [753 [763 [ 7 7 ] s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e r o z w i n ę ł y s i ę p r z e d e w s z y s tk im w o b r a b i a r k a c h do o b r ó b k i z g r u b n e j , t a k i c h ja k t o k a r k i , f r e z a r k i i w i e r t a r k o - f r e z a r k i C c e n t r a w i e r t a r s k o - f r e z a r s k i e ) o r a z w o b r a b i a r k a c h d o o b r ó b k i w y k a ń c z a ją c e j Jak s z l i f i e r k i w s z e l k i e g o r o d z a j u . W s z y s t k ie w y m ien io n e o b r a b i a r k i z a l i c z a s i ę do u n iw e r s a ln y c h . Na tym t l e p o ja w i a s i ę p y t a n i e : c z y s t e r o w a n i e a d a p t a c y j n e p r o je k t o w a ć z m y ślą o o b r a b i a r c e , c Z y t e ż o o k re ś lo n y m p r o c e s i e te c h n o lo g ic z n y m ? P i e r w s z y p rz y p a d e k J e s t l o g i c z n i e b a r d z i e j u z a s a d n io n y , n a t o m ia s t t e c h n i c z n i e n i e r e a l n y . W ym ienione bowiem u n i w e r s a ln e o b r a b i a r k i c e c h u je b a r d z o s z e r o k i z a k r e s p a ra m e tró w p r a c y . Z tym w ią ż e s i ę m. i n . b a r d z o s z e r o k i z a k r e s zm ian w i e l k o ś c i m ie rzo n y c h . Z t e c h n ic z n e g o pu n k tu w id z e n ia po m iar np. s i ł y s k r a w a n ia w z a k r e s i e z m ie n n o śc i 1 :1 0 0 0 z d o k ła d n o ś c ią n i e g o r s z ą n i ż 10>S J e s t b a r d z o t ru d n y . D l a t e g o , Jak w y k a z u je d o ty c h c z a s o w a p r a k t y k a , u k ła d y s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o p r o je k t o w a n e s ą a l b o z m y ś lą o o k r e ś lo n y c h p r o c e s a c h

- 23 -

t e c h n o lo g ic z n y c h , a l b o d l a o k r e ś lo n e g o z a k r e s u zm ian p a ra m etrów o b r óbk ow ych.

Z d o t y c h c z a s o w e j p r a k t y k i w y n ik a t a k ż e t e c h n ik a w yboru s t r a t e g i i s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o nazwana p r z e z a u t o r a '• z a k łó c e n io w ą ". O tóż a u t o r z y ró ż n o ro d n y c h u k ła d ó w AC C z w ła s z c z a A C O c z ę s t o s t a w i a j ą p ro b le m n a s t ę p u ją c o : w i s t n i e j ą c y m d o t y c h c z a s p r o c e s i e t e c h n o lo g ic z n y m w y ró ż n ia s i ę " s ł a b y e le m e n t " , k t ó r y a l b o u n ie m o ż liw ia z w i ę k s z e n i e w y d a jn o ś c i o b r ó b k i , a l b o p r z y c z y n ia s i ę do z b y t s z y b k i e g o z u ż y c i a , np. n a r z ę d z i a a l b o u n i e m o ż li w i a u z y s k a n ie o k r e ś l o n e j J a k o ś c i o b r ó b k i . W y stępow an ie " s ł a b e g o e le m e n t u " n a j c z ę ś c i e j z w ią z a n e j e s t z o k re ś lo ń y m typem C c h ara k te re m , widmem!) z a k ł ó c e n i a w p r o c e s i e s k r a w a n i a , np. s k r a w a n ie p rz ed m io tó w o d u ż e j n i e je d n o r o d n o ś c i m a t e r i a ł o w e j , p o w o d u ją c e g w a łto w n e zm iany o b c i ą ż e n i a u k ła d u OUPN C f r e z o w a n i e z g r u b n e fr e z e m palcow ym ło p a t e k t u r b i n , t o c z e n i e re g e n e r o w a n y c h d r o g ą n a p a w a n ia z e s ta w ó w k o le jo w y c h , fr e z o w a n i e fr e z e m palcow ym o k i e n w k o r p u s a c h o d le w a n y c h z e s t a l i w t r u d n o o b r a b i a l n y c h , t o c z e n i e z u ż y t y c h w a lc ó w h u t n ic z y c h ) l u b s k r a w a n i e p rz e d m io tó w o d u ż e j z m ie n n o ś c i n a d d a tk u , p o w o d u ją c e g o z n a c z n e , c h o c i a ż s to s u n k o w o w o ln e zm iany o b c i ą ż e n i a l u b o d k s z t a ł c e n i a u k ła d u OUPN C o b ró b k a w ió ro w a przed m io tów k u ty c h s w o b o d n ie , o d le w a n y c h w fo rm ac h p ia s k o w y c h , w i o t k i c h , a t a k ż e z u ż y t y c h w w yniku d o t y c h c z a s o w e j e k s p l o a t a c j i ) , l u b s k r a w a n ie w warunkach u t r u d n io n e g o u s u w a n ia w ió ró w Cnp. w i e r c e n i e g ł ę b o k i c h o tw o r ó w ) i in n y c h . Wówczas wybór s t r a t e g i s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o "u k ie r u n k o w a n y " z o s t a j e a l b o na r o z p o z n a n e z a k ł ó c e n i a , a l b o na i s t n i e j ą c y " s ł a b y e le m e n t " . T a k ie p o d e j ś c i e j e s t c h a r a k t e r y s t y c z n e d l a p r o je k t o w a n i a u k ła d ó w AC pod k o n k re t n y p r o c e s t e c h n o lo g i c z n y * n a j c z ę ś c i e j d l a Już i s t n i e j ą c e j o b r a b i a r k i . R o z p o z n a n ie z a k ł ó c e n i a j e s t wówczas warunkiem k on ieczn ym d l a d o b o r u w ła ś c i w e j s t r a t e g i i s t e r o w a n i a a d a p t a c y jn e g o . P o d e j ś c i e t o n i e p o s i a d a je d n a k znam ion p e ł n e j d y n a m ic z n e j o p t y m a l i z a c j i p aram etrów s k r a w a n ia .

W p r a c y z a p r e z e n t o w a n o odm ienne p o d e j ś c i e do w yboru s t r a t e g i i s t e r o w a n i a , "u k ie r u n k o w a n e " na d y n a m ic zn ą o p t y m a li z a c ję p a ra m etrów s k r a w a n ia . J e s t ono c h a r a k t e r y s t y c z n e d l a p r o je k t o w a n i a u k ła d ó w AC d l a nowo p r o je k t o w a n e j o b r a b i a r k i , a w ię c w w aru n k a ch s ł a b e g o r o z p o z n a n ia p o t e n c ja l n y c h z a k łó c e ń .

W d a ls z y m c i ą g u ro z w a ża ń p r z y j ę t o , ż e b ę d z i e mowa w y łą c z n i e o s t e r o w a n i a c h a d a p t a c y jn y c h d l a o b ró b k i z g r u b n e j na t o k a r k a c h , f r e z a r k a c h i w i e r t a r k o - f r e z a r k a c h C c e n t r a c h w i e r t a r s k o - f r e z a r s k i c h ) . U k ła d y s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e g o d l a t y c h o b r a b i a r e k p o s i a d a j ą pewne w s p ó ln e ce c h y . N a to m ia s t s t e r o w a n i a a d a p t a c y j n e s to s o w a n e np. do s z l i f i e r e k , p o s i a d a j ą w ła s n ą s p e c y f i k ę . D l a t e g o n i e b ę d ą t u t a j omawiane.

Podstawowym c e le m s t o s o w a n i a s t e r o w a ń a d a p t a c y jn y c h j e s t p opraw a e fe k t y w n o ś c i w y tw a r z a n ia .

W

dokładności wymiarowo-kształto%**J-