monitorizarea si controlul fortelor de aschiere in procesele de prelucrare2

7/23/2019 Monitorizarea Si Controlul Fortelor de Aschiere in Procesele de Prelucrare2

http://slidepdf.com/reader/full/monitorizarea-si-controlul-fortelor-de-aschiere-in-procesele-de-prelucrare2 1/16

Monitorizarea si controlul fortelor de aschiere in procesele de

prelucrare

Atsushi Matsubara si Soichi Ibaraki

Departamentul de Micro Inginerie,Universitatea Kyoto

Yoshida-onmachi, Sakyo-ku, Kyoto !"!-#$"%, &aponia

Multe cercetari au fost facute in monitorizarea si controlul

proceselor de prelucrare.Acest document analizeaza monitorizarea si

schema de control a fortei si cuplului de aschiere,la fel ca si estimarile

indirect.Raspunsul schemei de control si modelul de baza prevad

programarea schemei fortelor de aschiere la fel ca si optimizarea

traseelor sculei pentru aschiere cu forta constanta sunt

analizate.Munca autorilor este prezentata pe scurt.

Cuvinte cheie'(re)are,(orta de aschiere,monitori)area proceselormasinii,controlul proceselor masinii

1.Introducere

Progresul rapid al tehnologiei in per(ormantele masinilor unelte este in mareparte atribuit de)voltarii in unitatea de avans si in miscarea si controlul arboreluiprincipal si al masinii si controlul temperaturii sca)ute*%+Avantae in controlulnumeric al sculelor masinii au (acut necesar ca operatorii .e antrenati siprogramatorii partiali sa determine prelucrari si parametric operationali caselectia sculei,avansul,vite)a arborelui si adancimea de aschiere

/a masinile cnventionale controlate numerica va)ute de la procesul decontrol,ca in .g%*0+,operatorii conduc procesele plani.cand si programandutili)and programe de productie asistata de calculator12AM3sau programeautomate de system instalate pe 242In testul de aschiere,operatorii observaprocesul de prelucrare prin sunetele de prelucrare,vibratii,span,si incarcareaarborelui principal2and procese anormale ca scartaituri sau incarcari e5cessiveapar,operatorii incearca sa rescrie vite)a arborelui sau avansul6i observacalitatea prelucrarii in supra(ata .nisata si acuratetea dimensional a pieseiprelucrate si daca este necesar ,schimba programul 42 sau austea)a conditii deprelucrare pentru a imbunatati acuratetea de prelucrare



7ig% con.guratia prelucrarii conventionale din punctual de vedere alcontrolului de proces

Aceasta nu poate . va)uta ca un control al raspunsului ca un opearator umansa (aca deci)ii,ca si in .g%8entru a suporta chiar si un incepator in operareamasinii sa per(orme)e productivitate ridicata si acuratete ridicata in procese deproductie,multe e(orturi in cercetari au (ost depuse in determinarea automata aparametrilor de prelucrare care sa conduca la un control de raspuns in timp ceinter(eranta umana sa .e sca)utaIn ciuda necesitatii acestor abordari largireorgani)ate in prelucrare,implementarile lor comerciale au ramaslimitate,principal din cau)a costurilor sen)orilor si a .abilitatiiMai mult,in opinianoastra,cele mai multe cercetati au (ost a5ate pe cai de a controlaprelucrarea,(ara a pre)enta clar bene.ciile instalarii controlului proceselelor deprelucrare

Acest document anali)ea)a monitori)area si schema de control a (ortei sicuplui de aschiereImplementarile practice ale acestor problem vor . discutate in

continuare

2.Monitorizare forteicuplui de aschiere

Ruperea sculei este costisitoare atat in pierderile de material cat si intimp2edarea sculei este estimate ca .nd 0"9 din timpul de neutili)are in mediea unei masini moderne*:+;uperea sculei si u)area severa a sculei pot . evitateprin (olosirea conservative a conditiilor de prelucrare,care sacri(a e.cientamasiniiMulti e5perti ai partilor de prelucrare tind sa alega procese de prelucarein (orta mai mult decat prelucrarea de mare vite)a*<+,care ar necesita schimbari(recvente ale sculei si scule mai scumpe8reci)ia,o asigura monitori)areaconditiei sculei1=2M3 care ar putea scurta procesul de aschiere cu %"-$"9,timpulde stationare reducanduse programandu-l in avans*$+,care duce la un studioactive al in u)ura sculei si detectarea cedarii sculei

Acest paragra( anali)ea)a monitori)area (ortei si a cuplului de aschiere>parte a acestei anali)e este inclusa in literature anali)ata pe =2M in*!-%0+

2.1.Monitorizarea fortei de aschiere de catre senzori e!terni

2.1.1 "enzori de forta

4umim sen)ori ?e5terni@,sen)orii instalati pe masinile unelte caremonitori)ea)a (orta de aschiere*0+Acest contrast cu sen)orii ?interni@-sen)orii

penru servomotor si motororul arborului principal instalat pe masinile unelte cu42

2omercial sunt disponibili dinamometre care masoara (orta de aschiereutili)and traductoare pie)ometrice de cuart*%:+1e5*%<+3Dinamometrele mesei siarborelui sunt disponibili commercialAceste dinamometre au su.cientacertitudine pentru a . utili)ati in micro procese utili)and o scula nerotativa sau oscula in miniature rotativa pana la cativa micron in diametru*%$+In ciudapreci)iei si .abilitatii dinamometrelor comerciale,costul acestora ridicat ar putealimita (olosirea lor in procesele de control al prelucarii*%0+

Utili)ari notabile si unice ale instalarii sen)orilor de (orta in sculeYoshioka *%!+

a de)voltat un microsen)or termometru utili)at in process,montat direct pevar(ul sculei pentru rotatie ultra precisa



2.1.2 "enzori de cuplu

Dinamometrele pie)ometrice sunt disponibile commercial pentru a masuracuplul de aschiere pe un arbore*%<+2uplul de aschiere a (ost deasemenicalculate utili)and tensometre mai inainte*%+>h)eki*%#+ a studiat utili)areasen)orilor de cuplu magnetorestrictivi in arbore> problema critica cu sen)oriiintegrati in arbore este temperatura generata de motorul arborelui&un*%B+ astudiat aceasta,sugerand ca compensarea de calcdura este necesara pentru areabilita monitori)area cuplui

Un sensor de cuplu sau (orta in cadrul arborelui ar putea . di.cil de instalat pemulte masini din cau)a restrictiei spatiuluiAlternativ,sen)orii sunt integrati inport scula care sunt dC in u) commercialArtis*0"+ a integrat tensometre in portscula pentru a masura cuplul,a5ial si (ortele radialeMontroni5*0%+a comerciali)atmici sen)ori integrati pe placi sau inele instalate pe di(erite locuri pemasina,inclu)and capul arborelui,a(ectat de (orta de aschiere

2.1.# Calculu fortei de aschiere prin deplasarea arborelui 6valuarea (ortei sau cuplui utili)and un sen)or pe o masina cu arbore necesitao aranare comple5a pentru a asigura anali)a ceruta prin intreaga capacitate deputere a masinii unelte,si semnalul masurat trebuie sa .e transmis (ara contactulcu arborele in rotatieMasuratorile non-contact de deplasare sunt mai usoaredecat masurarea (ortei sau cuplului2alculul (ortei de aschiere din deplasareaarborelui a (ost de asemeni studiata

Kim*00+ a de)voltat un sen)or capacitive cilindric instalat in apropierea partiidin (ata a rulmentilor arborelui pentru a masura di(erenta dintre variatiasen)orului central si a5ul arborelui in rotatie sub actiunea incarcarii de

aschiereAlbrecht*0:+ a (olosit un sen)or capacitive pentru a calcula (orta deaschiere,aratand ca latimea ben)ii de %""") a (ost obtinuta cand dinamicaarborelui a (ost compensate&eong*0<+ a masurat deplasarea arboreluli in rotatieutili)and trei sen)ori capacitive similari cu sen)orii de deplasareDi(erenta inarborele suportat de rulmenti magnetic activi*0$+,analog cu sen)orulcapacitive,si poate . (olosit pentru a calcula (orta de aschiere*0!+Un arborerotindu-se cu vite)a mare,cu sen)ori integrati pentru a monitori)a conditiilearborelui ca vibratiile,mersul in gol si temperature este un castig mai mareutili)at in masinile comerciale cu vite)a mare*0+



7ig0sen)or al deplasarii integrat in con.guratia arborelui pentru determinarea(ortei de aschier*0#+

Un e5emplu este calculul (ortei de aschiere pe care o de)voltam utili)and unarbore integrat cu sen)ori de deplasare*0#,0B+,pre)entat in .g0Am (olosit patrusen)ori ie(tini,re)istenti la contaminari curente de deplasare2alculand (orta deaschiere din deplasarea arborelui,totusi,implica doua problem maore-inEuentatermala si rigiditatea arborelui2aldura degaata de motor poate de(orma criticsau muta rotatia arborelui,care ar trebui separate de deplasarea cau)ata de (ortade aschiereIn multe centre de prelucrare comerciale,arborele este controlattermal de circulatia lichidului de racier prin sistemul de raciereIn controlultemperaturii pornitFoprit,de(ormatiile termale este inEuentat semni.cativ decontrolul sau periodic*0B+In studiul nostru,multiple termocuple sunt instalate inarbore pentru a calcula deplasarea termicaMulte studii au aratat de(ormatiiletermico-mecanice ale arborelui*:",:%+

In plus la inEuenta termica,o alta problema critica o constituie rigiditateaarborelui,inEuentand intregul sistem al arborelui,inclu)and o port scula,ogarnitura si o scula=rebuie sa .e calibrat prCcis pentru a estima indirect (orta deaschiere de la deplasarea arborelui;igiditatea arborelui varia)a semni.cativ cuvite)a arborelui;igiditatea dinamica poate sa di(ere semni.cativ (ata derigiditatea statica*:0-:<+Masuratorile latimii de banda este limitata de modurilenatural ale structurii arboreluiDaca (recventa (ortei de aschiere este peste limitade normal sau mai mare,masuratoarea este distorsionata8entru a determinadinamica arborelui,=suneyoshi*:0+ a (olosit o incarcare a5ial ape un arbore inrotatie;antatalo*:$+ a de)voltat un e5citator magnetic sa vibre)e lateral unarbore pentru a masura raspunsul sau dynamic,asa a putut . compensate pentru

semnalul ba)at pe model procesand la (el ca .ltrul Kalman*0:,:!,:+Studiem



sen)orii deplasarii integrati pe care ii (olosim pentru a evalua rotatia dinamicacaracteristica a arborelui*:#+

2.2 Monitorizarea fortei de aschiere prin senzorii interni

Masinile unelte comerciale cu comanda numerica avand servo motoare si

comanda avans sau motoarele arborilor care au sen)ori pentru controlulmiscarii2and cuplul induce perturbatie motorului,armatura1in(asurarea3 curentaeste modi.cata de servo controlerul pentru a opri inEuenta lor,asadar (orta saucuplul de aschiere este calculat din armatura1in(asurarea3 motorului current-probabil cea mai ie(tina cale de a monitori)a incarcarile de aschiere deoarece nusunt necesari alti sen)ori

Altintas*:B+ si /ee*<"+ au discutat detectia ruperii sculei ba)ata pe (orta deaschiere calculate de servo motorul current> incercare similara a (ost (acutaobservand armature motorului arborelui current*<%+In multe 242-uri comercialeincarcarea arborelui este a.sata pe un ecran,va)ut ca cea mai simpla (orma a

calculului cuplui de aschiere2ateva 242-uri arata digital perturbatiile de lacurentii servo motorului1e5*<0+38roduse comerciale pentru a monitori)a arborelesau curentul servo motorului asigura detectia erorii*0%,<:,<<+

Armatura1in(asurarea3 curentului este inEuentata de caracteristicile dinamiceale comen)ii de sistemIn controlul de avans ,particular,compensarea pentrudinamica mutarii greutatii este importanta in separarea a(ara a inEuentei (orteide aschiere> perturbatie observata pentru controlul de avans poate . aplicata inacest scop*<$-<+Algoritmi pentru a anali)a si detecta procese ale prelucrariianormale,ca ruperea sculei,au captat atentie in academie pentru multi ani>anali)a in domeniul (recventei *<#+,anali)a statica*<B+,o retea neuralarti.cial*$"+,anali)a lungimii de unda *$%+ si anali)e comple5e*$0+ au (ostaplicate in detectarea erorilor



7ig:(orta de avans pe in timpul miscarii pe a5a Y cu un avans de neaschiere*$B+

Am studiat*$:+ problem practice calculand (orta utili)and un motor current peun centru de prelucrare commercial mic .g: arata ca armature curentului aservomotorului cand singura aca liniara este condusa sub un avans constant de%""" mmFmin (ara o incarcare de aschiere1armature curenta este convertita in(orta de avans de cuplul coe.cent si surubul cu bile37ig : compara douacontrolere de avans-unul condus de un servo motor rotativ si un surub cu bile curulmenti cilindrici,si celalalt condus de un motor liniar cu ghidae hidrostatice8eun avans condus de servo motor si rulment sau ghidae alunecatoare,utili)ate celmai des in centre de prelucrare comerciale,servo motorul supune ghidaele sausurubul cu bile la (recare intenseAsa cum in .g:,motorul da surubului cu bile(orta de avans de B""4 chiar si (ara incarcare de aschiere pentru a invinge(recarea7recarea varia)a semini.cativ cu locatia,sau posibil alte conditii deconducere

8entru a separa inEuenta (ortei de aschiere in motor,aceasta inEuentasemni.cativa inEuenta a (recarii trebuie sa .e compensateAceasta estedi.lcutatea cand cursa este stationara si subiectul supus la (orta de (recarestatic si elastica de surubul cu bile sau de de(ormatia piulitei*$<+7ig<*$:+compara masuratorile e5perimentale ale (ortei de aschiere utili)and undinamometru1a5a ori)ontala3 si un observator de perturbatie ba)at peservomotor1a5a vertical3,cand aschierea lateral in directia a5ei Y (olosind o (re)adreapta la adancimi ale aschierii si avansului6roarea estimate in directia

stationara1directia 53 este semni.cativa din cau)a imprevi)ibilitatii (recariistaticeAm conclu)ionat ca calculele in continuitatea unui proces a (ortei de



aschiere pe un servomotor este di.cila in multe aplicatii,si aplicatiile sale trebuiesa .e limitate pentru a discreti)a monitori)area in locatii speci.c unde inEuenta(recarii poate . preva)uta suGcient de prCcis1e5 o linie unde ambele a5e H si Yse muta3*$$+

2uplul de aschiere este calculate relative usor din armature motoruluiarborelui,deoarece motorul arborelui este supus la (recare mica,si operea)a lavite)a constanta*$!+7ig $*$:+ compara (orta de aschiere masurata cu undinamometru1a5a ori)ontala3si curentul din motorul arborelui1a5a vertical3,subacelasi test de aschiere ca in .g <6roarea liniara in .g $ este cau)ara dedecalibrarea coe.cientului de cuplu al arborelui motorului,si compensea)ausor4ota,totusi,(aptul ca cuplul arborelui arata doar component tangential a(ortei de aschiere in rotatia sculeiIn prelucrarile de mare vite)a ale materialelordure cu avans mare si adancime de aschiere mica,u)ura sculei de obicei esteinEuentata tare de component normal a (ortei de aschiere a avansului pe odirective,(acand di.cil de observant inEuenta sa asupra motorului

arboreluiIn*$:,$!+,ne propunem sa calculam component (ortei de aschiere,geometrical combinand vectorii (orta din servo motor si miscarea a5iala si dinmotorul arborelui

2alea de avans condusa de motoare liniare cu ghidae hidrostatice sauaerostatice sunt (olosite des pentru masinile unelte de ultra preci)ie si inaltapreci)ie*$,$#+Asa cum este aratat in .g:,aceste cai sunt supuse la (recare maimica decat cele conventionale cu durub cu bile,(acand posibila calculul (ortei deaschiere mai precisa*$B,!"+7ig!*$B+ compara estimative (ortele de aschiere dinrotator si miscare liniara,(acand teste similar ca in .g<Implementam de currentcontrolul proceselor de prelucrare in masini unelte liniare conduse de unmotor*%"$+

7ig< comparatie a (ortei de aschiere1a5a ori)ontala3si estimare prin monitori)areaservo motorului1a5a vertical3 sub (re)are dreapta si aschiere laterala*$:+

7ig$ comparatie a cuplui de aschiere de un dinamometru1a5a ori)ontala3 si



estimarea prin monitori)are variatiei curentului motorului arborelui1a5a vertical3sub (re)are dreapta si aschiere lateral*$:+



7ig!comparatie a cuplui de aschiere masurat cu un dinamometru1a5a ori)ontala3si estimarea monitori)ata pe miscare rotativa a3 si b3miscare liniara1a5a vertical3sub (re)are dreapta si aschiere lateral*$B+

2.#."enzori care monitorizeaza procesele de prelucrare

Deplasarile de (recventa mare sau acceleratie a sculei sau piesei pot .masurate direct ,in a(ara de (orta de aschiereAccelorometre pe port scula *!%+sau piesa de prelucrat*!0+ si inter(erometer laser pe a5ul arborelui*!:+ sau directpe port scula *!<+,au (ost (olosite pentru a detecta conditiile sculei cau)ura,ruperea si sunete caudate

6misiile acustice1A63 anali)a proceselor de prelucrare a (ost sudiata demult1e5*!$-!+3Multe anali)e pot . gasite in*!-#+65ceptie pentru catevaproduse comerciale de succes,putine implementari e5isra in procesele deprelucrare curente

De cand ne concentram mai mult pe (ortele de aschiere si masurarea cuplui,acestea si alte =M2 nu sunt cuprinse aici



#.Controlul fortei de aschiere si al cuplui

8e langa parametrii ale proceselor de prelucrare ,(orta de aschiere si cuplul suntrelative usor de urmarit cantitativ,si sunt direct conectati la conditiilesculeiMulte cercetari au (ost (acute pe reglarea lor,cu obiective categori)atestrict in 1%3sporirea e.cientei de prelucrare,evitand deteriorarea sculei si 103suprimarea )gomotelor2restrea rapida a (ortei de aschiere pe o scula o poatedeteriora sau sa ii cau)e)e u)ura neasteptataDaca (orta de aschiere este subnivelul normal,presupus a . cunoscut,e.cienta masinii este crescuta marindu-lAcesta este obiectivul comun de control in multe cercetari anterioare

Suprimarea )gomotelor,de asemeni cercetata in larg,este sub scopul nostrumaici,dar este bine anali)ata in*%",!#,!B+

#.1 Abordari ale controlului de raspuns

8rintre parametrii proceselor de prelucrare,avansul este usor de controlatMulte242-uri comerciale aud di(erite schimbari manual ale avansului,cand cateva

o(era utili)atorului sa impuna un semnal pentru a-l reglementacontinuuu2ontrolul (ortelor de aschiere este anali)at in sectiunea careurmea)a,utili)and avansul ca o variabila de control8arte a anali)ei noastre esteinclusa in controlul de prelucrare discutata de /iang*%"+ si Altintas*"+

2ontrolul (ortei de aschiere ,preluarea vite)ei avansului ca o variabila decontrol,este divi)ata in 1%3controlul raspunsului care continuu monitori)ea)a (ortade aschiere si reglea)a vite)a avansului in timp real si 103 modelul de ba)aprogramat in care programul 42 este optimi)ata vite)a de avans (aramonitori)area in timp real a procesului8rogramararea modelului de ba)a poate .va)uta ca o abor(are a controlului vite)ei de avans

=ar)iu activitatea de controlul de prelucrare a (ost clasi.cata in control adaptivcu prescurtarea1A223,control adaptiv cu optimi)are1A2>3 si control adaptivegeometric1A23A22 a (ost aplicat de obicei in operatia de degrosare candproductivitatea operatiei a (ost optimiata regland (orta de aschiere la nivelulma5im permisUn e5emplu simplu poate . gasit in aplicatiile proceselor degaurilre*%-:+8rincipiul implica cresterea vite)ei de avans pentru productivitatecrescuta cand momentul de aschiere este sub cel ma5im8rincipiul implicacresterea vite)ei de avans pentru productivitate mare cat timp este pastratcuplul de aschiere sub nivelul ma5imAsa cum a (ost discutat in paragra(ul00,cuplul de aschiere este estimat relativ din curentul motorului arborelui 7orta

de tractiune estimate din curentul servo motoruli este la (el sigura,(ata de (ortade aschiere in (re)areAceste au (ost e5dinderile de atingere cu?cicanit@adaptiv*<,$+ si au (ost implementate in 242-uri comercialeAltecontroale ale (ortei si cuplului de aschiere au (ost (acute pentru procesele degaurire implementate in industrie*!+

In alte procese de prelucrare,procesul (ortei se poate sa se schimbe dramatic intimpul operatieiMulte cercetari inca din %B!" au (ost dedicate controluluiadaptiv,e5emplu auto reglarea1Masory si Koren*+3,modelul de re(erinta alcontrolului adaptiv1M;A231=omi)uka *#+,Ulsoy si Koren*B+,/anders siUlsoi*#"+3,M;A2 e5stins de eroarea de )ero a urmararirii controlului1J86=231;obert si Shin*#%+3,control adaptiv direct1Altintas*#0+3,control adaptiv precisgenerali)at1A8231Altintas*"+3,control adaptiv al po)itiei polului1A882316lbestai*#:+3,control adaptiv robust1Kooi*#<+3



2a control neliniar inteligent ca retelele neuronale si materiali)area logicii(u))y,aplicatii la controlul (ortei de aschiere au (ost studiate active ,e5 controlulba)at pe reteaua neuronala de =ang*#$+ si controlul logicii (u))y de Kim*#!+/iu*#+ a comparat per(ormantele acestor abordari

/imitate controlere de raspuns comerciale pentru (reare include un controllerde process de (re)are studiat de =u*##+,implementat in masinile de mare vite)a sipiese de avioane,(olosind tensometre atasate arborelui pentru a estima (orta deaschiereUn produs >mative Systems*<:+ monitori)ea)a curentul motoruluiarborelui pentru a regla rescrierea vite)ei de avans,va)ut ca un simplu A22

#.2Abordari ale programarii modelului de baza al vitezei de avans

Simpli.cat reglarea (ortei de aschiere,modelul de ba)a a vite)ei de avans a (oststudiata pe largDaca un process model e5act pentru predictia (ortei de aschieredin conditiile de prelucrare pot . gasite,conditiile prelucrarii pot . optimi)ateprioritar pentru a regal (orta de aschoere asa cum este cerutIn practica,multi

considera acest model de ba)a abordabil,mai posibil si practical decat controlulraspunsului

8er(ormanta controlului vite)ei de avans depinde in process de preci)iamodelului2el mai simplu model de (ota de aschiere,presupunand ca (orta deaschiere este proportional cu rata de indepartare de material1MM;3,calculde dininter(erenta geometriei tridimensionale a sculei sau piesei de prelucratIntr-ocercetare mai veche*#B+,Lang a (olosit repre)entarea J-buer a piesei deprelucrat si un model volumetric simplu pentru a asocia (orta de aschiere siMM;Yama)aki*B"+ analog a simulat geometric interactiunea dintre piesa delucru si scula,optimi)and vite)a de avans la ma5im M;;2ateva so(tare-ruricomerciale1e5*B%+3 2ADF2AM (olosesc simularea unui process pentru a optimi)avite)a de avans programata in 42So(tare-rurile comerciale care reali)ea)aprogramarea vite)ei de avans pentru vite)a constanta in programul 42 sunt deasemenea disponibile1e5*B0+3Modelele simple ba)ate pe MM; pot cau)a oeroare semni.cativa din cau)a materialului putin indepartat,in special in (re)areade mare vite)a a materialelor dure cu vite)a de avans mare si adancimi deaschiere miciKakino*B:,B<+ a ppre)entat o ordine secunda a raspunsuluimodelului de supra(ata*B$+,e5perimental aratand ca preci)ie mai buna inestimarea (ortei de aschiere in aschierea cu vite)a mare a otelului pre-calit



7iggra.c cu e.cienta masinii si durata de viata a sculei

2oe.cientii acestui model de process trebuie sa indice o prioritate ae5perimentelor din e5perimentele de aschiere sau din ba)a de dateModelulmecani)at al (ortei de aschiere generat in strunire,gaurire si (re)are au (oststudiate activeNudak*B!+ a (olosit un model mecani)ar neliniar propus deAltintas si Spence*B+ pentru a regal var(ul (ortei de aschiere,si a aratat camodelul de ba)a se aproprie de controlul per(ormant similar controlului deraspuns adaptiv=eramoto*B#+ a propus identi.carea pentru un model de process

mechanic,care este ba)at pe reglarea (ortei de aschiereSpence si Altintas*BB+ au(olosit modelul ba)at pe predictia (ortei de aschiere cu control a raspunsuluiadaptive,ca o in(ormative prioritara din procesul de (re)are sa poata . utili)atpentru a evita depasirile din cau)a intar)ierii temporale a controlului deraspunsSimilar,;ichards*%""+ combina controlul (ortei adaptive pe linie sioptimi)are vite)ei de avans din a(ara liniei ba)ata pe modelul mechanic propusde 7ussell*%"%+Am testat analog combinarea modelului ba)at pe programareavite)ei de avans si adaptarea raspunsului sau*%"0,%":+

#.# Problemele implementarii controlului de raspuns

In ciuda numeroaselor cercetarin in controlul raspunsului de process anali)at in

paragra(ul :%,impactul sau asupra industriei a (ost limitatUlsoy si Koren*!B+ in%BB: si /iang*%"+ in 0""< au venit cu observatii similar

Din opinia autorului,trei motive maore sunt,primul,di.cultatea de integraresistematica a controlerului de prelucrare in masinile unelte*%"+,al doilea,costulinstalarii sen)orilor siguri care sa monitori)e)e (ortele de aschiere,si altreilea,insu.cienta intelegere a operaorului asupra bene.ciilor instalarii unuicontrol al raspunsului in timp real2ontrolul vite)ei de avans in general necesitaca (orta de aschiere sa .e monitori)ata in continuuarantand siguranta estimarii(ara sen)ori se ba)ea)a pe curentul motorului este di.cila in implementaricomerciale,in special in (re)are1paragra(ul 03Sen)ori siguri ca cei pie)oelectrici

dinamometrici sunt considerate scumpi pentru u) general de multi producatori siutili)atori de masini unelte



2onsideram un alt motiv critic este acela ca multi utili)atori nu inteleg avataulpractice al instalarii unui controller de raspuns in timp real cu asa un e5tracostAvansul programat din a(ara liniei poate (urni)a suGcient control candmodelul de process este suGcient de prCcis1sectiunea :032ontrolul vite)ei deavans este clar avantaoasa in adaptabilitatea de a nemodela procesele de

prelucrareIn multe aplicatii practice,totusi,chiar sic el mai simplu M;; ba)at peprogramare vite)ei de avans ,implementat in multe so(tare-ruri 2AM,suprimaeGcient schimbarile (ortei de aschiereIn aceste ca)uri ,necesitatea instalariiunui control de raspuns nu este necesar

Acest paragra( pre)inta incercarea noastra sa propunem controlul de raspunspractice motivate sa monitori)am procesele de prelucrare*%"<,%"$+

> problema simpla cu programare vite)ei de avans la modelul de ba)a esteadaptibilitatea sa de(ectuoasa in schimbarile proceselor de prelucrare2el maiimportant schimb de process este,in opinia noastra,procesul de u)ura asculeiAm implementat controlul de raspuns ba)andu ne pe u)ura sculei7ig

arata compromisul dintre e.cienta masinii si durata de viata a sculeiIngeneral,marind indepartarea de material pentru a imbunatati e.cienta masinii deobicei scurtea)a durata de viata a masinii,crescand costul sculei,inseamna cae.cienta este sacri.ce de obicei pentru durata de viata a sculei8ractic locurilede prelucrare se mentin constant pe aceasta relatie,de e5emplu,in timpul deprelucrare pentru a aunge la termenul limitaAlt e5emplu este cand prelucrareaeste necesara sa .e .nali)ata utili)and o singura scula ,deseori (acuta pemasinile de decupare sau de indoiere8ropunerea noastra*%"<+ automat conducela procesare optimala sub cota data e5plicitand controlul duratei de viata asculeiSchema caracteri)ea)a urmatoarele'

%7orta de aschiere apare rapid din cau)a traiectoriei geometrice a sculei estesuprimata utili)and programarea vite)ei de avans pe modelul de ba)a*B:,B<+

07orta de aschiere este monitori)ata doar de punctele de veri.care aletraiectoriei sculei,setate tipic la cativa )eci de metri6stimarile utili)and sen)oriiiterni1pargra(ul 003 sunt mai sigure in aceste aplicatii

:In conceptual de control propus ilustrat in .g#,(orta de aschiere creste odata cuu)ura sculei,care control vi)e)a durabilitatea sculei (urni)and aschieri pentrudistantele date8ro.lul de vite)a de avans este actuali)at la .ecare punct deveri.care pentru a atinge tinta



7ig#concept al controlului durabilitatii sculei prin controlul (ortei de aschiere

In aplicatiile e5perimentale ,schema propusa de noi a (ost aplicata pentru acontura parallel traiectoria sculei aratat in .gB1a3*%"$+7igB1b3 arata punctele deveri.care> piesa duri.cata de otel1&IS SKD!%,;2$:3,este repetat prelucrara dine5terior spre interiorul traiectoriei pana cand scula se rupe sau apare suprau)uraIn (orta de aschiere la .ecare punt de veri.care aratat in .g%"1a3,pro.lul

vite)ei de avans a (ost modi.cata simplu rescriindu-I vite)a de avans la punctelede veri.care ca in .g %"1b3Acest control simplu al raspunsului e5tindedurabilitatea sculei pana la $" m-su.cient de aproape de tinta de !""m



.g Btraiectoria sculei si punctele de veridicare in e5perimente

7ig%";e)ultate e5peimentale presupuse pe controlul durabilitatii sculei*%"$+

$.Modi%carea traiectoriei sculei regland forta de aschiere

Adancimea de aschiere este considerate o variabila pentru reglarea (ortei deaschiere in aschiere sau in .nisarea supra(etelor1e5*%"+38articular in (re)are 0-0F0 sau tridimensional utili)and conturare paralela sau directii paralele intraiectoriile sculei,adancimea de aschiere este di.cil de modi.cat in process pe242Modi.cari in timp real ale traiectoriei au (ost testate in ?42 (araprogram@arhitectura de control*%"#,%"B+

Abordarea pur geometrica a acestei plani.care conventional a traseelor*%%"+,e5contur sau directive paralel compensata,inevitabil generea)a inatalnire variatade aschiere,a(ectand negative sarcina de aschiere si devierea sculei,(acandsupra(ata masinii geometrical neprecisa*%%%-%%:+,asa cum este sugerat in .gura%%



7ig%%Oariatia in intalnire a aschierii pentru di(erite trasee geometrice ale sculeiin 0D s(arsit de (re)arer-ra)a sculei, Pen-unghiul de intalnire ,s:distant sarita

Regland viteza de avans pentru a suprima variatia fortei de aschiere nu poate evita efficient

deteriorarea sculei cauzata la zonele de intalnire-o problema pe care reglarea vitezei avansului nu o

poate rezolva.Programarea vitezei de avans poate ridica alte problem critice –limitarea pe controlul

vitezei de avans in precizie pe CNC-uri comerciale.Adaptarea vitezei de avans de obicei este dificil de

aplicat pentru a termina un traseu,unde sunt zone aspre sau abrupt deterioreza suprafata finala.

monitorizarea si controlul fortelor de aschiere in procesele de prelucrare2

Documents