Claims (10)
1. Стенд для исследования интеллектуальной системы адаптивного управления процессом резания на металлорежущих станках со шпиндельным узлом с активными магнитными подшипниками включает: базовую мехатронную структуру с системой числового программного управления (ЧПУ), включающей аппаратную платформу с технологически заданным программным обеспечением, и шпиндельным узлом с активными магнитными подшипниками, которые функционально являются передней и задней опорами его ротор-шпинделя; шпиндельный узел, конструктивно сформирован с возможностью размещения в концевых зонах его ротор-шпинделя и, соответственно, зонах расположения активных магнитных подшипников, контрольно-измерительных структур в виде двух пар бесконтактных датчиков пространственного положения оси ротор-шпинделя и, соответственно, зазора в активных магнитных подшипниках, которые, т.е., упомянутые структуры, устанавливаются в плоскостях, перпендикулярных оси вращения ротор-шпинделя шпиндельного узла парами, со смещением один относительно другого на 90° в окружном направлении в каждой паре и функционально являются средствами регистрации и передачи данных в упомянутую систему ЧПУ посредством аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразователей исследуемой интеллектуальной системы адаптивного управления процессом резания; а также средство нагружения ротор-шпинделя шпиндельного узла внешней нагрузкой, соответствующей рабочей нагрузке в реальных условиях эксплуатации шпиндельного узла отличающийся тем, что: на рабочем конце ротор-шпинделя закреплена инструментальная оправка, которая функционально является средством динамического нагружения ротор-шпинделя шпиндельного узла упомянутой внешней нагрузкой за счет восприятия ею действительных рабочих динамических нагрузок от инструмента в процессе реальной механической лезвийной обработки эталонного образца заготовки в реальном масштабе времени испытания вышеупомянутой интеллектуальной системы адаптивного управления процессом резания; корпусная сборочная единица шпиндельного узла оснащена средствами для размещения в зоне рабочего конца инструментальной оправки, а также, в зоне заднего конца ротор-шпинделя, двух пар дополнительных бесконтактных датчиков, функционально являющихся средствами регистрации и контроля пространственного положения конца инструментальной оправки, а значит - пространственного положения непосредственно инструмента, и заднего конца ротор-шпинделя, соответственно, коммутативно связанными через соответствующие преобразующие структуры исследуемой интеллектуальной системы адаптивного управления с программно-аппаратной платформой упомянутой системы ЧПУ; упомянутые средства, конструктивно выполнены с возможностью обеспечения установки упомянутых датчиков в каждой паре в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротор-шпинделя шпиндельного узла со смещением один относительно другого на 90° в окружном направлении; передняя опора шпиндельного узла выполнена в виде радиально-упорного активного магнитного подшипника; базовая мехатронная структура конструктивно организована на основе трехкоординатного металлорежущего станка особо высокой точности, т.е., класса точности С, с системой ЧПУ и вертикальным расположением оси ротор-шпинделя шпиндельного узла; упомянутый станок включает управляемые посредством системы ЧПУ вспомогательные функциональные системы, а также следующие основные конструктивные узлы: станину с плоской и V-образной направляющими, поверхности которых оснащены текстолитовым покрытием, а также имеют средства защиты от загрязнения в виде ленточной структуры со средством регулировки натяжения ленты; установленные на направляющих станины салазки стола-салазок с управляемым системой ЧПУ прецизионным приводом их перемещения, при этом, верхние направляющие салазок, предназначенные для установки стола, также оснащенного управляемым системой ЧПУ прецизионным приводом его перемещения, выполнены конструктивно идентично вышеописанным направляющим станины и также оснащены аналогичным средством защиты от загрязнения в виде ленточной структуры со средством регулировки натяжения ленты, которая, т.е., ленточная структура, конструктивно-пространственно организована с возможностью обеспечения регулировки натяга прижатия направляющих стола стола-салазок к ответным направляющим с текстолитовым покрытием салазок, за счет охвата упомянутой лентой роликов, смонтированных в салазках стола-салазок; вертикальную стойку с передними и задними направляющими и установленную на передних направляющих стойки шпиндельную бабку с управляемым системой ЧПУ прецизионным приводом ее перемещения, конструктивно включающую в себя коробку скоростей и шпиндельный узел, размещенный в конструктивной структуре средства для установки шпиндельного узла в шпиндельной бабке, при этом шпиндельная бабка оснащена уравновешивающими грузами, установленными с возможностью рабочего перемещения по задним направляющим стойки посредством регулируемых по длине гибких связей, концы которых закреплены на корпусе шпиндельной бабки и, соответственно, на уравновешивающих грузах, а задние направляющие стойки оснащены средством их защиты от загрязнения в виде пластинчатой телескопической структуры; кроме того, структура средства для установки шпиндельного узла в шпиндельной бабке конструктивно сформирована с возможностью установки на шпиндельной бабке как шпиндельного узла в виде типового механического шпиндельного узла, так и шпиндельного узла мехатронного типа, выполненного в виде электрошпинделя с активными магнитными подшипниками, оснащенного вышеупомянутами контрольно-измерительными структурами на основе соответствующих датчиков пространственного положения оси вращения его ротор-шпинделя.1. The test bench for the study of an intelligent adaptive control system for cutting processes on metal-cutting machines with a spindle unit with active magnetic bearings includes: a basic mechatronic structure with a numerical control system (CNC), including a hardware platform with technologically defined software, and a spindle unit with active magnetic bearings that are functionally the front and rear bearings of its rotor spindle; spindle assembly, structurally formed with the possibility of placement in the end zones of its rotor spindle and, accordingly, the areas of active magnetic bearings, control and measurement structures in the form of two pairs of proximity sensors of the spatial position of the axis of the rotor spindle and, accordingly, the gap in the active magnetic bearings which, i.e., the above-mentioned structures, are installed in planes perpendicular to the axis of rotation of the rotor-spindle of the spindle assembly in pairs, with a 90 ° offset from one another in the circumferential direction, in each pair and functionally are means of recording and transmitting data to the said CNC system by means of analog-digital and digital-to-analog converters of the intelligent system of adaptive control of the cutting process under study; as well as means for loading the rotor spindle of the spindle assembly with an external load corresponding to the working load under actual operating conditions of the spindle assembly, characterized in that: a tool holder is fixed to the working end of the rotor spindle, which is functionally a means of dynamically loading the rotor spindle of the spindle assembly with said external load due to the perception by her of actual working dynamic loads from the tool in the process of real mechanical blade processing of the reference real-time sample blanks of the aforementioned intelligent adaptive cutting process control system; the housing assembly unit of the spindle assembly is equipped with means for placing in the zone of the working end of the tool holder, as well as, in the area of the rear end of the rotor spindle, two pairs of additional proximity sensors, which are functionally recording and monitoring the spatial position of the end of the tool holder, and hence the spatial position directly of the tool, and the rear end of the rotor spindle, respectively, commutatively connected through the corresponding transforming structures studied uemoy intelligent adaptive control system with software and hardware platform of said CNC system; said means are structurally made with the possibility of installing said sensors in each pair in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor-spindle of the spindle assembly with a 90 ° offset from one another in the circumferential direction; the front support of the spindle unit is made in the form of an angular contact active magnetic bearing; the basic mechatronic structure is structurally organized on the basis of a three-coordinate cutting machine of particularly high accuracy, i.e., accuracy class C, with an CNC system and a vertical arrangement of the axis of the rotor-spindle of the spindle unit; the said machine includes auxiliary functional systems controlled by the CNC system, as well as the following main structural units: a bed with flat and V-shaped guides, the surfaces of which are equipped with a textolite coating, and also have pollution protection means in the form of a tape structure with means for adjusting the belt tension; mounted on the slide rails of the slide-table with a CNC-controlled system with a precision drive for their movement, while the upper slide rails, designed to set the table, also equipped with a CNC-controlled precision drive of its movement, are made structurally identical to the frame rails described above and are also equipped with a similar tool pollution protection in the form of a tape structure with a means of adjusting the tension of the tape, which, i.e., the tape structure, is structurally it is strangely arranged with the possibility of adjusting the interference fit of the guides of the table of the slide to the counter guides with a textolite coating of the slide, due to the coverage of the aforementioned tape of the rollers mounted in the slide of the table; a vertical rack with front and rear rails and a headstock mounted on the front rack guides with a CNC-controlled precision drive for moving it, structurally including a gearbox and a spindle unit located in the structural structure of the means for installing the spindle unit in the spindle head, while the headstock is equipped with balancing weights installed with the possibility of working movement along the rear rails of the rack by means of adjustable length ie flexible couplings, the ends of which are fixed to the body and headstock, respectively, on the balance weights, and rear rack rails are equipped with means of protection against pollution in the form of a telescopic plate structure; in addition, the structure of the means for installing the spindle assembly in the headstock is structurally formed with the possibility of installing both the spindle unit in the form of a typical mechanical spindle unit and the mechatronic type spindle unit made in the form of an electrospindle with active magnetic bearings equipped with the above-mentioned control measuring structures based on the corresponding sensors of the spatial position of the axis of rotation of its rotor-spindle.
2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что вышеупомянутые прецизионные приводы перемещения основных конструктивных узлов выполнены в виде передачи ходовой винт - гайка качения и оснащены электродвигателями.2. The stand according to claim 1, characterized in that the aforementioned precision drives for moving the main structural units are made in the form of a lead screw-rolling nut transmission and are equipped with electric motors.
3. Стенд по п. 2, отличающийся тем, что в качестве электродвигателей используются серводвигатели.3. The stand according to claim 2, characterized in that servomotors are used as electric motors.
4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые взаимоподвижные основные конструктивные узлы оснащены: средствами автоматического отключения их прецизионных приводов в крайних положениях; средствами автоматического аварийного отключения этих приводов; автоматическими средствами обеспечения выхода в референтную точку - то есть, в нулевую точку отсчета движения соответствующего узла; средствами для отсчета перемещения соответствующих узлов, выполненными в виде линейных преобразователей, коммутативно связанных с системой ЧПУ.4. The stand according to claim 1, characterized in that the said mutually movable main structural units are equipped with: means for automatically turning off their precision drives in extreme positions; means of automatic emergency shutdown of these drives; automatic means of providing access to the reference point - that is, to the zero reference point of the movement of the corresponding node; means for counting the movement of the respective nodes, made in the form of linear transducers, commutatively connected with the CNC system.
5. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что шпиндельный узел выполнен в виде электрошпинделя модели «IBAG 200 MA 40 К»5. The stand according to claim 1, characterized in that the spindle assembly is made in the form of an electrospindle of the model “IBAG 200 MA 40 K”
6. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что вышеупомянутые вспомогательные функциональные системы выполнены в виде: гидросистемы, функционально являющейся средством отжима инструмента в шпинделе, переключения диапазонов скоростей привода главного движения стенда, смазки коробки скоростей и подачи масла в систему централизованной периодической смазки; системы централизованной смазки, функционально являющейся средством периодической централизованной смазки: на стойке - подшипников ходового винта перемещения шпиндельной бабки; на станине - подшипников ходового винта перемещения салазок стола-салазок; на шпиндельной бабке - гайки ходового винта перемещения шпиндельной бабки по направляющим и обратных планок; на салазках стола-салазок - подшипников ходового винта перемещения стола, гайки ходового винта перемещения салазок, направляющих пары салазки-станина; на столе - гайки ходового винта перемещения стола, направляющих стол-салазки; системы пневмооборудования, функционально являющейся средством охлаждения шпиндельного узла;6. The stand according to claim 1, characterized in that the aforementioned auxiliary functional systems are made in the form of: a hydraulic system that is functionally a means of pressing the tool in the spindle, switching speed ranges of the drive of the main movement of the stand, lubricating the gearbox and supplying oil to the centralized periodic lubrication system; centralized lubrication system, which is functionally a means of periodic centralized lubrication: on the rack - bearings of the spindle head moving screw; on the bed - bearings of the lead screw for moving the slide of the table-slide; on the headstock - nuts of the spindle for moving the headstock along the guides and the back plates; on the slide of the table-slide - bearings of the lead screw for moving the table, the nut of the lead screw for moving the slide, guiding the pairs of the slide-bed; on the table - nuts for the screw for moving the table, guiding the table-slide; a pneumatic equipment system that is functionally a means of cooling the spindle unit;
7. Стенд по п. 6, отличающийся тем, что гидросистема выполнена в виде конструктивно и технологически взаимосвязанных: гидростанции, включающей: насос, фильтр, аккумулятор, реле давления, гидроблок с аппаратурой модульного типа; гидроаппаратуры, установленной на стенде; исполнительных органов в виде гидроцилиндра переключения скоростей и гидроцилиндра отжима инструмента.7. The stand according to claim 6, characterized in that the hydraulic system is made in the form of structurally and technologically interconnected: a hydraulic station, including: a pump, a filter, an accumulator, a pressure switch, a hydraulic unit with modular type equipment; hydraulic equipment installed on the stand; executive bodies in the form of a hydraulic cylinder for switching speeds and a hydraulic cylinder for spinning a tool.
8. Стенд по п. 7, отличающийся тем, что в гидросистеме использована гидростанция типа СВ-М5А-40-Н-1,1-3-6,3.8. The stand according to claim 7, characterized in that a hydraulic station of the type SV-M5A-40-N-1.1-3-6.3 is used in the hydraulic system.
9. Стенд по п. 6, отличающийся тем, что система централизованной смазки включает: распределитель; клапан редукционный; центральный питатель, в состав которого входит узел со штоком-индикатором, функционально являющийся средством контроля работы упомянутого питателя визуально и автоматически; микропереключатель; вторичные питатели, которые расположены на салазках, на столе, на стойке и на шпиндельной бабке.9. The stand according to claim 6, characterized in that the centralized lubrication system includes: a distributor; pressure reducing valve; a central feeder, which includes a unit with a rod indicator, which is functionally a means of monitoring the operation of the said feeder visually and automatically; micro switch; secondary feeders, which are located on the slide, on the table, on the rack and on the headstock.
10. Стенд по п. 6, отличающийся тем, что система пневмооборудования включает: компрессор с ресивером, станцию осушения и охлаждения воздуха, а также панель подготовки воздуха и пневмораспределители.10. The stand according to claim 6, characterized in that the pneumatic equipment system includes: a compressor with a receiver, a dehumidification and air cooling station, as well as an air preparation panel and pneumatic valves.