книги из ГПНТБ / Шульц, Е. Ф. Индуктивные приборы контроля размеров в машиностроении

2. СТЕНД И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПЛЕКСА

ПОГРЕШНОСТЕЙ п р и б о р о в а к т и в н о г о к о н т р о л я

В ДИНАМИЧЕСКИХ р е ж и м а х

При оценке точности работы приборов активного контроля на станке в цеховых условиях необходимо учи­ тывать действие следующих факторов: микро- и макрогеометрии шлифуемых деталей; скорости изме­ нения контролируемого размера детали; вибрации системы станок — деталь и температурной деформации детали в процессе шлифовки.

Исследовать действие каждого фактора на точность можно путем исключения действия остальных. Однако выполнить это условие на станке при шлифовке прак­ тически невозможно. Поэтому для определения влияния приведенных факторов на точность необходимо контро­ лировать характер действия каждого фактора в процес­ се рабочего цикла и изменять количественно их действие в процессе исследования. Эти условия можно воспро­ извести только на специальном стенде. Лучшим стендом, по-видимому, будет станок с прибором актив­

тан и изготовлен для исследования приборов активного контроля в цеховых условиях специальный стенд на базе круглошлифовального станка модели ЗА161.

Гидрокинематическая схема стенда представлена на рис. 76. На стенде можно шлифовать детали на автома­ тических циклах с различными величинами врезной подачи, изменяемой в процессе шлифовки по командам от исследуемого прибора. Стенд оборудован фотоэлек­ трическим устройством для реверсирования подачи шлифовального круга по команде от прибора активного контроля; прибором для контроля температуры поверх­ ности детали в процессе шлифовки; прибором, опреде­ ляющим время задержки шлифовального круга после выдачи команды на прекращение обработки и отвод шлифовального круга; прибором для определения не­ равномерности подачи шлифовальной бабки и прибо­ ром для определения вибраций измерительного устрой­ ства.

При шлифовке деталей на стенде с прибором активного контроля 1 рукояткой 6 включают быстрый подвод шлифовальной бабки 4, при этом ролики меха-

130

низма врезания упрутся в торцовый кулак 5. Дальней­ шее движение шлифовальной бабки (врезание) опреде­ ляется поворотом кулака 5, вращение которому сооб­ щается рейкой на поршне цилиндра врезания Ц1. Рейка поршня сцепляется с зубчатым венцом кулака. Кулак имеет винтовую поверхность с шагом 6 мм.

При подводе шлифовальной бабки нормально разомкнутый контакт конечного выключателя ВК1 включает фотоэлектрическое реле касания 2. Реле 2 сра­ батывая включает соленоид Эм2, который поворачивает ручку дросселя Др1 в положение «Ускоренный подвод». Шлифовальная бабка 4 при этом перемещается на ус­ коренной подаче, шлифовальный круг касается оправки, возникает искра, ФРК срабатывает и его исполнитель­ ное реле включает соленоид Эм2, ручка дросселя Др1 возвращается пружиной в положение «Черновая пода­ ча». Масло из нижней полости цилиндра Ц1 подается на слив через дроссель Др1, золотники Kl, К2, КЗ, К4, К5. В верхнюю полость цилиндра врезной подачи Ц1 поступает масло под давлением из главного цилиндра Ц2, при этом поршень цилиндра Ц1, перемещаясь, пово­ рачивает кулак 5, связанный со штоком главного ци­ линдра Ц2 шлифовальной бабки. Шлифовальная бабка начинает перемещаться с заданной скоростью, которая определяется скоростью поворота кулака 5. После сня­

круга. Устройство 3 срабатывает и замыкает цепь соле­ ноида Эм1, который переключает золотник Д7. Золот­ ник К1 направляет масло под давлением в нижнюю полость цилиндра Ц1, а из верхней полости на слив. Происходит изменение движения шлифовальной бабки (реверс). Шлифовальная бабка отходит от детали на той же подаче, на которой происходила перед этим шлифовка детали, т. е. осуществляется ускоренное выхаживание — шлифовка за счет упругой деформации системы СПИД с медленным отводом шлифовального круга. В процессе ускоренного выхаживания интенсив­ ность свечения пучка шлифовочных искр уменьшается. В определенный момент, когда свечение пучка искр уменьшается до установленной яркости, устройство 3

132

своим контактом разрывает цепь питания соленоида Эм1. Катушка соленоида Эм1 обесточивается, пружина возвращает золотник К1 в исходное положение, масло под давлением направляется в верхнюю полость ци­ линдра Ц1, а нижняя полость соединяется с магистра­ лью слива. Затем срабатывает соленоид ЭмЗ, который приводит в действие золотник К2. Поток масла идет на слив из нижней полости цилиндра Ц1 через дроссель Др2. Подача врезания замедляется, шлифовка оправки происходит на режиме «чистовой шлифовки». После снятия определенной части припуска на чистовой пода­ че размер оправки достигает установленного размера, измерительное устройство 1 подает соответствующий сигнал в аналоговой форме в электронный блок, кото­ рый преобразует его в дискретные сигналы (команды). Командное реле прибора активного контроля включает устройство 3. Последнее срабатывает и включает соле­ ноид Эм1, который переключает золотник К1. Золотник направляет масло под давлением в нижнюю полость цилиндра Ц1, а из верхней полости направляет на слив. Происходит реверсирование. Шлифовальная бабка отходит, свечение шлифовальных искр уменьшается, устройство 3 срабатывает и разрывает цепь питания соленоида Эм1. Золотник К1 переключается и изменяет направление масла: под давлением направляет в верх­ нюю полость, а нижнюю соединяет со сливом. Вклю­ чается соленоид Эм4 и золотником КЗ изменяет направ­ ление масла, идущего на слив из нижней полости

цилиндра Ц1.

Шлифовальная бабка перемещается вперед, начи­ нается шлифовка на первой доводочной подаче, так как из нижней полости масло идет на слив через дроссель ДрЗ, отрегулированный на более медленный слив. Сни­ мается следующая часть припуска, оправка достигает установленного размера, срабатывает командное реле прибора активного контроля и цикл повторяется. Включаются вторая и третья доводочные цикловые подачи. По достижении оправкой номинального размера прибор активного контроля выдает команду на пре­ кращение цикла шлифовки. Контакт командного реле прибора активного контроля замыкает цепь соленоида отвода Эм7. Соленоид Эм7, срабатывая, перемещает золотник Кб. Происходит быстрый отвод шлифовальной бабки.

133

В процессе шлифовки на стенде измеряется изме­ нение температуры поверхности детали. Схема устрой­ ства для измерения температуры поверхности детали показана на рис. 77. В качестве датчика температуры в устройстве применен германиевый транзистор. Это обусловлено тем, что у германиевых транзисторов изме­

0—40° С, подаются с делителя R1 — R4 с помощью пере­ ключателя Я. Начальное смещение на базе транзистора Т и границы диапазона измеряемых температур устанав­ ливаются с помощью переменных резисторов R5 и R7. Температура объекта, с которым имеет контакт датчик, определяется путем сложения показаний переключателя Я, имеющего шкалу с отметками 0, 10, 20, 30 и 40° С, с

делении 1,8° С, тогда температура измеряемой поверхно­

134

сти будет равна 20° С + 1,8° С = 21,8° С. Следовательно, рассмотренное устройство позволяет измерять темпера­ туру поверхности детали в пределах от 0 до 50° С с точ­ ностью до 0,1° С.

Датчик температуры (рис. 78) состоит из транзи­ стора 7, вмонтированного в корпус 10 и закрепленного крышкой 9. Для предохранения корпуса транзистора от истирания в процессе измерения температуры поверх­ ности детали установлен защитный колпачок 8. Уплот­ нение датчика осуществляется за счет резинового

пус датчика температуры. Конструкция кронштейна обеспечивает удобную установку датчика на контроли­ руемую поверхность детали и необходимое усилие контакта.

Время шлифовки после выдачи команды на прекра­ щение обработки на стенде определяется специальным фотоэлектрическим реле (рис. 79), которое совместно с электросекундомером позволяет фиксировать по искре запаздывание отвода шлифовального круга после выда­ чи прибором активного контроля команды на прекра-

135

щение процесса с точностью до 0,03 с. Измерительная цепь фотореле, состоящая из последовательно включен­ ных фотодиода ФД и резисторов R1 и R2, получает питание от промышленной сети. При изменении осве­ щенности фотодиода изменяется переменное напряже­ ние на резисторе R2 и соответственно постоянное напря­ жение на базе первого триода двухкаскадного усилите­

искра реле Р останется притянутым, контакт 1Р разомк­ нутым, а секундомер будет работать и отсчитывать вре­ мя. Как только процесс искрообразования прекратится, т. е. прекратится шлифовка, сопротивление фотодиода ФД увеличится, а входное напряжение на триоде Т1 уменьшится. В результате контакт 1Р замкнет катушку электросекундомера и остановит его. Время запаздыва­ ния отсчитывается по шкале с ценой деления 0,01 с. Чув­ ствительность фотореле не ниже 25 мВ. Сигнал такой ве­ личины получается при прекращении искры на режиме выхаживания.

136

Фотодатчик (рис. 80) состоит из цилиндрического корпуса 6, в котором установлен фотодиод 2, двух изо­ лирующих колец 4 я 5, прозрачной крышки 1. Для герметизации внутренней полости датчика установлены резиновое кольцо 3 и резиновый конус 7. Датчик крепят на станке непосредственно за корпус так, чтобы про­ зрачная крышка была направлена на зону образования искр. Расстояние датчика от зоны образования искр не должно превышать 50 мм.

Скорость перемещения шлифовальной бабки в про­ цессе шлифовки детали на автоматическом ступенчатом

Р и с . 80. Ф о т о д а т ч и к

цикле изменяется в соответствии с заданной програм­ мой. Если скорость перемещения шлифовальной бабки, которая определяется величиной поперечной подачи шлифовального круга в минуту, достигает критической или становится меньше ее, то шлифовальная бабка на­ чинает перемещаться скачками, величина которых

A F

( 1- 2)

К

где ДЕ— разность сил трения покоя и движения; К — жесткость упругой системы.

Наибольшее значение скачка соответствует весьма малым перемещениям при незатухающем процессе.

Для экспериментального определения критической скорости перемещения шлифовальной бабки, т. е. опре­ деления наименьшей возможной поперечной подачи без заметных скачков, и порога для целесообразного пере­ хода на процесс шлифовки за счет упругих отжатий системы СПИД (выхаживания), а также величины возможной погрешности контроля за счет скачкообраз­ ного съема припуска со шлифуемой детали, на стенде установлено устройство для контроля неравномерности подачи шлифовальной бабки. Устройство состоит из штанги, закрепленной на станине, и кронштейна, на котором монтируются приборы для измерения с необхо­

137

димой точностью линейных перемещений шлифовальной бабки. При определении характера перемещения шли­ фовальной бабки измерительный наконечник прибора опирается на специальную площадку, закрепленную на шлифовальной бабке.

. Для исследования процесса влияния вибраций на точность работы приборов активного контроля применен электродинамический датчик. Для регистрации и записи вибраций датчик подключается через дифференцирую­ щую цепочку, а при необходимости — через усилитель к шлейфовому осциллографу.

Шлифовка партии оправок на автоматическом цикле с различными режимами шлифовки дает наиболее достоверный результат о возможной достижимой точ­ ности обработки с применением данного прибора актив­ ного контроля. Однако определить факторы, влияющие на точность прибора активного контроля, таким мето­ дом — сложная и трудоемкая задача. Поэтому иссле­ дование точности работы приборов, как правило, про­ изводят на специальных стендах. Наиболее удачной конструкцией стенда для динамических испытаний при­ боров активного контроля, которые применяют в настоя­

1 : 50 или 1 : 100 в зависимости от точности и проверяе­ мого прибора. Скорость продольного перемещения под­ бирается так, чтобы изменение контролируемого диа­ метра конуса соответствовало изменению размера де­ тали при шлифовке. При этом результаты исследования

имитирующих изменение текущего размера шлифуемых деталей, применяется набор образцовых колец или две раздвигающиеся вращающиеся оправки.

Основным недостатком приведенных стендов являет­ ся то, что они не отражают действительный процесс изменения текущего размера детали при шлифовке, т. е. не позволяют определить влияние на точность таких факторов, как изменение характера макро- и микрогео­ метрии контролируемых деталей в процессе обработки.

138

Это снижает достоверность результатов точностного исследования приборов активного контроля.

В разработанном авторами устройстве для точност­ ных динамических исследований в качестве элементов, имитирующих изменение текущего размера шлифуемой детали, применяются тонкостенные кольца с заданной макро- и микрогеометрией наружной поверхности, размер которых изменяется за счет упругого деформи­ рования их. Деформируют кольца путем их перемеще-

изготовлены из различных сталей с различной термо­ обработкой, а также из других металлов. Применение такого устройства позволяет максимально приблизиться к реальному процессу измерения текущего размера детали в процессе шлифовки и намного повысить опера­ тивность проведения исследований.

Конструктивная схема указанного устройства пред­ ставлена на рис. 81, а. Устройство содержит оправку 4, кольцо-имитатор 6, опорную шайбу 7, цилиндрическую

139