книги из ГПНТБ / Регулирование качества продукции средствами активного контроля

на чистовое шлифование. Таким образом, для повышения точности необходимо создать условия, при которых недостаточная величина припуска на обработку не будет вызывать изменения силовых де­

где К — коэффициент, зависящий от режущей способности шлифо­

Полученное выражение определяет условие, которое необходимо создать для устранения влияния колебаний припуска на точность положения режущей поверхности круга при окончании чернового шлифования, когда припуск недостаточен для достижения устано­ вившегося режима при обычном шлифовании. Данное равенство характеризует соотношение между у 0 и ^ч е р при оптимальном, т. е. установившемся процессе резания.

На рис. 40, б приведена экспериментальная зависимость между мощностью реле Nv, необходимой для достижения установившего­ ся процесса, и черновой подачей t4ev, при которых колебание при­ пусков практически не влияет на точность положения режущей по-

108

верхности круга в момент окончания чернового шлифования. При таких режимах шлифования силовые деформации при окончании чернового шлифования практически одинаковы.

Кривая построена следующим образом. После операции, пред­ шествующей шлифованию, было отобрано несколько колец с при­ пусками, которые при любых величинах черновых подач обеспечи­ вали шлифование в установившемся режиме. Для каждого кольца определялась мощность, соответствующая черновой подаче при установившемся режиме. Величины черновых подач отсчитывали

Д2 — колебания припусков

На рис. 41 приведены результаты экспериментальных исследо­ ваний влияния припусков на точность размеров колец при различ­ ных соотношениях между мощностью реле и черновыми подачами.

черновое шлифование производится в оптимальном (установившем-

109

ся) режиме (кривые / и 3), то колебание припусков на всем диапа­ зоне от 50 до 250 мкм практически мало сказывается на точности регулирования размеров. При этом величина поля рассеивания диаметров колец не превышает 6 мкм (без учета погрешностей, вызываемых износом правящего инструмента и колебанием раз­ меров базовой поверхности колец).

Как следует из графика (кривая 5), при оптимальном режиме кольца можно шлифовать без выхаживания. Шероховатость по­ верхностей не ухудшается, а поле рассеивания размеров колец весь­ ма невелико.

Таким образом, работая в оптимальном режиме, можно в зна­ чительной степени устранить влияние колебаний припусков на точ­ ность размеров колец. Кроме того, на станке 02СЗЗ (и других ана­ логичных станках) детали можно шлифовать без выхаживания, что позволяет повысить производительность процесса обработки.

На рис. 42 приведены принципиальные схемы измерений, позво­ ляющие повысить точность косвенных методов активного контроля.

На рис. 42, а показана схема измерения при помощи седлооб­ разного прибора. Поскольку база измерения совпадает с поверх­ ностью шлифуемой детали, такой метод устраняет влияние силовых

струмента). Однако в данном случае трудно выполнить угол приз­ мы, равным приблизительно 39°, при котором точность косвенного метода измерения теоретически равна точности прямого. Не удает­ ся также использовать и призму с углом 60°. В этих условиях целе­ сообразна такая конструкция прибора, которая обеспечила бы не­ зависимость результата измерения от угла призмы. Например, в изображенной на схеме рычажной передаче передаточное отно­ шение прибора независимо от угла призмы равно Ѵг.

На рис. 42, б и в изображены схемы контроля расстояния между кругами при бесцентровом шлифовании (соответственно контакт­ ным и бесконтактным методами, причем последний осуществляется пневматическим или гидравлическим способом). Такой косвенный метод измерения по точности приближается к прямому, поскольку размер детали определяется расстоянием между кругами. Несмотря на то, что в данном случае контролируется положение режущей поверхности шлифовального круга, прибор позволяет, кроме изно­ са круга, компенсировать также влияние тепловых и силовых де­ формаций станка.

При внутреннем шлифовании применяются двухконтактные мерительные устройства, контролирующие по схеме, изображенной на рис. 42, г. Однако при автоматическом внутреннем шлифова­ нии обычно используются круги большого диаметра. В этих усло­ виях единственно возможной точкой контакта прибора с обраба­ тываемой деталью является точка А, что особенно относится к от­ верстиям с малыми диаметрами. Однако при использовании од­ ноконтактного измерительного устройства с контактом в точке А

110

на точность контроля влияют силовые деформации обрабатывае­ мой детали.

случае в качестве базы измерения используется установочное коль­

автоматически компенсируется. На рис. 42, е и ж показаны схемы «плавающих» комбинированных устройств, одновременно контро­ лирующих положение режущей поверхности шлифовального круга и обрабатываемой поверхности. В первом случае положение ре­

отверстия при помощи трехконтактного прибора. Последний изме­ ряет высоту сегмента, и поэтому его точность ниже точности диамет­

и бесконтактный методы), которые можно использовать при круг­ лом наружном шлифовании. Кроме устранения влияния на точ­ ность обработки износа инструмента и силовых деформаций шли­ фуемых деталей, данные схемы измерения обладают существенным эксплуатационным достоинством: при снятии и установке детали измерительное устройство остается неподвижным. Благодаря это­ му значительно упрощается конструкция прибора. Особенно целесообразно использовать указанные методы при контроле де­ талей малых размеров, которые весьма трудно контролировать пря­ мым методом.

в том случае, когда поле рассеивания размеров шлифуемых дета­ лей достаточно мало, т. е. при высокой точности обработки. В этих условиях особенно необходимо использовать прямые методы конт­ роля.

112

§16. КОМПЕНСАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ П О Г Р Е Ш Н О С Т Е Й

ПР И П О Д Н А Л А Д К Е

Подналадка представляет собой одну из форм осуществления размерных обратных связей при обработке на металлорежущих станках. К подналадчикам относятся измерительные приборы, ко­ торые через цепь обратной связи вызывают изменение настройки металлорежущего станка или измерительного устройства, управ­ ляющего работой станка, когда значение контролируемого пара­ метра выходит за допустимые границы или отклоняется от задан­ ного значения. Подналадочные устройства применяются в основ­ ном при обработке на проход, в частности, при сквозном бесцент­ ровом шлифовании. Однако при сочетании с жесткими упорами или

Рис. 43. Принципиальная схема подналадочного устройства при сквоз­ ном бесцентровом шлифовании колец подшипников

средствами контроля в процессе обработки (например, с чувстви­ тельными упорами) подналадчики могут применяться и при врез­ ных процессах.

Рассмотрим некоторые примеры подналадочных систем.

На рис. 43 показана принципиальная схема подналадочного устройства при сквозном бесцентровом шлифовании колец подшип­ ников. После шлифования на проход кольца, двигаясь сплошным потоком, поступают на позицию измерения и контролируются с по­ мощью электроконтактного датчика /. По мере износа шлифоваль­ ного круга размеры колец постепенно увеличиваются и прибли­ жаются к верхней границе поля допуска. В некоторый момент за­ мыкается контакт датчика и по цепи обратной связи подается команда на подналадку.

Возникающий в датчике электрический импульс после усиления поступает в электромагнит, управляющий работой храпового меха­ низма 2. Храповое колесо и связанный с ним ходовой винт повора­ чиваются, и шлифовальная бабка перемещается (по стрелке) на величину подналадочного импульса. Размеры колец уменьшаются, и цикл подналадки начинается снова. В рассматриваемом случае

выходным параметром системы активного контроля является раз­ мер обработанной детали.

Как следует из рисунка, между позициями обработки и измере­ ния (в пределах отрезка А) находятся прошлифованные кольца. Размеры колец, расположенных в указанной зоне, в среднем боль­ ше размера кольца, вызвавшего подналадку. Для того чтобы коль­ ца не вызвали дополнительных подналадочных импульсов (после возникновения первого импульса), на время их прохождения дат­ чик должен быть обесточен при помощи реле времени. Время запаз­ дывания легко учесть соответствующим построением схемы на­ стройки.

Для наглядности принцип подналадки рассмотрен на примере ранее применявшегося подналадочного устройства. В настоящее

время для бесцентрового шлифования колец подшипников созда­ ются устройства, сочетающие в себе функции подналадки и раз­ браковки.

На рис. 44 приведена схема подналадчика, применяющегося на зубошлифовальном станке фирмы «Мааг». Станок работает по принципу обкатки. Два установленных под углом шлифовальных круга образуют зуб контура исходной рейки. С режущей поверх­ ностью круга периодически находится в контакте алмазный нако­ нечник, закрепленный на рычаге /. Контакт осуществляется в тот момент, когда связанный с рычагом выступ 2 входит в паз кулачка 3.

Если размерный износ круга превышает допустимую величину, то замыкается контакт 4, и возникающий при этом электрический импульс поступает в храповое устройство 5. Поворот храпового ко­ леса через дифференциальную гайку 6 передается на шпиндель 7, который перемещается в направлении, указанном стрелкой. По данным фирмы суммарная погрешность устройства не превыша­ ет 0,01 мм. В этой системе выходным параметром является поло­ жение режущей поверхности шлифовального круга.

, П 4

органов станка, а определяется разностью размеров соседних сту­ пеней жесткого упора и относительным смещением режущих кро­ мок резцов, установленных в головке. Таким образом, использова­ ние подвижных жестких упоров, ограничивающих перемещение бабок и суппортов станка, позволяет устранять влияние на точ­ ность подналадки порога чувствительности механизма привода исполнительных органов. В этом заключается характерная точнос­ тная особенность данных систем.

Подналадочные системы, как и системы контроля в процессе обработки, относятся к ациклическим. Ацикличность проявляется

Ів том, что период времени между двумя соседними подналадочными импульсами является величиной переменной.

Анализ точности подналадочных систем производится на основе метода скользящей средней *. Основное достоинство этого метода заключается в том, что он позволяет учитывать динамику процес­ сов получения размеров, а также разделять функциональные и собственно случайные погрешности, что особенно важно при анали­ зе точности подналадочных систем, поскольку они компенсируют г только систематические функциональные погрешности и не устра­ няют влияние собственно случайных. Скользящая средняя являет­ ся одной из характеристик случайных функций и случайных про­ цессов.

С точки зрения точности и принципа действия подналадочные системы можно классифицировать следующим образом:

подналадка по одной детали; по повторным импульсам;

по положению режущей кромки инструмента или режущей по­ верхности шлифовального круга;

по одному и двум настроечным (предельным) размерам; по положению центра группирования собственно случайных по­

грешностей; по среднему арифметическому или по медиане; следящие или самонастраивающиеся.

Несмотря на многообразие форм подналадки, структура погреш­ ностей всех подналадочных систем примерно одинакова. Д л я выяв­ ления этой структуры особенно эффективен метод скользящей средней.

Точность подналадочных систем анализируется главным обра­ зом применительно к шлифовальным операциям. Однако основные теоретические выводы в равной степени относятся и к другим опе­ рациям (токарным, фрезерным и т. д.).

Подналадка по одной детали. В качестве примера рассмотрим подналадку при наружной обработке, например, сквозном бес­ центровом шлифовании (см. рис. 43).

На графике (рис. 47, а) детали расположены в хронологической последовательности, т. е. в той последовательности, в которой они обрабатываются на станке, что является основной предпосылкой возможности использования метода скользящей средней.

* См. гл. и .

116

При построении графика условно принято, что функциональные погрешности обработки изменяются линейно и, следовательно, рас­ пределяются по закону равной вероятности. Подобное допущение примерно соответствует реальным условиям обработки на металло­ режущих станках.

и т. д. — ряд размеров последовательно обрабатываемых деталей; 3— услов­

теризующие вероятность появления активных размеров, т. е. размеров, спо­ собных вызывать подналадку

значений размерного износа режущего инструмента, тепловых и силовых деформаций технологической системы. Данный график отражает общую (среднюю) тенденцию изменения размеров. От­ клонения (флюктуации) размеров деталей от средней линии ха­ рактеризуют собственно случайные погрешности обработки. Эти отклонения являются следствием изменения тепловых и силовых деформаций технологической системы от одной детали к другой, а также износа режущего инструмента под влиянием непостоянст-

117