книги из ГПНТБ / Регулирование качества продукции средствами активного контроля

контроля к круглошлифовальным станкам. Команда на установку прибора активного контроля (измерительной скобы) в позицию про­ верки может быть совмещена с командой на автоматическую прав­

ку шлифовального круга.

мыкаться при прохождении сечений образцовой детали 3, соответст­ вующих предельным размерам. Настройка этих контактов произво­ дится так, что при вращении образцовой детали 3 в правильно на­ строенной скобе последовательно образуются сигналы, соответст­ вующие предельным размерам. При неправильной настройке прибо­ ра один из контактов не замыкается, и электросхема устройства по­ дает команду на подналадку.

Самонастраивающееся устройство, предложенное Л. Н. Ворон­ цовым и А. И. Набережных (МВТУ), принципиально не отличается от описанного выше устройства фирмы «Джон-Шипман». Кроме того, автоматическая поднастройка, реализованная в устройстве «Джон-Шипман», осуществляется в нормальных метрологических условиях.

§35. САМОНАСТРАИВАЮЩИЕСЯ СИСТЕМЫ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ

КО М П Е Н С А Ц И Е Й ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ

За последние годы все большее внимание работников промыш­ ленности уделяется вопросу температурных погрешностей измере­ ния изделий. Повышенная точность изготовления, большие размеры деталей, внедрение контроля в процессе обработки — все это в зна-

278

чительной степени увеличило удельный вес погрешностей, вызы­ ваемых нарушением температурного режима измерений, среди комплекса погрешностей, характеризующего точность измерения размерных параметров деталей.

Если рассмотреть, например, совместно допуск на изготовление колец подшипников классов А, С и CA и расчетную величину тем­ пературного расширения колец, вычисленную по известному соот­ ношению

температурная погрешность перекрывает поле допуска уже с раз­ мера колец 100 мм.

обрабатываемой детали, в результате чего после ее остывания поле рассеивания размеров увеличивается по сравнению с полем рас­ сеивания размеров деталей непосредственно после обработки. Ве­ личина случайных температурных деформаций может быть весьма существенна и достигать 40—60% общей случайной погрешности обработки.

При обработке деталей с управляющим контролем погрешности от температурных деформаций станка и инструмента практически исключаются; температура охлаждающей жидкости при централи­ зованной системе охлаждения меняется незначительно (1—2° С в смену), а при индивидуальной системе может быть легко стабили­ зирована в пределах 1°С. Температурные деформации управляю­ щего прибора также практически исключаются, во-первых, за счет постоянной температуры охлаждающей жидкости, омывающей прибор, и, во-вторых, за счет изготовления деталей прибора, темпе­ ратурная деформация которых не влияет на его показания, из ма­ териала с малым коэффициентом линейного расширения, например, из инвара.

Таким образом, для компенсации температурной погрешности при обработке необходимо знать температурную деформацию де­ тали, которая зависит от температуры окружающего воздуха (на­ чальная температура детали), температуры охлаждающей жидко­ сти, режимов обработки, припуска на обработку и свойств мате­ риала обрабатываемой детали.

279

ОКБ МСиИП предложена схема и разработаны конструкции устройств для компенсации в процессе обработки как случайных, так и систематических температурных погрешностей. Но во многих случаях достаточно учитывать усредненную температурную дефор­ мацию обрабатываемых деталей, полученную опытным или расчет­ ным путем.

Для получения величины средней температурной деформации опытным путем необходимо произвести обработку партии деталей 50—100 шт. и найти разницу между средним размером партии, по­ лученным при измерении деталей сразу после обработки, и средним размером, полученным при измерении деталей после выдержки от 2—3 ч до суток в зависимости от массы детали. Зная температуру окружающего воздуха, можно вычислить поправку на размер обра­

Кроме того, такой метод не выявляет сущность самого технологиче­

280

в непосредственной близости от обрабатываемого диаметра. Воз­ можность осуществления предложенной самонастраивающейся системы подтверждается теоретическими и экспериментальными исследованиями. Если обозначить внутренний радиус кольца а,

номерно по всему сечению и между температурой наружного и внут­ реннего диаметра будет какой-то перепад At.

при перепаде температур на обрабатываемой и необрабатываемой поверхностях кольца, имеет незначительную величину, и им можно

Таким образом, при передаче корректирующего сигнала по ре­ зультатам измерения температурных деформаций необрабатывае­ мого внутреннего диаметра должен быть учтен коэффициент про­ порциональности, равный отношению радиусов или диаметров кольца.

При обработке нежестких деталей типа колец следует учитывать колебания силовых деформаций детали, которые могут вносить существенную погрешность в результаты измерения. Для исключе­ ния этой погрешности необходимо, чтобы линия измерения совпа­ дала с направлением наименьшей деформации детали, в котором

281

в случае обработки внутреннего кольца железнодорожного подшип­ ника на бесцентрово-шлифовальном станке в пределах ±6° вносит незначительную ошибку порядка 0,3 мкм.

Самонастраивающаяся система управляющего контроля, постро­ енная на рассмотренном выше принципе, была осуществлена в ОКБ для процесса бесцентрового шлифования наружного диаметра внутренних колец железнодорожных подшипников [156]. Схема этой системы показана на рис. 117. Основной контур состоит из двух­ контактного пневматического прибора 5 и сильфонов 10 и 12 пневмоэлектрического преобразователя 8.

Компенсационный контур представляет собой крестообразный пневматический калибр 9 с сильфонами 13 и 14 того же пневмоэлектрического преобразователя.

Для исключения влияния колебания силовых деформаций коль­ ца прибор повернут на 35° относительно вертикальной оси так, что­ бы линия измерения была близка к направлению наименьшей де­

ного кольца. Установленное давление в сильфоне 14 перекрывается клапаном 7 и сохраняется на всем цикле обработки одной детали. Поскольку моменты, создаваемые в сильфонах 13 и 14 относитель­ но оси поворота 11 рычага преобразователя, действуют навстречу друг другу, то вначале шлифования никакого компенсирующего пе­ ремещения рычага не будет.

В процессе обработки в зависимости от температуры детали внутренний диаметр кольца будет уменьшаться или увеличиваться и давление рі в сильфоне 13 будет соответственно изменяться, скла­ дываясь или вычитаясь с измерительным давлением в сильфоне 12, определяемым размером обрабатываемого диаметра. Внесение компенсирующей поправки производится с учетом разницы в раз­ мерах наружного и внутреннего диаметров кольца за счет соот­ ветствующего передаточного отношения основной и компенсацион­ ной систем. При этом принято, что температурная деформация

и пятка, а также крест калибра изготовляются из инвара или друго­ го материала, имеющего малый коэффициент линейного расшире­ ния.

На использовании описанного выше принципа спроектирован прибор мод. ОКБ-1698 к карусельно-шлифовальному станку для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических

282

н на отвод шлифовального круга по достижении заданного размера

Рис. 118. Самонастраивающаяся система ОКБ-1698 к карусельно-шли- фовальному станку

Принципиальная схема прибора показана на рис. 118. Диаметр об­

284

/ и //, они растягиваются и поворачивают по часовой стрелке ры­

испытывает тепловых деформаций относительно его состояния при температуре перед началом обработки, которая учитывается при настройке прибора. В случае температурных деформаций кольца зазоры между торцами сопел и винтов в компенсационных голов­ ках увеличиваются или уменьшаются и соответственно меняется давление в сильфонах / / / и IV. Но при этом однозначно изменяются зазоры между соплами и пятками в измерительных головках, дав­ ление в сильфонах I и II изменяется на ту же величину, что и в силь­

тель не реагирует на изменение размеров кольца от тепловых де­ формаций, а реагирует только на изменение размера кольца в ре­ зультате его обработки. При обработке внутреннего диаметра го­ ловки переставляются так, чтобы обрабатываемый диаметр контро­ лировался измерительными головками, а с наружным необрабаты­ ваемым диаметром контактировали компенсационные головки.

Для исключения влияния на показания прибора некруглости формы необрабатываемой поверхности, по которой ведется ком­ пенсация, головки 7 и S вращаются вместе с деталью и контроли­ руют изменение размера в двух точках по диаметру. Погрешность измерения вследствие тепловых деформаций самого прибора значи­ тельно уменьшается применением для деталей, входящих в изме­ рительную цепь, материала с малым коэффициентом линейного рас­ ширения, например,суперинвара.

В Германской Демократической Республике также разработано устройство, позволяющее при контроле в процессе обработки ком­ пенсировать систематическую и случайную составляющие темпера­ турной погрешности.

На рис. 119 показано три варианта схем такого устройства. Из­ мерительная система (рис. 119,а), следящая за обрабатываемым размером, состоит из передающего механизма /, измерительного сопла 11 и входного сопла 8. В компенсационную систему входят передающий механизм 2, измерительное сопло 3, входное сопло 7,

285

286

Прибор для контроля в процессе обработки с компенсацией температурных погрешностей мод. БВ-4041А построен на принципе сравнения температуры обрабатываемой детали и прибора и авто­ матического внесения поправки в настройку последнего [40]. Он предназначен для контроля изделий диаметром 200—400 мм, при обработке которых температурные деформации имеют существен­ ное значение. Измерение размера основано на пневматическом ме-

Рис. 120. Устройство БВ-4041А с температурной компенса­ цией

компенсационного устройства.

Термосопротивление 6, измеряющее температуру скобы, встраи­ вается непосредственно в каретку прибора. Измерение температуры детали производится термосопротивлением 5, которое контактирует с торцом обрабатываемой детали вблизи зоны обработки. Таким образом измеряется усредненная температура изделия, по которой

287