Средства активного контроля для круглошлифовальных станков

На круглошлифовальиых центровых станках наиболее широкое распространение получили устройства для контроля наружного диаметра обрабатываемой детали. Реже применяют устройства для контроля положения шлифуемого торца, расстояния между торцами или для установки стола с деталью в определенное положение относительно шлифовального круга по ее торцу.

Для измерения диаметра используют ряд схем, которые различают по количеству измерительных и базовых наконечников, соприкасающихся с обрабатываемой поверхностью. В устройствах, работающих по трех контактной схеме, скоба снабжена жестко связанными с ней измерительным и базовым наконечниками, опирающимися на обрабатываемую поверхность и обеспечивающими строго определенное взаимное расположение оси обрабатываемой детали и скобы.

Второй измерительный наконечник связан со стержнем, который может перемещаться относительно скобы. Изменение размера обрабатываемой детали воспринимается отсчетным устройством или чувствительным элементом этого устройства (индуктивным датчиком, выходным соплом и т. д.), жестко связанным со скобой.

В большинстве случаев скобу специальным устройством закрепляют на кожухе шлифовального круга. Это удобно при установке и съеме детали, так как бабка шлифовального круга отводится от детали на значительное расстояние. Такое закрепление удобно также при шлифовании одним кругом последовательно нескольких шеек обрабатываемой детали.

В случае шлифования с продольной подачей устройство для установки скобы закрепляют на столе станка или на передней (задней) бабке, чтобы исключить относительное перемещение скобы и детали вдоль ее оси, влияющее на точность измерения. В этом случае измеряют диаметр обрабатываемой детали в одном сечении вдоль ее оси. Конструкция устройства для установки трехконтактной скобы на станке обеспечивает необходимую степень свободы для ее самоустановки на поверхности детали благодаря наличию шарниров. Наконечники к поверхности детали прижимают грузом или специальной пружиной.

При контроле деталей больших размеров и особенно таких деталей, обработка которых ведется в люнетах, применяют измерительные устройства с призмой («наездники»).

Существующие устройства с призмой строят по двум различным измерительным схемам. Существенным недостатком этой схемы является то, что передаточное отношение к отклонениям от правильной геометрической формы (овальность, огранка) оказывается значительно большим, чем к изменению диаметра вала. Поэтому при величине овальности, например, равной полю допуска на диаметр, практически невозможно вести точный контроль обрабатываемого диаметра без применения усредняющих или вычислительных устройств.

Таким образом, при контроле деталей с правильной цилиндрической формой и с овальностью и предельные размеры которых соответствуют одному и тому же допуску, перемещения измерительного стержня головки от первоначального настроечного положения для этих двух групп деталей будут различны.

Передаточное отношение такой схемы к овальности, огранке практически равно передаточному отношению при измерении диаметра вала. Поэтому эта схема обладает более высокими метрологическими данными.

В случае контроля длинных деталей, обрабатываемых с продольной подачей, или деталей с несколькими обрабатываемыми шейками измерительные устройства типа «наездники» обычно крепят к кожуху шлифовального круга. При этом измерительное устройство будет непрерывно вести контроль по всей шлифуемой длине детали.

В других случаях устройства крепят к столу станка или к передней бабке станка.

К преимуществам трехконтактной схемы следует отнести независимость показаний измерительного устройства от изменения взаимного положения обрабатываемой детали и узлов станка, так как измерительные устройства базируются непосредственно на измеряемой поверхности.

Схема позволяет использовать в качестве отсчетных устройств сравнительно простые измерительные головки и индикаторы с механической передачей, так как конструкция скобы (призмы) позволяет без особых затруднений вынести эти головки из зоны обработки для исключения загрязнения и для удобства отсчета показаний.

К недостаткам схемы следует отнести трудность автоматизации ввода измерительной скобы в рабочее положение и ее вывод, необходимость в значительном ходе при вводе и выводе скобы для установки и съема обрабатываемых деталей на станке, затруднения в обработке с продольной подачей при обычном закреплении скобы на кожухе шлифовального круга.

В устройствах, работающих по двухконтактной схеме, измерительные наконечники закреплены на каретках, позволяющих наконечникам следить за изменением обрабатываемого размера детали. С одной из кареток связано отсчетное устройство или чувствительный элемент этого устройства, а с другой кареткой — упор.

При такой схеме случайные перемещения детали по линии измерения, вызванные силами резания или тепловыми явлениями, не влияют на результаты контроля. Влияние перемещений детали перпендикулярно линии измерения в значительной степени устраняется за счет параллельности измерительных наконечников. Двухконтактные скобы с помощью подводящего устройства обычно крепят на столе станка и с помощью этих скоб контролируют деталь в одном сечении. Прямолинейная траектория ввода и вывода устройства позволяет наиболее просто их автоматизировать.

Двухконтактные измерительные схемы получили наибольшее распространение на автоматизированных станках.

При одноконтактной схеме измерений отсчетное устройство или его чувствительный элемент закрепляют обычно на столе станка и измеряют расстояние обрабатываемой поверхности детали от поверхности стола. Полагая, что высота центров в процессе обработки постоянна, можно считать, что измеряется радиус детали.

Одноконтактная схема проста по конструкции, нет необходимости в вводе и выводе измерительного устройства, и отсутствуют помехи при установке и съеме обрабатываемых деталей.

Недостатки этой схемы следующие. В измерительную цепь входят узлы станка (стол, задняя и передняя бабки и т. д.), и на точности показаний полностью сказываются силовые и температурные деформации этих узлов. Кроме того, на отсчетиое устройство воздействует половина величины изменения диаметра, что также снижает точность измерения.

При достаточно стабильных режимах обработки применение одно- контактной схемы позволяет получать детали 2-го класса точности.