Общие положения
Выходным управляющим параметром при контроле в процессе обработки на внутришлифовальных станках может быть непосредственно размер обрабатываемой детали (прямой метод контроля), положение режущей кромки шлифовального круга (косвенный метод контроля) или одновременно размер обрабатываемой детали и положение режущей кромки шлифовального круга (комбинированный метод контроля). В некоторых случаях при комбинированном методе контроля учитывается положение не режущей кромки инструмента, а узлов станка, например бабки шлифовального круга.
Предпочтителен прямой метод контроля. Однако не исключены условия, при которых использование прямого метода контроля или невозможно, или значительно усложняет конструкцию прибора. Тогда применяют косвенный или комбинированный методы контроля.
Контроль прямым методом осуществляют двумя основными способами: жесткими калибрами и двухконтактными приборами.
Контроль жесткими калибрами при внутреннем шлифовании получил широкое распространение. Это объясняется простотой конструкции и удобством эксплуатации. Системы с жесткими калибрами нечувствительны к вибрациям и позволяют наиболее просто контролировать прерывистые поверхности. Так как незначительные изменения контролируемой величины преобразуются в значительные перемещения калибра, в качестве командного устройства используют обычные контактные или бесконтактные конечные выключатели. Контроль жесткими калибрами при патронной обработке обеспечивает получение деталей с допусками до 0,008 мм.
При обработке на жестких опорах большинство современных приборов строится на двух контактном методе измерения, обеспечивающем при сравнительной простоте конструкции высокую точность контроля. Однокоптактные приборы, применявшиеся до настоящего времени на желобошлифовальных и других станках, при допусках на обработку 0,04—0,05 мм также заменяют двухкоптактными приборами. При таких сравнительно грубых допусках одноконтактные приборы в силу присущих им погрешностей, обусловленных главным образом большой длиной измерительной цепи, не обеспечивают надежного получения размеров всех обрабатываемых деталей в пределах допуска.
Такая схема позволяет исключить погрешность, связанную с относительным смещением прибора и детали в направлении линии измерения, так как перемещения сопла и пятки направлены в одну сторону и рабочий зазор не изменится. Схемы с механическим суммированием применяют для контроля отверстий до 250 мм.
При контроле отверстий диаметром более 250 мм целесообразно применять приборы с двумя измерительными головками с пневматическим или электрическим суммированием.
Они удобны при обработке деталей широкого диапазона размеров на одном станке. При контроле на станке отверстий деталей в широком диапазоне размеров с частой переналадкой с одного размера па другой с гладкой и прерывистой поверхностями целесообразно использовать косвенный метод контроля.
В исходном положении стол со шлифовальной бабкой находится в крайнем правом положении. Блокирующее сопло открыто, измерительная позиция отведена назад. После начала шлифования оператор краном управления с помощью гидроцилиндра подводит позицию в положение «Измерение». При каждом двойном ходе шлифовальный круг примерно наполовину своей длины выходит из отверстия. Связанный со шпинделем шлифовального круга валик поворачивает рычаг, блокирующее сопло открывается, давление в правой полости клапана резко падает, и воздух от измерительного сопла поступает в правый сильфон пневмоэлектрического преобразователя. Рамка с контактом и стрелка преобразователя занимают положение, соответствующее величине зазора между шлифовальным кругом и измерительным соплом в данном цикле.
При ходе шлифовального круга вперед валик освобождает рычаг, который под действием пружины закрывает блокирующее сопло. Давление в правой полости клапана возрастает, срабатывает мембрана, закрывающая трубопровод соединения преобразователя с измерительным соплом. Рамка и, следовательно, стрелка датчика затормаживаются. Так повторяется на каждом двойном ходе шлифовального круга, пока не замкнется контакт преобразователя, настроенный на положение «Размер». В станок подается команда на прекращение цикла обработки. При использовании описанного способа активного контроля получают точность обработки отверстий 0,020—0,025 мм. Комбинированный метод может быть использован при контроле отверстий малого диаметра 5— 10 мм, когда практически невозможно разместить измерительные наконечники между поверхностями обрабатываемого отверстия и шлифовального круга и невозможен контроль с задней стороны шпинделя. По своим точностным характеристикам этот метод приближается к прямому методу контроля.
Метод заключается в том, что основной припуск снимают по реле времени, после чего шлифовальный круг отводится и в отверстие вводится пневматическая пробка. В зависимости от фактического размера детали в сильфоне устанавливается определенное давление, которое сохраняется в нем до конца обработки, поскольку канал, связывающий полость сильфона с пробкой, перекрывается электромагнитным клапаном. Одновременно фиксатором с бабкой шлифовального круга соединяется тяга, с которой связано дополнительное сопло. Остальная часть припуска снимается по результатам измерения перемещения шлифовальной бабки с помощью сопла. Предполагается, что оставшийся съем весьма незначителен и износ шлифовального круга не вносит существенной погрешности в измерение.
Комбинированный метод может быть использован при обработке алмазными кругами отверстий керамических и подобных им деталей. Место установки измерительного устройства на станке определяется условиями его работы и характером технологического процесса. От места установки измерительного устройства па станке во многом зависят его метрологическая схема, конструкция, удобство обслуживания и настройка.
Измерительные устройства на внутришлифовальных станках можно устанавливать на бабке изделия сзади, спереди или сверху; на станине сзади или спереди; на продольном столе шлифовальной бабки; за изделием в патроне или в шпинделе.
Установка измерительного устройства на бабке изделия позволяет контролировать цилиндрические и конические отверстия, так как при повороте бабки устройство перемещается вместе с ней, а также, в случае поперечной подачи, обеспечивает постоянное расположение измерительных наконечников в диаметральной плоскости без каких-либо конструктивных усложнений.
Расположение устройства сзади на бабке изделия или на станине станка обеспечивает удобный подход к зоне установки и обработки детали, а также улучшает условия управления станком, которые особенно важны при работе на универсальных станках, т. е. когда установка и снятие детали при обработке осуществляются вручную.
В случае особых требований к удобству переналадки и обслуживания измерительного устройства, а также при установке его на внутри- шлифовальных автоматах устройства могут быть установлены спереди на бабке изделия или на станине станка.
Установка сзади или спереди относительно оси изделия в значительной степени определяет длину измерительных или установочных рычагов. Их длина зависит от наружного диаметра контролируемого изделия и может быть рекомендована при контроле изделия с наружным диаметром не более 400 мм.
Наиболее целесообразная установка измерительного устройства на верхней плоскости бабки изделия станка. В этом случае меньше закрывается зона обработки, чем при установке спереди. Кроме того метрологическая и конструктивная схемы передающего механизма в этом случае более простые, так как установочные и измерительные рычаги проходят в непосредственной близости от диаметральной плоскости контролируемого изделия.
Установка измерительного устройства на продольном столе шлифовальной бабки целесообразна при обработке деталей больших размеров и при поперечной подаче бабки шлифовального круга. Меньше загромождается зона обработки, исключается механизм ввода, так как устройство перемещается вместе со столом станка и измерительные головки получаются с небольшой длиной измерительных рычагов. Но при такой установке устройства несколько увеличивается погрешность за счет прерывистости измерения и требуются специальные устройства для визуального контроля при условии ввода и вывода наконечников на каждом двойном ходе стола.
Размещение измерительного устройства за изделием в патроне или шпинделе пригодно для большинства типов станков, так как при этом полностью освобождается рабочая зона и возможно измерение достаточно малых отверстий.
Средства активного контроля при внутреннем шлифовании устанавливают как на станках без автоматической подачи, так и на автоматизированных станках. В первом случае изменение режима обработки и отключение станка при достижении заданного размера детали проводится оператором, пользующимся шкалой показывающего прибора. Во втором случае управление циклом работы станка осуществляется выдачей в схему управления станка дискретных электрических команд, а шкала имеет вспомогательное значение и служит в основном для настройки прибора.
В зависимости от цикла работы станка количество команд 2—4. При двух командах осущестиляется переключение черновой подачи на чистовую и обработка заканчивается по достижении заданного размера. Третья команда может быть использована для контроля съема при выхаживании после отключения чистовой подачи, а четвертая для контроля величины съема при выхаживании после черновой подачи. В большинстве случаев на внутришлифовильных станках используют трех- командные приборы.
В ряде случаев в схеме прибора предусматривают те или иные блокировки против ложных срабатываний команд. При контроле в процессе обработки деталей, имеющих глубокие желоба или бурты, для исключения поломки измерительных наконечников необходима блокировка на отвод прибора в случае несрабатывания арретирующего механизма. Такие блокировки можно осуществить с помощью специального канала пневматической системы, одного из контактов пневмоэлектрического преобразователя, конечных выключателей. В электрических схемах могут быть предусмотрены и другие блокировки в зависимости от типа прибора и технологического цикла обработки.
До начала измерения измерительные наконечники отведены от контролируемой поверхности толкателями арретира, действующего от воздухораспределителя, контакты пневмоэлектрического преобразователя замкнуты, включено реле, сигнальные лампы горят вполнакала.
В конце чернового шлифования по команде от управляющего контакта выключается воздухораспределителя и измерительные наконечники перемещаются до соприкосновения со шлифуемой поверхностью детали, при этом размыкающим контактом реле давления включается сигнальная лампа («Измерение»). После снятия чернового припуска размыкаются контакты пневмоэлектрического преобразователя, выключается реле и своим размыкающим контактом включает сигнальную лампу («Команда 1»), Одновременно на станок размыкающим контактом или замыкающим контактом реле подается команда на изменение режима обработки с черновой подачи на чистовую.
При достижении заданного размера замыкаются контакты пневмоэлектрического преобразователя, включается реле и замыкающим контактом включает сигнальную лампу («Команда 2»), а размыкающим контактом включает сигнальную лампу.
Одновременно на станок замыкающим контактом реле подается команда на окончание обработки, управляющий контакт замыкается, включается электромагнит воздухораспределителя, измерительные наконечники арретируются и измерительная головка отводится в исходное положение. Сигнальные лампы гаснут.
Подвод измерительной головки и отвод ее в исходное положение возможны лишь при нормальной работе пневматической системы арретирования, которая контролируется замыкающим контактом реле давления, выдающим в электросхему шлифовального автомата разрешение на подвод и отвод измерительной головки. В процессе наладки прибора имеется возможность разведения и сведения измерительных наконечников вручную выключателем арретирования при наладке.
При выключении электропитания отсчетно-командного устройства выключателем предусмотрена блокировка электросхемы станка от ложных команд («Команда 1») контактами. В случае отключения пневмопитания или падения давления сжатого воздуха ниже допустимого уровня срабатывает реле давления, реле включается и размыкающим контактом включает сигнальные лампы. Одновременно замыкающим контактом или размыкающим контактом реле на станок подается команда прекращения обработки.