Средства активного контроля для бесцентровошлифовальных станков
Активный контроль при обработке деталей на бесцентрово-шлифоваль- ных станках в настоящее время практически осуществляется двумя основными способами: контроль деталей после обработки с выдачей команды на подналадку станка (подналадчики) и контроль деталей в процессе обработки с выдачей команды на прекращение обработки при достижении заранее установленного размера детали.
Первый способ контроля используется главным образом при обработке деталей на проход, второй — при обработке деталей врезанием. Подналадчики применяют при обработке деталей врезанием в тех случаях, когда конструктивно нельзя контролировать в процессе обработки (загруженная зона обработки, малые габаритные размеры или сложная конфигурация обрабатываемой детали и т. п.).
Обрабатываемая деталь 1 после выхода из зоны обработки при шлифовании на проход или выгрузке с помощью специального устройства при обработке врезанием подается на позицию измерения подладчика. По мере износа шлифовального круга размеры деталей постепенно увеличиваются и приближаются к верхней границе поля допуска. Когда размеры деталей достигают установленной границы подналадки, замыкается контакт преобразователя и электрический сигнал поступает в электромагнит, управляющий работой храпового механизма. Храповое колесо и связанный с ним ходовой винт поворачиваются, и шлифовальная бабка перемещается (по стрелке) на величину подналадочного импульса. В случае обработки врезанием на величину импульса смещается упор, ограничивающий ход шлифовальной бабки. Размеры деталей уменьшаются, и цикл подналадки начинается сиова.
С точки зрения точности и принципа действия подналадчики можно классифицировать: подналадка по одной детали; по повторным импульсам; по положению режущей поверхности шлифовального круга; по одному или двум настроечным (предельным) размерам; по положению центра группирования случайных погрешностей (по среднему арифметическому, по медиане).
Величину случайных погрешностей определяют теоретически при разработке подналадочной системы, а затем уточняют при испытаниях. На основании полученных данных корректируют положение начальной наладки станка и настройки команды на подналадку. Смещение усредненных значений размеров деталей характеризуется линией. Кривая— суммарное распределение погрешностей размеров.
Процесс подналадки осуществляется следующим образом. По мере износа инструмента и тепловых деформаций технологической системы центр группирования размеров обрабатываемых деталей перемещается размера какой-либо детали за линию настройки преобразователь срабатывает и возникает подналадочный импульс, в результате которого исполнительный орган станка перемещается на величину А. Центр группирования размеров смещается вниз на эту же величину, затем перемещается по направлению к линии настройки снова до появления детали с размером, при котором датчик срабатывает, и т. д. В современных бесцентрово-шлифовальных автоматах минимальная величина подналадочного импульса составляет 1—2 мкм.
Для исключения выдачи ложной подналадочиой команды из-за грубых ошибок измерения, связанных с отказом элементов измерительной системы, попадания шлама или абразивных зерен на измерительные наконечники и т. п. команда на подналадку выдается не по первой детали с предельным размером, а только в случае последовательного прохождения нескольких деталей с предельным размером.
Для подсчета деталей с подачей команды на подналадку применяют или релейную счетную схему, или реле счета импульсов, или схему с реле времени. Если при незаконченном счете (подряд) размер очередной детали находится в допустимых пределах, то цепь счета сбрасывается в исходное положение и счет начинается сначала при поступлении новой детали с предельным размером.
Опыт показывает, что вероятность грубых ошибок в момент выдачи команды на подналадку настолько мала, что в большинстве случаев не имеет смысла усложнять схему подналадчика. Более целесообразно предусматривать блокировочные команды прн выходе детали ва нижнюю или верхнюю границы поля допуска (нет припуска, ложная йодналадка, двойная подналадка, отказ подналадки и т. п.).
Важное значение для работы стайка с подналадчиком имеет его расположение относительно зоны обработки. При использовании в под- наладчнке электроконтактных преобразователей, на точность и надежность работы которых оказывают значительное влияние вибрации, подналадчики располагают на некотором удалении от зоны обработки и монтируют на собственной станине. Такое расположение подналадчика занимает значительную площадь и неудобно тем, что при обработке на проход между зоной обработки и зоной измерения имеется значительное количество деталей, что требует усложнения схемы подналадчика в связи с необходимостью задержки сигнала на подналадку с момента его подачи до момента прохождения всех деталей, находящихся в это время между станком и подналадчиком.
В случае выполнения подналадчиком только функции подналадки (без сортировки) наиболее просто и удобно крепить измерительную позицию подналадчика к станине стайка на специальном кронштейне. Количество деталей между зоной обработки и измерения уменьшается, что обеспечивает более сопоставимый температурный режим.
Наиболее простым, универсальным и практически исключающим разницу температур между обрабатываемой и контролируемой деталями является подналадчик, расположенный непосредственно на выходе изделия из зоны обработки. Подналадчик можно крепить на суппорте ножа, а нож использовать как измерительную базу. В настоящее время такие подналадчики могут быть испольйованы при обработке деталей с допусками 0,010—0,015 мм.
С целью повышения точности обработки используют приборы активного контроля в процессе обработки с компенсацией температурных погрешностей.
В процессе обработки изменение внешних условий (температуры охлаждающей жидкости и воздуха, режущей способности круга, припуска на обработку и т. п.) вызывает различный нагрев обрабатываемой детали, и после их остывания поле рассеивания размеров увеличивается по сравнению с полем рассеивания непосредственно после обработки. Величина случайных температурных деформаций может достигать 40—50% от общей случайной погрешности обработки.
При контроле деталей в процессе обработки погрешности от температурных деформаций станка и инструмента практически исключаются, температура охлаждающей жидкости при централизованной системе охлаждения меняется незначительно (1—2° С в смену), а при индивидуальной системе может быть стабилизирована в пределах 1° С, температурные деформации управляющего прибора также могут быть практически исключены за счет постоянной температуры охлаждающей жидкости и за счет изготовления деталей прибора из материала с малым коэффициентом линейного расширения, например из инвара.
Для компенсации температурной погрешности при обработке необходимо знать (учитывать) температуру или температурную деформацию детали, которая зависит от окружающей среды (начальная температура детали), охлаждающей жидкости, режимов обработки, припуска на обработку и свойств материала обрабатываемой детали.
Рассматривая температурную деформацию деталей в процессе обработки, можно выделить постоянную составляющую (систематическая погрешность) и переменную составляющую (случайную погрешность). Систематическую погрешность компенсируют путем предварительного смещения настройки прибора, но для этого необходимо заранее определить опытным путем среднюю величину температурной деформации обрабатываемых деталей.
Для получения величины средней температурной деформации опытным путем необходимо произвести обработку партии деталей 50—100 шт. и найти разницу между средним размером партии, полученным 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 обрабатываемых деталей, приведенную к нормальной температуре (20° С).
Компенсация случайной составляющей температурной погрешности не может осуществляться предварительным смещением настройки измерительного прибора. В этом случае необходима непрерывная информация об изменении температуры или температурной деформации обрабатываемой детали, и по результатам полученной информации регулируют измерительный прибор, управляющий циклом обработки.