Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Реферат - Расчет и проектирование автоподналадчиков технологического оборудования и оснастки - файл 1.doc


Реферат - Расчет и проектирование автоподналадчиков технологического оборудования и оснастки
скачать (2767.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc2768kb.16.11.2011 10:01скачать

содержание

1.doc

Министерство образования Республики Беларусь


БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ


Кафедра "Конструирование и производство приборов"

группа 313216


Расчет и проектирование автоподналадчиков

технологического оборудования и оснастки


РЕФЕРАТ

по дисциплине “Приборы автоматического контроля”


Выполнила Золотухина П.Ю.


Проверил Есьман Г.А.


М и н с к 2005


СОДЕРЖАНИЕ:

  1. Введение………………………………………………………………3




  1. Классификация………………………………………………………..6




  1. Принципиальные схемы средств активного контроля…………….14




  1. Автоподналадчики…………………………………………………..18




  1. Расчет точности и проектирование автоподналадчиков………….20




  1. Литература……………………………………………………………26



1.Введение.


1.1Автоматическое управление и регулирование широко используются в настоящее время во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства. Специфичность требований к автоматическим устройствам в той или иной области техники приводит к необходимости разработки многих автоматических устройств непосредственно на заводах, выпускающих автоматизируемый или регулируемый объект. Поэтому в процессе работы инженеру любой специальности приходится участвовать в проектировании, расчете, исследовании систем автоматического регулирования или эксплуатировать машины, оборудованные такими автоматическими устройствами.

Контрольные операции в приборостроении занимают большой объем работ. Мно­жество контролеров проверяют заготовки, полуфабрикаты, готовые детали и изде­лия, чтобы не допустить брако­ванную продукцию на последующие операции или потребителю из­делия. М и А контроля не только уменьшает необходимость в конт­ролерах, но позволяет стабильно выполнять все запрограммирован­ные действия по проведению контроля и более тщательно прове­рять контролируемые параметры (размеры, форму и др.) деталей и изделия в целом. В каждой операции механиче­ской обработки из­меняются размеры, форма и взаиморасположение поверхностей. Поэтому приходится контролировать размеры деталей, отклонения положения по­верхностей друг относительно друга (не перпендикулярность, несоосность) и др. При селективной сборке детали сорти­руют по группам контрольные автоматы.

^ Автоматическим контрольным устройством называют такое, кото­рое без участия рабочего выполняет все действия, необходимые для измерения изделия и сопос­тавления его действительных размеров с заранее заданными. В автоматическом контрольном устройстве имеется блок памяти, куда заносят предельные размеры парамет­ров изделия, чтобы устройство могло сопоставлять действительные раз­меры с заданными предельными. Если в результате такого со­поставления устрой­ство производит сортировку изделий по груп­пам, то его называют автоматом для пассивного контроля (рис. 8.1, а).





Рис 8 1. Схема автоматического контроля.

а — пассивного : — измерительное приспособление, 2 — деталь 3 — шток, 4 — размерный датчик, 5 — счетчики; 6 — сигнализация, 7 — промежуточное звено; 8 — сортировочное устрой­ство, 9, 10, 11 — ящики для рассортированных деталей, б—активного /—инструмент; 2—деталь, 3 — шток; 4—размерный датчик; 5— счетчик;

^ 6—сигнализация, 7 — промежуточное звено, 8—исполнительный механизм, 9—шлифоваль­ная бабка

Если по результатам сопоставления размеров устройство про­изводит изменение хода протекания процесса (уменьшается пода­ча, отводится шлифовальная бабка и др.), то его называют автома­том для активного контроля (рис. 8.1,6).

Автоматы пассивного и активного контроля содержат ряд оди­наковых по назначе­нию деталей устройств. К ним относят измерительные штоки 3, размерные дат­чики 4 , промежуточные звенья 7, сигнализаторы 6, счетчики 5. Это позволяет унифицировать наи­более надежные и конструктивно совершенные виды таких уст­ройств.

1.2 Автоматы активно­го контроля. В них из­мерение производится в процессе об­работки детали. Причем изме­рять можно непосред­ственно обрабатывае­мую деталь (прямой метод), положение ин­струмента или части станка (косвенный ме­тод), либо деталь и по­ложение инструмента (комбинированный ме­тод). Иногда актив­ный контроль осуществля­ют не в процессе обра­ботки, а после окончания обра­ботки, когда трудно встроить изме­рительный шток в зону обработки. Автомат ак­тивного контроля, измерив, деталь, может подать сигнал на остановку станка из-за не соответствия заданных размеров, поломки инструмента и других причин. Он же может давать сигнал и на поднастройку станка Активный контроль— наиболее прогрессивный метод, так как он фиксирует брак, а предотвращает его по­явление, позволяет ос­вободить рабочего от функций управления станком d зависимости от достижения задан­ных параметров изде­лия и создает возмож­ность введения автома­тической подналадки.

На рис. 8.3, а пока­зана трехконтактная измерительная скоба, предназначенная для измерения при врезном наружном шлифовании. Накидная скоба / связана с кожухом шли­фовального круга с помо­щью амортизатора 4. Автоматическое из­мерение детали 5 и управление процессом шлифования осуществ­ляется с помощью электроконтактпого датчика 3. Датчик настраи­вают по эталонной детали или с помощью установленного на скобе инди­катора 2. Цикл работы станка состоит в следующем. Деталь устанавливается на станке. Измерительная скоба набрасывается на деталь. Затем подводится шлифо­вальный круг и начинается обра­ботка. При уменьшении диаметра детали до вели­чины, соответству­ющей начерно отшлифованной детали, шток, опускаясь вниз, за­мыкает контакты, подающие сигнал на переключение подачи с чер­новой на чисто­вую. При дальнейшем шлифовании, когда размер детали окажется равным оконча­тельному, шток, продолжая опу­скаться, замкнет другие контакты, подающие сиг­нал на отключе­ние подачи и на реле времени, которое отключит станок после про­цесса выхаживания детали.

На внутришлифовальных станках автоматический контроль при обработке можно осуществлять с помощью калибров ^ 6 и 7 по схеме, показанной на рис. 8.3, б. Ка­либры закреплены на штоке 5, проходящем через шпиндель станка. Шток и ка­либры вращаются совместно со шпинделем станка. Калибр 7 сделан по размеру чер­новой обработки отверстия, калибр 6—чистового размера. 'С по­мощью пру­жины 11 через шток 10 и кронштейн 4 обеспечивается непрерывное поджатие ка­либров к торцу детали. Во время шлифо­вания при движении шлифовальной бабки 8 упор 9 отводит калиб­ры от детали, чтобы не мешать шлифованию. При отходе бабки вправо калибры вводятся в измеряемое отверстие. При входе ка­либра 7 за­мыкается контакт 12, подается команда на автоматиче­скую правку шлифовального круга и переход на чистовое шлифова­ние. При входе калибра 6 замыкается контакт 13 и подается ко­манда на окончание работы. Микрометрические винты / и 2 слу­жат для регулирования контактов 12 и 13. Штоки 3 и 10 определя­ют положение крон­штейна 4.


1.3 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРИБОРАМ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ. Особые условия работы средств активного контроля, связанные c вибрациями станков и контролируемых деталей, наличием охлаждающей жидкости, абразивной пыли, стружки (как b окружающей среде, так и на контролируемой поверхности), силовыми и температурными деформациями размерных технологических и метрологических цепей, предъявляют следующие требования к конструкциям этих средств:

  1. Устойчивость против влаги, абразивной пыли, стружки.

  2. Виброустойчивость — обеспечение высокой точности в условиях вибраций.

  3. Надежность работы в заданных пределах точности.

  4. Измерительное средство должно максимально исключать влияние силовых и температурных деформаций размерной технологической цепи на результаты контроля.

  5. Прибор должен выдавать станку определенное число команд.

Защита от влаги, абразивной пыли, стружки электроконтактных, индуктивных, фотоэлектрических приборов, а также устройств, в которых имеются пары внешнего трения, обеспечивается герметизацией механизмов и узлов приборов.

Применение пневматических преобразователей, а также механизмов, где в качестве опор и шарниров используются плоские пружины, исключает необходимость герметизации прибора.

Пневматические измерительные схемы, обладающие достаточно большой инерционностью, не требуют дополнительных виброгасящих устройств.

Электроконтактные измерительные устройства громоздки, очень чувствительны к вибрациям, что вызывает необходимость в создании дополнительных демпфирующих устройств и повышении измерительных усилий до 15—20 Н (1,5—2 кгс).

Надежность работы прибора в заданных пределах точности достигается соблюдением в конструкции принципа Аббе, максимально возможным уменьшением звеньев измерительной цепи и ликвидацией пар с внешним трением.

При активном контроле измерительные наконечники соприкасаются с поверхностью движущейся детали, которая почти всегда находится в струе смазочно-охлаждающей жидкости, зачастую насыщенной абразивом, или покрыта пленкой этой жидкости. Поэтому необходимо уменьшать или исключать износ этих наконечников путем применения алмазов, твердого сплава или бесконтактного способа измерения.

При контроле деталей с прерывистыми поверхностями, кроме вибраций, возможны сильные удары по измерительным наконечникам. В этом случае средства активного контроля оснащаются, дополнительны ми устройствами, предупреждающими поломку и выдачу ложных команд и показаний.

Для того чтобы исключить влияние температурных и силовых деформации размерной технологической цепи на результаты контроля, конструкция измерительного устройства должна обеспечивать стабильность положения линии измерения относительно контролируемой детали независимо от этих деформаций. Необходимо предусматривать, особенно при контроле больших размеров, устройства для автоматической компенсации температурных погрешностей

Для высокоточного контроля в процессе обработки широко применяются пневматические приборы, которые более полно отвечают перечисленным выше требованиям.

Индуктивные приборы, как и пневматические, нечувствительны к вибрациям, имеют небольшие габаритные размеры, позволяют применять дистанционною шкалу, однако конструктивно они более сложны и требуют квалифицированного обслуживания.

Станки, оснащаемые средствами активного контроля, должны иметь специальные устройства для автоматического изменения режимов обработки по мере поступления команд от прибора.

С целью повышения точности обработки на станках необходимо поддерживать постоянными температуру охлаждающей жидкости и жидкости гидросистемы станка, усилия резания (достигается регулярной правкой круга, использованием заготовок из однородного материала и круга из соответствующего материала), а также обеспечивать правильную геометрическую форму заготовок.

При малых допусках на обработку требования к станку и отношении обеспечения правильной формы изделий должны быть повышены.


2.Классификация.

В процессе обработки деталей на металлорежущих станках посте­пенно утрачивается точность первоначальной наладки из-за износа инструмента. Детали после обработки получаются со значительными отклонениями размеров. Поэтому рабочий периодически дол­жен останавливать и поднастраивать станок. Каждая поднастройка требует проведения целого ряда приемов по остановке и вклю­чению станка, измерению деталей, смещению инструмента и про­верке размеров деталей после поднастройки. Поднастройка приво­дят к значительным потерям времени работы высокопроизводительных, полуавтоматических и автоматических станков, к затрате ручного высококвалифицированного труда на подналадку.

Автоматизируют процесс подналадки с помощью систем с обратной связью, или, как иначе называют, систем автоматической подналадки. Автоподналадчики—устройства, которые регулируют положение режущего инструмента по отношению к обрабатываемой поверхности, когда размеры детали достигают предельных заданных величин. Они состоят из: размерного датчика; блока преобразования первичного измерительного импульса; исполнительного механизма, который выполняет собственно перемещение режу­щего инструмента или механизма станка, несущего режущий инструмент.

Пока размеры деталей находятся в пределах допуска, обработка ведется без вмешательства. Если размер детали достигает заданной величины, то датчик срабатывает и подается сигнал исполнительному органу для перемещения режущего инструмента на заранее заданную величину. Величину перемещения рассчитывают таким образом, чтобы после смещения инструмента последующие детали имели размеры, близкие к сред­нему. Обычно сигнал на подналадку подается несколько раньше, чем размеры деталей достигнут предельных размеров поля допуска на обработку. Этим гарантируется работа без брака. Такая подналадка, позволяет компенсировать размерный износ инструмента при работе на станках, настроенных на размер. Так как погрешности обработки зависят от действия закономерных и случайных величин, то такая схема подналадки может привести к преждевременной подналадке и появлению брака. В самом деле, выход одной из деталей за пределы подналадочного размера указывает на то, что надо производить подналадку.

Следующая деталь может оказаться в пределах допуска. Поэтому в ряде случаев, особенно при высокой точности обработки, целесо­образно подавать команду на подналадку после выхода за подналадочный размер двух или трех деталей подряд. Для этой цели в систему вводится промежуточное звено — анализатор А (рис. 9.1, б), который ведет учет полученных сигналов и выдает импульс на подналадку только после накопления заданного числа сигналов.

Контроль за размером детали и схема подналадки должны учи­тывать особенности получения размера детали. Если размер дета­ли получается после одного рабочего хода, как это имеет место, на­пример, на токарных станках, то контроль производится после об­работки; если размер детали получается в результате нескольких рабочих ходов, как это имеет место на шлифовальных станках, то контроль производится либо периодически, либо непрерывно, по­добно активному контролю (см. гл. 8). При контроле размеров де­тали после обработки измерительную головку подводят к детали после отвода резца. Такой метод не может обеспечить высокую точ­ность измерения, так как при перемещении измерительного прибо­ра вносятся дополнительные погрешности. Кроме того, во время измерения станок простаивает и теряется производительность. Лучшие результаты дает измерение детали на специальной изме­рительной позиции. Но это требует транспортных уст­ройств для переноса детали с позиции обработки на измеритель­ную. Некоторое усложнение механизмов окупается более высокой точностью работы и повышением производительности, так как из­мерение может производиться в момент обработки следующей де­тали. В анализатор вводится блок памяти, чтобы подналадку производить после окончания обработки. При такой схеме сигнал на подналадку 'подается после выхода за заданные пределы двух-трех деталей.

При непрерывном слежении за размером детали система подна­ладки может служить и целям активного автоматического контро­ля. После достижения окончательного размера подается команда на прекращение обра­ботки и возвращение механизмов станка в исходное положение. При достижении деталью подналадочного размера подается коман­да на подналадку.

Автоматическая подналадка по результатам измерения разме­ров обрабатываемых деталей является наиболее простым способом. Для повышения точности обработки применяют и другие способы. Созданы системы управления точностью, основанные на измерении показателей, косвенно влияющих на точность обработки. Так, вместо измерения размеров детали можно измерять величины отжатий деталей станка, температуру узлов станка, усилие резания и др. На основе таких измерений подаются команды на изменения режимов работы станка, необходимые для поддержания измеря­емых параметров в очень узких пределах. Такие системы, называ­емые адаптивными, могут самонастраиваться на наивысшую точ­ность обработки.

Таким образом, автоподналадчики обеспечивают связь между параметрами обрабатываемой детали и настройкой станка, регу­лируя настройку в зависимости от изменившихся заданных ранее параметров, т. е. осуществляя обратную связь.

2.1 Автоподналадчики для токарных станков.

Токарный станок с автоматической подналадкой работает следую­щим образом. Каждая обработанная деталь специальным съемни­ком снимается со станка и переносится на измерительную позицию;

когда размеры деталей достигнут определенного подналадочного размера, подается команда на подналадку, резец перемещается на заранее установленную величину, не допуская появления брака.

Для надежного измерения детали создано специальное загрузочно-разгрузочное устройство (рис. 9.2). Обрабатываемые детали загружаются в лоток магазина 5. Отсюда они под действием соб­ственного веса поступают в питатель 4, укрепленный на штоке поршня цилиндра 7.

При ходе поршня вперед деталь подается на линию центров, где зажимается патроном и центром задней бабки. После установки и закрепления детали питатель отходит в исход­ное положение. В конце обработки захват 1 пневмоцилиндра 8 на­двигается на деталь, и после раскрепления переносит ее на измери­тельную позицию 3. С помощью датчика 6 происходит измерение размера детали.

Во избежание резких толчков и ударов создано специальное устройство замедления дви­жения детали при подходе к измеритель­ной позиции. После измерения деталь сбрасывается в лоток 2.

Измерительное устройство настраи­вается таким образом, чтобы при разме­рах детали, соответствующих подналадочному размеру, подавался сигнал на подналадку. Настраивают прибор по эталонной детали.

Определение величины подналадочного смещения инструмен­та — первая задача при конструировании подналадочных уст­ройств. Для этого необходимо знать размерный износ инструмента и поле рассеяния размеров при обработке.

Такие данные можно получить, если провести наблюдение за работой автоматического токарного станка в отсутствии подналадчика. При этом ведется запись размеров деталей, последовательно сходящих со станка. Результаты измерений наносят на график, и после усреднения результатов получают теоретическую диаграмму рассеивания размеров по полю допуска (рис. 9.3). Тонкими линия­ми обозначены границы рассеивания размеров от действия случай­ных погрешностей, а жирной линией—изменение положения сред­него значения размеров вследствие износа резца.



Рис. 9.2. Устройство для контроля детали после обработки




Рис 9 3 Теоретическая диаграмма точности об­работки

.

Как видно из ри­сунка, первоначальная наладка должна производиться на размер, близкий к нижнему пределу поля допуска. Нижнее отклонение должно совпадать с нижней границей поля рассеивания размеров. По мере износа резца поле рассеивания размеров смещается в сто­рону верхнего отклонения. По достижении верхнего отклонения производится подналадка—смещение резца на величину С. Это— величина подналадочного смещения резца. Точность обработки мо­жет быть повышена за счет более частых подналадок, т. е. за счет сокращения величины С. Однако очень малые смещения трудно реализовать с достаточной точностью, поэтому следует принимать значения, необходимые для обеспечения оптимальной точности об­работки. Размер настройки измерительного датчика, при котором подается сигнал на подналадку, специально рассчитывается. Обыч­но этот размер лежит в зоне между верхним отклонением поля до­пуска и верхней границей размера С. При конструировании подналадчика необходимо обеспечить возможность автоматической подналадки резца до полного его износа.

Аналогичным образом создаются автоподналадчики для выпол­нения расточных операций на токарных и расточных автоматах, аг­регатных и других станках.

2.2 Автоподналадчики для шлифовальных станков

На шлифовальных станках детали обрабатывают за один или не­сколько рабочих ходов. Поэтому системы автоматического обес­печения точности будут разные в зависимости от метода обработ­ки. Для автоматического поддержания заданной точности обработ­ки на шлифовальных станках применяют приборы активного конт­роля, подающие сигнал на автоподналадку станков.

На рис. 9.4 показана схема автоподналадчика к плоскошлифо­вальному станку. Детали 3 закрепляют на круглом вращающемся магнитном столе 2. После обработки они попадают на измеритель­ную позицию. Если размеры детали вследствие износа шлифоваль­ного круга станут больше заданных, поднимется рычаг 4 и через тягу 5 переключит микро­переключатель 6. Включит­ся электромагнитная муфта 7 и через червячную пару 8 винт 9 получит вращение, чтобы салазки 10 вместе со шлифовальной бабкой 1 опустились вниз. Медленное перемещение будет продол­жаться на величину подналадки. В этой схеме при­ходится учитывать трудно­сти, возникающие при конт­роле размеров деталей. Из-за промежутков между деталями, движущимися со столом, возникают толчки в измерительной системе, что




Рис. 9.4. Автоподналадчик к плоскошлифо­вальному станку


может сказаться на точности измерения. Необходимо учитывать на­личие нескольких деталей между зоной обработки и измерения, т. е. возможное запаздывание в подаче сигнала на подналадку, а также трудности медленного перемещения тяжелого узла шлифовальной бабки.

Автоматическое обеспечение точности обработки и подналадки на внутришлифовальных станках производится двумя методами, в зависимости от размеров обрабатываемых отверстий: для малых диаметров используют метод со ступенчатыми калибрами, а для больших применяют приборы активного контроля с датчиками для подналадки.

На бесцентрово-шлифовальных станках при обработке за один рабочий ход автоматическая подналадка производится на основе измерения деталей, прошедших обработку. Такие детали попадают на измерительную позицию и проходят измерение. Сигнал на под-наладку подается не по первой детали, размер которой достиг подналадочного, а по нескольким деталям. Место измерения обычно удалено от места обработки, что улучшает условия измерения, но усложняет систему управления, так как надо учитывать наличие деталей в зоне от места обработки до места контроля, иначе воз­можна подача ложных сигналов на подналадку. Сигнал на подналадку вызывает смещение бабки шлифовального круга на заранее установленную величину подналадочного смещения.



Рис. 9.5. Схема подналадочного устройства бесцентрово-шлифовального станка


На рис. 9.5 показана схема подналадочного устройства. Элект­ромагнит 2, получая команду на подналадку, перемещает на один зуб храповое колесо 1. Через червячную пару 3 вращение

переда­ется винту 4, который и перемещает бабку ведущего подналадку. В результате на­копления сигналов и сил упругих деформаций перемещение может происходить скачком и на значительно большую величину, чем требуется. Поэтому для обеспечения стабильной величины подна­ладочного смещения, от которого зависит точность работы всего подналадочного устройства, необходима проверка по критической скорости отсутствия скачка.

Для получения малых линейных перемещений инструментов, не­обходимых для обработки точных деталей на прецизионных стан­ках, применяют магнитострикционные двигатели. Они обеспечива­ют микронную подачу, и малые скорости при простой конструкции и удобстве эксплуатации.

Магнитострикция заключается в изменении размеров ферро­магнитных материалов при намагничивании. Изменения составляют миллионные доли миллиметров. Наиболее часто применяют продоль­ную линейную магнитострикцию, при которой размеры образца из­меняются в направлении магнитного поля. Магнитострикция счи­тается положительной, когда тело удлиняется в направлении на­магничивания, и отрицательной, когда оно укорачивается в этом направлении. Сплавы систем Fe—Ni; Fe—Al; Fe—Co обладают положительной, a Ni—отрицательной магнитострикцией. Для уве­личения магнитострикционного эффекта детали из магнитострикционных материалов подвергают термической обработке.

Схема магнитострикционного привода показана на рис. 9.6, а. В катушку 2 помещен сердечник 1 из магнитострикционного мате­риала. Сердечник соединен с рабочим органом 4, которому нужно давать определенные точные перемещения. Сердечник находится в неподвижных направляющих под воздействием гидравлических пластмассовых зажимов 3. Когда сердечник зажат правым гидро­зажимом (рис. 9.6, б, положение 1), а левый свободен, магнитное поле в катушке 2 отсутствует. При поступлении сигнала от датчика в катушке возникает магнитное поле и стержень 1, изготовленный из материала с отрицательной магнитострикцией, сокращается на величину. Затем включается левый зажим (по­ложение3) и отключается правый (положение 4), чтобы осво­бодить правый конец стержня 1, дается команда на выключение питания обмотки катушки 2 (положение 5). При этом стержень в результате исчезновения магнитострикционного эффекта возвраща­ется к своему первоначальному размеру и перемещает рабочий ор­ган вправо на величину, так как левый зажим не позволяет пе­ремещаться стержню влево. В положении VI стержень / вновь за­жимается справа, после чего цикл работы повторяется.

Магнитострикционные приводы применяют на алмазно-расточных станках для подналадки резца при его износе, на бесцентрово-шлифовальных станках для перемещения шлифовальной бабки, при автоподналадке и для установки круга на заданный размер, после его правки. Это обеспечивает повышенную точность подналадчики по сравнению с другими способами.

Такие же устройства можно использовать для сообщения шли­фовальным кругам дополнительного движения с небольшой ампли­тудой вдоль оси шпинделя, что, как известно, способствует увели­чению класса шероховатости шлифуемой поверхности. Среднюю часть шпинделя выполняют из никелевой трубы, помещенной внутри катушки возбуждения. Токи высокой частоты, проходя через катушку, вызывают магнитострикционный эффект никелевой тру­би а колебания передаются шлифовальному кругу. Шпиндель находится в подшипниках качения, допускающих его малые осевые перемещения. Для гашения вибраций, возникающих при колебаниях, на шпинделе устанавливают маховик.

2.3 Средства активного контроля для бесцентрово-шлифовальных станков.

Общие положения. Активный контроль при обработке деталей на бесцентрово-шлифовальных 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.).

Принципиальная схема поднадочной системы показана на рис. 1. 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 подналадчика 2. 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 3 и электрический сигнал поступает в электромагнит, управляющий работой храпового механизма 4. 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 снова

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)

На рис 2 показан график изменения размера при подналадке, но одной детали и по одному настроечному размеру при сквозном бесцентровом шлифовании

Для получения размеров детали в пределах  (поля допуска) начальная наладка станка производится таким образом, чтобы линия 1—1 отстояла от нижней границы поля допуска не менее чем на З ( — средняя квадратическая погрешность срабатывания, см. гл. 1),



Рис. 1. Схема подналадочной системы

а линия 2—2, характеризующая настройку команды на подналадку, расположена не менее чем на З ниже верхней границы поля допуска

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 значении размеров деталей характеризуется линией 3—3. Кривая 4 — суммарное распределение погрешности размеров

Процесс подналадки осуществляется следующим образом. По мере износа инструмента и тепловых деформаций технологической системы центр группирования размеров обрабатываемых деталей перемещается по линии 3—3, приближаясь к линии настройки 2—2.




Рис. 2. График изменения размера при подналадке по одной детали и по одному настроечному размеру


При переходе 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, но 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 подналадочной 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 при выходе детали за нижнюю или верхнюю границы поля допуска (нет припуска, ложная подналадка, двойная подналадка, отказ подналадки и т. п.).

Важное значение для работы станка с подналадчиком имеет его расположение относительно зоны обработки. При использовании в под-наладчике 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 детален, что требует усложнения схемы подналадчика в связи с необходимостью задержки сигнала на подналадку с момента его подачи, до момента прохождения всех детален, 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 станка 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 использованы при обработке деталей с допусками 0,010—0,015мм.

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.


3.Принципиальные схемы средств активного контроля.

Средства активного контроля выполняют всю совокупность операций, необходимых для сравнения действительного размера обрабатываемой детали с заданным размером и в зависимости от результатов этого сравнения управляют технологическим процессом.

Независимо от технологического оборудования средства активного контроля в общем, виде (рис. 1) строят по принципиальной единой схеме, состоящей из отдельных узлов, предназначенных для выполнения определенных задач.

Измерительная оснастка 1 включает в себя необходимые щуповые механизмы в виде скоб, призм, рычажных устройств и т. д., подвижные элементы которых воспринимают изменения контролируемого размера и преобразуют их в удобные для дальнейших измерений перемещения одного или нескольких своих звеньев. Эти преобразования обычно выполняются без усиления, а в некоторых случаях даже с понижением чувствительности. К измерительной оснастке относятся также механизмы отвода и подвода щуповых устройств на позицию контроля, а также механизмы связи этих устройств со станком. Основная задача этих механизмов — максимально снизить влияние на результаты контроля случайных перемещений контролируемой детали относительно узлов станка, вызванных силами резания, трения и тепловыми явлениями.

Для получения информации о состоянии контролируемого параметра в виде показаний на шкале перемещения звеньев измерительной оснастки преобразуются в перемещения указателя шкалы, проградуированной в принятых единицах измерения. Эту функцию выполняет измерительный прибор 2.

Измерительную информацию в виде аналогового сигнала преобразовывают в дискретный электрический сигнал-команду. При достижении контролируемого размера определенной величины с помощью сигналов-команд осуществляют автоматическое управление технологическим процессом.

В некоторых случаях дня повышения точности и надежности дискретный сигнал получают без изменения вида измерительной информации, например в пневматических приборах, где измерительной информацией является давление сжатого воздуха. С помощью специальных устройств измерительную информацию преобразовывают в дискретный сигнал в виде скачка давления, и только затем этот сигнал преобразовывают в электрический дискретный сигнал-команду. Задачу получения дискретного сигнала-команды выполняет командное устройство 3.



Рис. 1. Структурная схема средства активного контроля

Команды прибора на станках выполняют путем коммутации мощных электрических цепей станка, приводящих в действие его исполнительные органы, поэтому электрический сигнал-команду прибора усиливают, а коммутацию внешних выходных электрических цепей осуществляют с помощью электромагнитных реле. Все это вместе образует блок усилителя командных сигналов 4. Для информации об исполнении команды служит блок сигнализации 5.

Средство активного контроля должно иметь источник, а в некоторых случаях два источника питания (пневматические приборы). Для поддержания заданных параметров применяют специальные блоки питания 6.

Рассмотренная схема построения средств активного контроля решает всю совокупность поставленных задач. Однако в некоторых случаях (например, в мелкосерийном производстве, где технологическое оборудование не приспособлено для восприятия команд и их реализации) не требуется выполнения всех задач; средство контроля упрощают за счет исключения отдельных узлов. Построение средств активного контроля из отдельных самостоятельных узлов экономически выгодно и удобно.

В качестве измерительных приборов, широко используемых в средствах активного контроля, применяют механические, электроконтактные, пневматические, индуктивные и другие приборы. Выбор того или иного прибора зависит от задач, решаемых средством активного контроля, а также от технологического оборудования для обработки детали.

Измерительный механический прибор (рис. 2) предназначен только для выдачи информации о состоянии размера обрабатываемой детали в виде показаний по шкале. Механический шкальный прибор 2 жестко связан с измерительной оснасткой 1. Управ­ление технологическим процессом осуществ­ляется вручную по результатам показаний прибора.



Измерительное средство с электроконтактным прибором (рис. 3) применяют для контроля деталей не выше 2-го класса точности. Из-за отсутствия шкалы в приборе измерительное средство дополнено механическим шкальным прибором. Выпускают также механические шкальные приборы, включающие в себя электроконтактный двух командный преобразователь



Рис. 2. Структурная схема измерительного средства с механическим прибором



Рис. 3. Структурная схема измерительного средства с электроконтактным преобразователем:1 — измерительная оснастка, ^ 2 — электроконтактный преобразователь; 3 — блок усилителя сигналов; 4 — блок сигнализации; 5 — блок питания; 6 — механический шкальный прибор.

Усилитель командных сигналов, блок питания, блок сигнализации выпускают, как и виде отдельных блоков, так и в едином корпусе, объединяющем эти три блока. Электроконтактные приборы конструктивно просты и построены из отдельных блоков, серийно выпускаемых промышленностью.

Недостатками измерительного средства с электроконтактным прибором являются громоздкость и относительная сложность конструкции измерительной оснастки, чувствительность к вибрациям, поэтому возникает необходимость постановки демпфирующих устройств. Кроме того, непосредственная связь преобразователя с измерительной оснасткой, которая может находиться в зоне обработки, требует надежной герметизации преобразователя



Рис. 4. Структурная схема измерительного средства с пневматическим прибором:

1— измерительная оснастка; ^ 2 — пневматический прибор со шкалой; 3 — командное устройство; 4 — усилитель командных сигналов, 5 — блок сигнализации, 6 — блок питания электрическим током; 7 — блок питания сжатым воздухом.




Рис. 5. Структурная схема измерительного средства с индуктивным преобразователем:

1 — измерительная оснастка; ^ 2 — индуктивный преобразователь;3 — командно-показывающий прибор, 4 — блок питания

Измерительное средство с пневматическим прибором (рис. 4) облагает высокой точностью (обеспечивает контроль деталей с допусками 1-го класса точности), позволяет вести бесконтактные измерения и, что особенно важно, может быть пocтpoeнo из нормализованных блоков серийного производства. Это измерительное средство включает в себя командное устройство в виде электроконтактного преобразователя, поэтому усилители командных сигналов, блоки питания и блоки сигнализации применяют те же, что и для электроконтактного измерительного средства.

Блок питания сжатым воздухом состоит из стабилизатора давления и фильтра для очистки воздуха, которые выпускают как в виде отдельных узлов, так и в виде объединенного блока

Имеются пневматические приборы, включающие в себя все необходимые блоки для поcтpоения полной схемы средства активного контроля.

Пневматические приборы позволяют создавать наиболее простую и малогабаритную измерительную оснастку, что важно при контроле в относительно труднодоступных местах. Это объясняется тем, что с измерительной оснасткой связывается лишь выходное сопло прибора. Кроме того, эти приборы не чувствительны к вибрациям и не требуют специальной герметизации. К недостаткам следует отнести необходимость особого наблюдения в процессе эксплуатации за всеми устройствами, обеспечивающими подготовку сжатого воздуха.

Измерительное средство с индуктивным преобразователем (рис. 5) обладает высокой точностью, мало чувствительно к вибрациям, габаритные размеры измерительной оснастки значительно меньше размеров оснастки с электроконтактными преобразователями. Индуктивный прибор выпускают в виде единого узла, который включает все необходимые, рассмотренные выше функциональные блоки Данное средство требует высококвалифицированного обслуживания.

Автоподналадчики—устройства, которые регулируют положение режущего инструмента по отношению к обрабатываемой поверхности, когда размеры детали достигают предельных заданных величин. Они состоят из: размерного датчика; блока преобразования первичного измерительного импульса; исполнительного механизма, который выполняет собственно перемещение режу­щего инструмента или механизма станка, несущего режущий инструмент.

На рис. 9.1, а представлена принципиальная схема автоподналадчика прямого действия. Размер детали 2 в процессе обработки. контролируется датчиком 1. Пока размеры деталей находятся в пределах допуска, обработка ведется без вмешательства. Если размер детали достигает заданной величины, то датчик 2 срабатывает и подается сигнал исполнительному органу 3 для перемещения режущего инструмента на заранее заданную величину. Величину перемещения рассчитывают таким образом, чтобы после смещения инструмента последующие детали имели размеры, близкие к сред­нему. Обычно сигнал на подналадку подается несколько раньше, чем размеры деталей достигнут предельных размеров поля допуска на обработку. Этим гарантируется работа без брака. Такая подналадка, позволяет компенсировать размерный износ инструмента при работе на станках, настроенных на размер.





4. автоподналадчики

Если технологический процесс обработки деталей несущественно изменяется во времени, а мгновенное поле рассеивания отклонений размеров детали значительно меньше поля допуска на изготовление, то необязательно проводить 100%-ый контроль размеров обработанных деталей. В таких случаях применяют автоподналадчики, контролирующие ход технологического процесса и при необходимости вносящие в него соответствующие поправки. Автоподналадчики могут компенсировать только влияние систематических ошибок изготовления, изменяющихся во времени и не могут компенсировать влияние случайных погрешностей обработки

Автоподналадчики имеют много органов (устройств), общих с контрольными автоматами (транспортные устройства, измерительные устройства, сортировочные устройства, привод и т. п.), поэтому их наладка, юстировка и метрологические испытания такие же, как и контрольных автоматов. Автоподналадчики в отличие от контрольных автоматов имеют исполнительный механизм, изменяющий настройку станка, путем перемещения режущего инструмента или соответствующего упора. Конструкции исполнительных механизмов весьма разнообразные, причем подналадка может производиться по одной детали, размер которой достиг контрольного предела, возможно, по случайной причине; по повторным импульсам, при которых команда на подналадку подается только после того, как через автоподналадчик прошло подряд заданное количество деталей с размерами, достигшими



Рис 1. Автоподналадчик для контроля контрольного предела, для диаметров валов после токарной обработки чего имеется специальный счетчик одного вида импульсов, при возникновении хотя бы одного импульса другого вида счетчик устанавливается на нуль; по положению режущей кромки инструмента, по положению центра группирования отклонений деталей (по среднему арифметическому отклонению деталей). Некоторые конструкции автоподналадчиков представляют собой следящие самонастраивающиеся подналадочные системы.

При стабильных технологических процессах обработки, когда систематические ошибки во времени изменяют размеры, обрабатываемых деталей в одну сторону, подналадка производится по одному контрольному предельному размеру; при нестабильных технологических процессах—по двум контрольным предельным размерам.

Подналадчики могут располагаться как на станке, так и возле, него.

На рис. 120 показан автоподналадчик ОКБ-Л45ПН1 для контроля диаметров валов после токарной обработки. Сошедшая со станка деталь попадает в призму

5 автоподналадчика, оснащенную твердосплавными вставками ^ 4. Деталь при установке в призму включает ток на контакты датчика 1 при помощи изолированного штока 3.

Измерительный наконечник датчика контактирует с деталью снизу. При изнашивании резца токарного автомата размер обрабатываемой детали увеличится, что вызовет срабатывание одного из контактов датчика при определенном предельном размере, зажигается лампочка 7 и исполнительный механизм станка получает команду на подналадку. При значительном увеличении размера обрабатываемой детали срабатывает второй контакт датчика, станок выключается и загорается лампочка 2. Обдувкой через штуцер 6 сжатым воздухом контролируемая деталь очищается от стружки и эмульсии. Автоподналадчик дает команду на подналадку при завышенных размерах детали и выполняет роль блокировочного устройства. Предельную погрешность измерения автоподналадчика определяют по методу смещения настройки или при помощи двух эталонов.

Автоподналадчики настраивают по установочным эталонам или аттестованным деталям. Для стабильных технологических процессов обработки применяют один установочный эталон, для нестабильных — два установочных эталона (для каждого пре­дельного размера). Исполнительные размеры установочных эта­лонов определяют следующим образом.

Подсчитывают суммарную предельную погрешность системы “автоподналадчик—станок”. Устанавливают величину смещения настройки станка за счет времени запаздывания срабатывания автоподналадчика и исполнительных механизмов системы . Это время для большинства автоподналадчиков равно времени обработки и транспортировки деталей, находящихся в движении между станком и автоподналадчиком.

Затем определяют среднюю величину отклонения от геометри­ческой формы обрабатываемых деталей. Устанавливают влияние систематических ошибок обработки деталей во времени, т. е. направление смещения мгновенного поля рассеивания отклонений размеров обрабатываемых деталей во времени.



Рис. 2. Схема расположения полей рассеивания погрешностей системы

автоподналадчик—станок

Мгновенное поле рассеивания отклонений смещается из-за износа режущего инструмента; увеличения температурных и силовых деформаций системы СПИД, возникающих от затупления режущих кромок инструмента; из-за смещения настройки станка и автоподналадчика, а также износа базовых поверхностей и измерительных штоков автоподналадчика и т. п.

На основании анализа вышеуказанных факторов строят схему настройки и определяют исполнительный размер установочного эталона для настройки автоподналадчика. На рис. 2 показаны схемы расположения полей рассеивания погрешностей автоподналадчика, установленного за станком. При установке автоподналадчика непосредственно на станок необходимо учесть влияние.


^ 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ АВТОПОД НАЛАДЧИКОВ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

По принципу действия автоматические подналадчики технологического оборудования относятся к классу автоматического регулирования и могут быть разделены на подналадчики непрерывною действия (оптимальные следящие системы), непрерывно устраняющие рассогласование текущего значения контролируемого параметра с его заданным значением, и подналадчики дискретного действия, в которых значение подналадочного импульса формируется периодически в выбранные моменты времени. В подналадчиках одностороннего действия автоматическая подналадка осуществляется в одном направлении, в подналадчиках двустороннего действия направление подналадки может изменяться.

Рассмотрим функциональные схемы подобных систем. Для контроля и регулирования толщины изделий 1 (рис. 88), прокатываемых с помощью валков 2 и 3, используется подналадчик непрерывного действия. Вследствие воздействия возмущающих факторов толщина изделия не остается постоянной. К таким факторам относятся: нагрев валков и других элементов технологической системы, входящих в функциональные размерные цепи, изнашивание валков, неравномерность их силовых деформаций, зависящих от качественного состояния характеристик заготовки на выходе, таких как колебания припусков, изменение состава и твердости материала, температурная неоднородность участков заготовки, степень ее поверхности и др. Для увеличения точности по толщине на некотором расстоянии l1 от рабочей зоны располагают два измерительных преобразователя ИГЛ и ИП2, позволяющих скомпенсировать погрешности базирования, свойственные одноточечной схеме.



Рис. 88. Схема подналадчика для контроля толщины ленты

Вначале (еще при отсутствии изделия) на измерительную позицию вводится образец, размер x(to) которого соответствует требуемому значению толщины данного типоразмера изделия. Аналоговые сигналы с обоих преобразователей ИП1 и ИП2 через сумматор V 1, фильтр Ф1 низких частот, необходимый для

выделения только систематической составляющей сигнала и исключения высокочастотных помех, и переключатель режима работ П1 поступает в запоминающее устройство ЗУ1. Это устройство может быть выполнено, например, в виде высококачественного конденсатора с очень малым значением интенсивности разряда. В рабочем режиме, когда на измерительную позицию вводится контролируемое изделие 1, суммарный сигнал x(t) с преобразователей ИП1 и ИП2 через переключатель П1, находящийся уже в рабочем состоянии, поступает в сравнивающее устройство СУ1. Из сравнивающего устройства сигнал рассогласования ^Xp=x(t)—x(to) подается в блок формирования команд БФК1, который определяет направление необходимой подналадки и значение управляющего воздействия. Затем сигнал через сумматор V2 поступает на исполнительный электродвигатель

ИЭ, воздействующий через редуктор Р на нажимное устройство верхнего валка 2

Описанный подналадчик имеет существенный недостаток, который состоит в том, что само воздействие на валки вследствие появляющихся отклонений в контролируемом параметре изделия происходит со значительным запаздыванием. Тем самым этот подналадчик осуществляет поднастройку по апостериорной информации. Поэтому такой подналадчик не может реагировать на изменяющиеся свойства параметров заготовки, что может существенно снизить точность технологического процесса. Для устранения этого недостатка в систему вводится цепь наладки по априорной информации о свойствах заготовки, позволяющей прогнозировать ожидаемые отклонения контролируемых пара­метров и заблаговременно вводить необходимые поправки е-х. Для этой цели на определенном, приемлемом по техническим соображениям, расстоянии 10 располагают вторую измерительную позицию с измерительным преобразователем ИПЗ, который контролирует, например, значение припуска или другой фактор (иногда группу факторов), существенно влияющий на последующие отклонения контролируемого параметра (толщины). Эта цепь выполняется аналогично цепи формирования сигнала, воспроизводимого цепью апостериорной информации. Однако существенным дополнением цепи априорной информации является введение в нее устройства задержки УЗ сигнала воздействия на время t, т. е на то время, пока участок изделия с изме­нившимися свойствами пройдет путь со скоростью u0 от зоны контроля до зоны обработки.

Другим примером подналадчика непрерывного действия является система, используемая на станках, обрабатывающих заготовки со снятием стружки (рис. 89). Такая система обычно используется на продольно-шлифовальных станках или станках токарной группы для обработки цилиндрических деталей с компенсацией продольных погрешностей формы, для обработки бочкообразных валов на станках с ЧПУ и др.

Деталь 1 обрабатывается с помощью режущего инструмента 2, расположенного на каретках с направляющими продольного и поперечного перемещений, осуществляемых исполнительными электродвигателями ИЭ1 и ИЭ2. Действительное значение контролируемого диаметра вала, преобразованное в электрический сигнал, от измерительного преобразователя ИП1 через усилитель поступает в сравнивающее устройство СУ.

В это же устройство поступает сигнал от задающего программного устройства ЗПУ, соединенного с измерителем продольной координаты ИП2. Разностный сигнал рассогласования xp через суммирующее устройство У поступает после усиления и преобразования на электродвигатель ИЭ2 поперечной подачи,

корректируя ее значение.

Описанной системе, как и предыдущей, присущи недостатки,

связанные в первую очередь с запаздыванием информации о контролируемом параметре, поскольку существует смещение зоны контроля по отношению к зоне обработки на величину li. Поэтому при необходимости в систему вводят преобразователь И11, расположенный перед режущим инструментом на расстоянии lо. Этот преобразователь вводит необходимую поправку x(lo), учитывающую, например, действительное значение припуска.

Анализ динамической точности подобных систем после со­ставления передаточной функции осуществляется методами,



Рис. 89. Схема подналадчика для контроля бочкообразных валов


Рис. 90. Схема подналадчика для контроля подшипниковых колец

излагаемыми в курсах теории автоматического управления [12]. В этой связи определяются запас устойчивости, значения возможного перерегулирования, длительность переходного процесса, быстродействие, колебательность, значение установившейся погрешности и др.

Совсем иной подход к расчету ожидаемой точности требуют системы сложного контура, выполненного в виде подналадчиков дискретного действия. Эти подналадчики используются на бесцентровых, шлифовальных, токарных, фрезерных и иных видах станков, на которых осуществляется последовательная обработка ряда деталей.

Целесообразность использования подналадчиков предопределяется недостаточной точностью оборудования вследствие воздействия на него целого ряда влияющих факторов, таких как колебание припусков и других физических свойств заготовок, изменение режущих свойств и изнашивание инструментов, тепловые и упругие деформации технологической системы и детали, нестабильность механизма подач станка и др. В то же время непосредственный контроль в процессе осуществления данной технологической операции затруднен вследствие загруженности зоны обработки, наличия стружки, значительных технологических загрязнении, абразивных смазывающих и других масс, со провождающих технологический процесс.

В подналадчике двустороннего действия для бесцентрово-шлифовального станка (рис. 90) диаметр детали определяется расстоянием между режущими кромками ведущего и шлифо­вального кругов. Затем деталь из зоны обработки (положение 1) попадает в зону контроля (положение 3). Если контролируемый диаметр детали, например, вследствие изнашивания шлифовального круга, приблизился к верхней контрольной границе, то датчик ИП через реле времени РВ и отсчетно-командное устройство ОКУ подает сигнал на исполнительные электромагниты ИЭ1: и ИЭ2. Эти электромагниты через шток поворачивают храповое колесо 2 на один зуб, что приводит через редуктор и винт подачи 1 к перемещению шлифовальной бабки на расстояние, пропорциональное значению подналадочного импульса а.

Реле времени РВ предназначено для совмещения момента подачи команды с выбранным подналадчиком моментом в цикле осуществления технологического процесса.

Отсчетно-командный блок формирует знак подналадочного:

импульса и его значения в зависимости от выбранного алгоритма подналадки.

Как видно из графика изменения контролируемых размеров (рис, 91), в начальный момент времени (при t0==0 или при n0==1) оборудование настроено на размер xnc, но затем, вслед­ствие нестабильности технологического процесса, размеры схо­дящих со станка деталей начинают изменяться.

Наиболее общим случаем будет такой, когда присутствуют не только случайные составляющие погрешности обработки, но и систематические составляющие, вызывающие функциональные изменения центра рассеивания (кривая ВоВ). Конечно, может происходить и функциональное изменение самого рассеивания размеров деталей, так называемого мгновенного рассева.

Рис. 91. График изменения контролируемых размеров колец

ния, определенного за малый промежуток времени (например, для n=5—7). Однако практика показывает, что такие изменения в металлообработке менее значительны, чем изменения положения центра рассеивания.

Так как при выбранном методе контроль изделия осуществляется после прекращения процесса обработки, то получение последующего годного изделия возможно лишь в том случае, если изменения его контролируемых параметров не будут превышать возможных ожидаемых наибольших значений, во всяком случае будут менее некоторой величины ±kмг. Следовательно, если подналадка осуществлять только тогда, когда контролиру­емый параметр достиг верхнего (xmax) или нижнего (xmin) предельного значения, то процесс обработки будет сопровождаться появлением брака. Поэтому при проектировании подналадчиков, которые, как правило, уменьшают только систематическую составляющую изменения контролируемого параметра, назначают верхнюю (хkb) и нижнюю (хкн) контрольные границы, лежащие внутри поля допуска.

Точность технологического процесса с автоматической подналадкой и помехозащищенность системы в значительной мере зависят от выбранного алгоритма настройки.

Самыми распространенными видами подналадки являются подналадки по одной детали, по повторным импульсам, по медиане, по среднему арифметическому.

.Наиболее простым (с точки зрения конструкции отсчетно-командного блока) является метод подналадки по одной детали. В этом случае подналадка осуществляется всякий раз, когда контролируемый параметр изделия выходит за настроечную границу. При этом подналадка осуществляется постоянным смещением уровня настройки на величину а.

Этот метод оказывается неэффективным в случае возникшего внезапного отклонения контролируемой величины, вызванного резкими изменениями свойств заготовки, загрязнением на поверхности контролируемого изделия (см. рис. 90) на измеритель

ной позиции и т. д. Тогда смещение уровня настройки на величину А может привести к появлению брака противоположного знака Надежность этого метода снижается и тогда (см. рис. 90), когда между зоной обработки (положение 1) и измерительной позицией (положение 3) находится несколько изделий (положение 2) Можно предположить, что уровень настройки будет смещаться в одном направлении столько раз, сколько деталей расположено между заготовкой, еще подлежащей обработке, и кот рольной позицией (для рис 90).

Эффективность подналадки для этого случая возрастает, (суммарное рассеяние размеров уменьшается), если вести под-наладку, измеряя каждую N-ю деталь, где число N уменьшено по сравнению с общим числом обработанных изделий в k раз (k—число изделий, находящихся между заготовкой и измерительной позицией). Но такой алгоритм обоснован, если между положениями 1—3 не происходит резких аномальных смещений уровня настройки, т. е. процесс стабилен. Кроме того, при настройке по одной детали при узких контрольных границах (хкв и Хкн), а также при незначительном изменении систематического смещения уровня настройки (см. рис. 91) рассеяние размеров (1'—1') будет значительно большим, чем при отсутствии автоматического регулирования (1—1). Поэтому часто используют более сложные алгоритмы подналадки.

При подналадке по повторным импульсам она осуществляется только тогда, когда за контрольную границу выйдет подряд заданное число (например, N==3) контролируемых параметров деталей. Если после выхода контролируемых параметров за установленные границы в пределах N таких отклонений больше не происходит, схема счета возвращается в исходное состояние, и отсчет числа импульсов N начинается с нуля.

Поскольку подналадчик компенсирует только систематическое смещение уровня настройки, наибольшей надежностью (помехозащищенностью) и точностью обладает система с настройкой по статистическим критериям. Эти критерии (“медиана, среднее арифметическое) вычисляют по “скользящей” выборке ограниченного объема (3—10 деталей). При этом всякий раз добавляется значение параметра последней обработанной детали и изымается значение параметра первой детали данного ряда последовательных значений настоящего промежутка времени

Системы при настройке по медиане являются более простыми по сравнению с системами настройки по среднему арифметическому. При настройке по медиане импульс на подналадку подается тогда, когда за контрольную границу выйдет более половины параметров деталей в выборке с четным числом деталей При настройке по среднему арифметическому подналадка осуществляется тогда, когда за контрольную границу выйдет



среднее арифметическое значение параметра из числа параметров данной выборки.

Рассмотрим методы определения точности технологического процесса, использующего автоматическую подналадку Вероятность подналадки возникает тогда (при n,), когда центр группирования контролируемых параметров (рис 92) приблизится к контрольной границе (xкв) на расстояние


Рис. 92 График изменения размеров при подналадке по одной детали
k (а — средняя квадратическая погрешность выборки, k — коэффициент, зависящий от закона распределения случайной погрешности, для нормального закона k==3) Однако в этот момент вероятность подналадки мала С ходом обработки вероятность (для n.+i) возрастает и, наконец, при смещении центра группирования на величину b подналадка почти всегда осуществляется, т е вероятность подналадки становится равной единице. Следовательно, суммарное поле рассеивания контролируемых параметров может быть определено по формуле



где a—значение подналадочного импульса; b—значение рассеивания центра группирования моментов подналадок; 6и погрешность измерительного устройства (bи~0,1T')

Поскольку величина b=f(; с; n) является функцией среднего квадратического значения а, числа N деталей в выборке, а также функциональной погрешности с обработки, приходящейся на одну деталь, а точность измерительного средства, как правило, на порядок выше допуска на обработку, то уменьшить погрешность обработки можно главным образом за счет уменьшения значения подналадочного импульса а. Так как подналадчик компенсирует только статические погрешности, его применение становится оправданным только при выполнении условий, если A<k и допуск на параметр детали T>2k. Логику построения конкретных электрических схем при выбранном методе подналадки можно найти, например, в работе [2] Смещение контрольной границы xк (см. рис. 91) в поле допуска должно учитывать погрешность ф формы детали, усредненную погрешность t° от тепловых деформаций детали, погрешность n настройки измерительного устройства, число п деталей между позицией обработки и измерительной позицией и параметров b и а (табл 4):



Таблица4

Значения рассеиваний центра группирования

Метод подналадки


Параметр b


Параметр d


По одной детали


b0=60.75c0..25


k


По повторным импульсам


k(-0.25+0.12/)b0

k


По медиане


1.1N-0.37b0

k(/2n)1/2

По среднему арифметическому


N-0.37b0

k/(n)1/2


Примечание. Здесь 2 холящегося на одну деталь; N









Целесообразность введения метода автоматической подналадки определяется с учетом предварительно полученных точностных характеристик технологических процессов, например так, как это предложили делать Л. В. Теуш и В. А. Силкин, вычисляя значения



где с—смещение настройки, приходящееся на одну деталь, или

тренд; Nо — число обработанных деталей; Ли — систематическая составляющая, характеризующая значение смещения начальной настройки относительно середины поля допуска; b—среднее квадратическое отклонение уровня начальной настройки; (те — среднее квадратическое отклонение собственной случайной составляющей процесса обработки деталей, характеризующее мгновенное рассеивание; —среднее квадратическое отклонение, характеризующее случайные отклонения процесса смещения настройки от равномерного; —среднее квадратическое отклонение, характеризующее случайное отклонение от принятой закономерности (модели) смещения уровня настройки.

Для стационарного слученного процесса, наложенного на неслучайную функцию времени (при постоянном изменении дисперсии по сечениям ансамбля реализации случайных функций, характеризующих процесс), Ос=0; для случайного нестационарного процесса с независимыми приращениями, наложенного на неслучайную линейную функцию (с дисперсией процесса, изменяющейся по линейной функции времени), c==0, i==l; для стационарного случайного процесса, наложенного на случайную линейную функцию (с дисперсией процесса, изменяющейся по квадратической функции времени), i==2.

Если 0<0,45T (где Т—табличный допуск на обработку детали), то автоматическая подналадка является неэффективной, и в этом случае необходимо сократить время между ручными подналадками. При Q>0,45T следует рекомендовать (если эту рекомендацию подтверждают, к тому же, экономические расче­ты) использовать автоматическое управление. При З>0,457' необходимо управлять случайной составляющей путем воздей­ствия на уменьшение погрешности начальной настройки, т. е. на b (введение системы самонастройки и др.), либо уменьшать прочие случайные составляющие самого процесса, применяя автотолератор. При 3;<0,45Г целесообразно применить автоподналадчик, осуществляющий регулирование процесса по систематической составляющей.


6.Литература

  1. Терган В.С. Торган А.В. Основы автоматизации технологических процессов в приборостроении. М. 1985 г.

  2. Волосов С.С. и Педь Е.И. Приборы для автоматического контроля в машиностроении М. 1975.

  3. Волосов С.С. и др. Основы автоматизации и измерений. М. 1974 г.

  4. Воронцов Л.И. Корндоф С.Ф. Приборы автоматического контроля размеров в машиностроении. М. 1988 г.

  5. Активный контроль в машиностроении: Справочник. М. 1978 г.

  6. Воронцов Л.Н. Расчет и проектирование автоматических устройств для контроля линейных величин. М. 1960 г.



Скачать файл (2767.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации