Способ управления точностью обработки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (И) 51/ОО ЕНИЯ ИЕ ИЗОБ ОП 8 ИДЕТЕЛЬСТВ РСК Н 4машинострои- Козлов нить станков управлением, М,: Машин253,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный заочныйтельный институт(56) Точность и надежнос числовым программнымПод ред. А.С. Прониковастроение, 1982. с. 248(54)(57) 1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ на бесцентрово-шлифо"вальных станках, по которому измеряютотклонения формообразующих элементовстанка и осуществляют компенсациюэтих отклонений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияя.оччности и производительности обработки,непрерывно измеряют смещение шлифовального круга относительно заготовки, полученнуюразличные чания первогочастотой Г сщением формовторого диап11;)и впЫцах информацию делят настотные диапазоны,:чме.частотного диапазона с-- " компенсируют:см1) с 1 ИЫ3образующих элементов,азона, лежащего в граЭп созМсс, - наложе нием на один из формообразующих элементов колебаний и противофазе измеренным смещениям, а смешения харак" теризуемые частотой Г ) в -р- -ьсо М компенсируют путем изменения частоты вращения ведущего круга (Э, и и р 6 соответственно диаметр частота врас щения и угол разворота в.вертикальной щ плоскости ведущего круга; Х - длина детали).2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю- Сф щ и й с я тем, что дополнительно к изменению частоты вращения ведущего а круга изменяют жесткость опоры шли.Фовальной бабки.Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для автоматического управления точностью обработки на бесцентрово-шлифовальных станках и автоматических линиях на их основе.Цель изобретения - повьппение точности и.производительности обработки на бесцентрово-шлифовальных станках.В процессе. обработки непрерывно измеряют относительное положение ведущего и шлифовального кругов, выде-. ляют из спектра полученной информациифчетыре частотных диапазона, в каждом диапазоне рассчитывают величину соответствующей погрешности и по результатам ее сравнения с допускаемыми отклонениями компенсируют образующиеся в низкочастотном диапазоне погрешности Формы продольной геометрии и диаметрального размера смещением формообразующих элементов станка, волнистость поверхности, по" являющуюся на среднечастотном дйапазоне - наложением в противофазе колебаний на один из формообразующих элементов станка, а отклонения ат круглости, формирующиеся в высоко" частотном диапазоне, - изменениями либо частоты вращения ведущего кру" га, либо динамической характеристики станка.На фиг, 1 приведена схема устройства для реализации способа; на фиг. 2-5 - примеры различных погрешностей обработки,Способ базируется на том, что длительности формирования различных по характеру погрешностей различны. При проходномбесцентровом,шлифовании формообразование поверхности детали происходит в результате движения круговой образующей по прямолинейной направляющей. При этом длительность формообразования образующей С в каком-либо сечении зоны обработки соответствует времени, за которое происходит один оборот заготовки, а направляющей 1 - времени прохождения детали через то же сечение. Все возмущения, воздействующие на упругую систему станка и процесс резания, влияют на точность-=обработки в конечном итоге через изменение относитель" ного положения заготовки и круга, т.е. через изменение условий формооб разования. В этой связи можно произвести частотное разделение возмущений в зависимости от соотношений периодов их колебаний с длительностьюформообразования образующей н направляющей поверхностей детали.К первому, низкочастотному диапазону, относятся процессы, максимальная частота которых не превышает величины 1 =1 Й . Они не могут вызватьпогрешности формы образующей и опре деляют только диаметральный размернекоторого поперечного сечения детали. Каждое. такое сечение, пройдя через зону обработки, определяет в конечном счете форму и положение на правляющей линии поверхности детали,.а значит ее размер и продольную" геометрию. Вид и величина погрешностипри этом .зависят от параметров относительных колебаний кругов и эаго товки. Таким образом, в этом частотном диапазоне имеют место двавидапогрешностей: погрешность размера .Ь = = -- на перИоде с 1,н 225(фиг. 2) и погрешность формы,в проидольном сечении ь=Рм-Р и на,периоде 1 (фиг. 3).Границей этогочастотного диапазона является частота Г,-, =1/Т, вьппе которой имеют местолишь погрешности формы в виде волнистости в продольном сечении. Их величина также определяется разностью,максимальных и минимальных значенийдиаметра детали за период сп (фиг.4).35 Третий .частотный диапазон охватывает возмущения, частота колебаний которых превышает Г,. Эти колебания вызывают погрешности формы в поперечном. сече-.н (не ру ) до=макс щит периоде 1 (фиг 5). Верхйей граничной частотой этого диапазона является частота Г, выше которой также имеет место погрешность поперечной геометрии, но величина этой погрешности (некруглости) начинает уменьшаться ввиду перерезания волн на поверхности деталей шлифовальным кругом на предыдущих оборотах. В этой связи величина погрешности в данном диапазоне должна рассчитываться иначе, чем в предыдущем, вследствие чего он и выделяется в самостоятельный диапазон.Границы указанных частотных диапазонов расчитываются следующим обра- зом(2)пРп зпсдиаметр детали;диаметр ведущего круга; частота. вращения ведущего круга;длина детали;угол разворота ведущего круга в вертикальной плоскости,1 О где й Р иТогда тости,Если возмущения, воздействующие на процесс бесцентрового шлифования, имеют частоту колебаний вьппе 15 Гц (Г, ), появляется погрешность формы детали вдоль образующей линии поверхности в виде отклонения от круглости (гранности). До частоты 125 Гц (Г ) высота волны образующейся на детали погрешности равна удвоенной амплитуде колебаний, а выше этого значения за счет перерезания волны шлифовальным кругом она начинает уменьшаться.(4)69Рп 15г = 27 Д ф (5) где А - амплитуда относительных колебаний между шлифовальным кругом и заготовкой;В " радиус шлифовального круга.Например, если Р=0,6 м; 6=0,02 м; п=0,5 об/с; Я=О,З м; А=5 10 м; Ы,=110, то Г =2 Гц; Г, =15 Гц;Г = 125 Гц.Следовательновозмущения, воздействующие на процесс бесцентрового шлифования с частотой меньшей 15 Гц (Г), не могут вызвать погрешности формы вдоль образующей линии поверхности, а определяют лишь диаметраль- ЗО ный размер некоторого поперечного сечения детали. Каждое такое сечение,пройдя сквозь зону обработки, определят на конечном счете форму детали вдоль направляющей линии поверхности. Вид и величина погрешности зависят при этом от частоты, амплитуды и фазы колебаний. При этом, если частота колебаний меньше 2 Гц (Г, ), имеет место погрешность формы вдоль направляющей в зависимости от частоты и фазы колебаний в. виде конусности, седло- или бочкообразности, а выше этой частоты - только в виде волнис-,Когда колебания низкочастотные, меньше 1 , наиболее рациональным является относительное взаимное смещение формообразующих элементов (шлифовального и ведущего кругов, а такжеопорного ножа). Причем до частоты(в примере 2 Гц) такое смещениеосуществляется практически в статике,отличаясь от традиционной подналадкине плоско-параллельным перемещением оси кругов, а их смещением в пространстве (в горизонтальной и верти-.:кальной плоскостях одновременно в передней и задней опорах). До частот возмущений равных Г (до 10-15 Гц) управление может осуществляться изменением взаимного положения формообразующих элементовно уже в динамике, в противофазе к возмущающему воздействиюПри более высоких частотах, ввиду. инерционности системы управления и исполнительных механизмов, применение указанных методов управления становится невозможным, Поэтому здесь единственно реальным подходом является устранение причин возмущений, что достигается осуществлением правки или балансировки шлифовальных кругов. Если это не помогает - то изменением)частоты вращения ведущего круга; либо динамической характеристики станка, например, за счет изменению жесткости домкрата, поддерживающего шлифовальную бабку.Поскольку процесс бесцентрового шлифования является существенно нелинейным, в спектре возмущений частот находится частота, резонирующая с одной из собственных частот станка, Указанные методы позволяют увести процесс в безопасную частотную область,Устройство для реализации способа (фиг, 1) содержит датчики 1 положения осей кругов, датчик диаметра шлифовального круга 2, суммирующий уси" литель 3, полосовые фильтры 4-7,частотно-зависимый масштабный усилитель 8, функциональный вычислитель 9 значения Ь , задатчик 10 периода Сп, блоки 11 сравнения, задатчик 12 допустимого отклонения 6 , блок 13 управления поперечной геометрией; функциональный вычислитель й14, задатчик 15 периода , задатчик 16 допускаемого отклонениял 1, блок 17 управления погрешностью формы про% 1240560 Ь дольного сечения в виде ь олнистбсти, дов вычислителей 9 14 18 и 21 сигф в функциональный вычислитель 418, .налы поступают в блоки 11 для сравне-.нзадатчик 19 допускаемого отклонения ний с допустимыми значениями соот"119, блок 20 управления погреш- ветствующих погрешностей, заданных костью формы продольного сечения, 5 блоками 12, 16, 19 и 22. Сигналы расфункциональный вычислитель Ь21, согласования с блоков 11 поступают задатчик 22 допуска на размерд", на блоки 13, 17, 20 и 23 управления блок 23 управления размером, устрой- соответствующимй погрешностями, ство 24 ввода данных о технической Устройство реализовано на проход- наладке, деталь 25. 10 ном бесцентрово-шлифовальном станкеУстройство работает следующим об- мод, 11 ИЕ 297 С 1 для обработки детаразом.лей типа поршйевой палец.3Информация о положении формообра- В качестве датчиков относительнозующих элементов с датчиков 1 .и 2 го положения кругов, которые учитывапоступает в суммирующий усилитель 3 15 ют и их износ (блоки 1 и 2, фиг. 1 и, пройдя четыре полосовых фильтра и 3), используются индуктивные дат-7, распределяется по четырем час- чики, Блоки 3-7 реализованы аппаратотным диапазонам. Сигнал фильтра 4 турно, а блоки 8-12, 14-16, 18-22 (частота сигнала выше Г ) суммирует- и 24 - как алгоритмы для . управляюся с сигналом, поступающйм от фильт щей ЭВИ Электроника 100 И. Блок 13 ра 5 (частота от Г. до Г ) через управления отклонениями от круглости частотнозависимый масштабный усили- представляет собой блок управления .тель 8, и поступает на вычислитель 9 регулируемым приводом ведущего круга. погрешности д . С фильтра 6 (часто-, Блок управления погрешностью формы та от Г до Г) сигнал поступает 25 продольного сечения выполнен как блок на вычислитель 14 погрешности а, управления гидростатическими опорами а с фильтра 7 (частота от 0 до Г ) - оси качения бабки шлифовального круна вычислители 18 и 2 погрешностей га. Блоком управления размерной пои д . Периоды 1 и С, зависящие грешностью является блок управлени от параметров технологической налад приводом подачи бабки шлифовального ки, задаются блоками 1 О и 15. С выхо- круга.240560 Тираж 740 НИИПИ Государственного по делам изобретений 33035, Москва, Ж, РаПодписиСР мите открытии ская наб. 4/5 оизводственно-пол