Способ управления шлифованием при работе в цикле и устройство для его осуществления

. СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 8 ОПИСА ИЕ ИЗО ЕТ У СВИДЕТЕЛЬ В АВТОРС юл. Оф 2ий политехнически А,Г. Реше ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(088.8)свидетельство СССР В 24 В 51/00, 1973. видетельство СССР В 24 В 49/16, 1979. 54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ШЛИФОВАНИЕМ ПРИ РАБОТЕ В ЦИКЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ управления шлифованием при работе в цикле, включающем черновое и чистовое шлифование и раз. мерное выхаживание с переключением значений подач в функции припуска, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и качества обрабатываемых деталей, величину припуска на чистовое шлифование устанавливают прямо пропорционально величине энергии, затрачиваемой главным электроприводом станка на съем контрольного припуска на предшествующем этапе, а величину припуска на размерное выхаживание устанавливают обратно пропорционально энергии, затрачиваемой главным электроприводом станка на съем припуска на предшествукнацих этапах,2. Устройство управления шлифованием при работе в цикле, содержащее управляемый преобразователь мощности, связанный с электродвигателем поперечной подачи, и соединенные поЛО 120436594 В 24 В 51/00 следовательно датчик активнои мощности, блок памяти и сумматор, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что в устройство введены датчик припуска, связанный с первым, вторым, третьим и четвертым нуль- органами,задатчик контрольного припуска, связанный с вторым входом первого нуль-органа, задатчик припуска на выхаживание, связанный с вторым входом третьего нуль.органа, интегрирующее устройство,вход которого связан с сумматором,первый выход через исполнительныйзамыкающий контакт первого нуль-органа - с входом первого введенногофункционального преобразователя, авторой выход через исполнительныйзамыкающий контакт третьего нульоргана - с входом второго введенного функционального преобразователя, причем выход первого функционального преобразователя соединенс вторым входом второго нуль-органа, выход второго функционального.преобразователя соединен с вторымвходом четвертого нуль-органа, задатчик скорости черновой подачи,связанный через последовательно соединенные исполнительные размыкающие контакты третьего и второго нульорганов с первым входом управляемогопреобразователя мощности, задатчикскорости чистовой подачи, связанныйчерез соединенные последовательноисполнительный размыкающий контакттретьего нуль-органа и исполнительный замыкающий контакт второго нульоргана с вторым входом управляющегопреобразователя, и задатчик быстрогоотвода суппорта, соединенный через1204368 15 20 25 30 а Рщб; 40 исполнительный замыкающий контактчетвертого нуль-органа с третьим Изобретение относится к машиностроению и станкостроению и может быть использовано при автоматизации внутришлифовальных, круглошлифовальных и желобошлифовальных станков.Цель изобретения - повышение точности и качества обрабатываемых дета. лей за счет учета режущей способности шлифовального круга и величины начального припуска детали.На фиг. 1, а изображены графики изменения скоростей подачи в пределах цикла обработки одной детали, на фиг. 1, б - графики изменения мощности шлифования в пределах цикла обработки детали, на фиг. 1, в - графики изменения текущего припуска в пределах цикла обработки одной детали, на фиг. 2 - функциональная схе. ма устройства автоматического управления диаметральным размером и режимом резания при врезном шлифованииКонтроль энергии, затрачиваемой главным электроприводом, производят известным способом путем измерения текущей мощности резания, ее запоминанием и вьиитанием из нее мощности потерь холостого хода в шпиндельной группе станка. Получающаяся разностная мощность Рш интегрируется затем во времени, чем определяется значение энергии, затрачиваемой на различных этапах обработки детали: где Т и Т - время на съем контрольного и суммарного (на черновую и чистовую об работки) припусков со" ответственно.С помощью контролируемых энергий 0и Яс можно целенащавленно управлять режимом шлифования: через припуск на чистовую обработку Б (Я) и через припуск на ВыхажиВание Б 4(ЯС),входом управляемого преобразователямощностиЭто можно пояснить графиками (фиг.1-3), которые учитывают два харак.терных для процесса шлифования возмущающих воздействия; вариации на чального припуска детали Я (фиг. 1 а)с Размахом от Янмакс до Яимии Режущей способности шлифовального круга,,о которой можно судить по мощности,.затрачиваемой при шлифовании (фиг.10 16), с размахом от максимальной (Р )зшдо минимальной (Р ). Временные зависимости 7 Р, и Я приведены для четырех возможных крайних сочетаний двух указанных возмущающих воздействий и обозначены: максимальный начальный припуск и острорежущий шлифовальный круг - 6, минимальный начальный припуск и затупившийся круг - МЗ, максимальный начальньп припуск и затупившийся круг 0 э минимальный начальный пРипУск и острорежущий круг - МО.Использование в качестве технологического параметра активной мощности шлифования Ры и обусловленных ею уровней энергии на съем заранее заданных припусков позволяет одновременно контролировать и важнейшие параметры обрабатываемой деталии условия ее обработки.Способ тесно связывает два важнейших технологических параметра -текущий припуск детали Б и затрачиваемую на съем этого припуска энер 35 гию 0 или Йсв что Дает Возможность объединить преимущества, даваемые совместным использованием этих параметров.По способу управления шлифованиемс целью повышения точности изготовления деталей за цикл обработки каждой детали производят перераспределение снимаемого припуска на черновое (Я-Я) и на чистовое (Я(Ц шлифование и на выхаживание Я(Я ) в зависимости от уровней энергии Яи, затрачиваемой соответственсно на съем контрольного припуска (Б-Б) и припуска (Яц-Б). Пере 12043 б 8стройки припусков Б 7(0 ) и Б(йс) производят соответственно в конце 1этапа черновой обработки и на этапе выхаживания. Это дает мозможность гибко реагировать на изменение условия обработки, изменяя в цикле обработки каждой детали моменты перехода с чернового шлифования на чистовое, а также величину припуска на выхаживание.В начале производят измерение активной мощности и последующее вычисление энергии Я , затраченной на обработку контрольного припуска. В результате определяют оптимальную (по минимуму машинного времени и температурного режима) величину припуска на чистовое шлифование, находящуюся в прямой пропорциональной зависимости от величины С 1. Чем больше величина энергии 0, затраченной на съем контрольного припуска, тем раньше осуществляется переключение скорости поперечной подачи с черновой на чистовую. Это, в свою очередь, позволяет стабилизовать параметры обрабатываемой детали и, в определенной мере, температуру детали задол го до окончания цикла обработки.Наиболее ответственным с точки 30 35 40 45 50 55 зрения достижения точности детали, а также ее качественных параметров (форм, геометрии детали, шероховатость поверхности) является конечный этап обработки - выхаживание.Величина припуска на выхаживание находится в обратно пропорциональной зависимости от энергии Я , затраченной на всех предыдущих этапах обработки детали. Это позволяет с максимально возможной точностью определить величину Ь Ям линейного расширения детали за счет ее нагрева при обработке, которая затем автоматически компенсируется устройством, реализующим способ. Во всех случаях обработку прекращают при значении припуска Ь Я,н, равного величине температурного расширения. Как видно из фиг. 1, величины этого припуска Ь Я сильно различаются друг от друга в зависимости от начального припуска детали Б и состояния режущей способности шлифовального круга. В частности, численные значения этого припуска равны для острорежущего круга при большом ь Яи малом ь Я начальныхо Мо 5 10 15 20 25 припусках детали и для затупленного крейга соответственно при большом ьЯ и малом ЬБм начальных припусках.ЪМзРассмотрим процесс шлифования по предлагаемому способу для сочетаниясвойств ( 3 ) . Черновая подача 7 при большом начальном припуске Б наМане чинается в момент времени Т (кривая 1 на фиг. 1 а). В процессе черновой обработки установившееся значение мощности для острорежущего круга достигнет значения Р (кривая 2 на фиг. 1 б), При некотором (заранее установленном) контрольном припуске Б (кривая 3 на фиг. 1 в) выдается результат измерения затраченной к моменту времени Т энергии на съем этого припуска (БМайе Я,), равный:тР е 1Если не учитывать колебания текущей мощности, т.есчитать функцию Р 1(1) гладкой, то эта энергия будет равной: В зависимости от величины (1устанавливают величину припуска на чистовую обработку, прямо пропорциональную энергии 9.Я,(д) = С,Ц",где С и й - коэффициенты, определяющие йри прочих равных условиях линию ограничения интенсивности съема металла по прижогам.При достижении припуска Б 7 (фиг 1 в, кривая 3) осуществляютпереключение подачи с черновой Чс , на числ фстовую Че (фиг. 1 а, кривая 1). С момента времени Т,ф (фиг. 1 а, кривая 1) начинают обработку детали на скорости чистовой подачи, при которой установившееся значение мощностио резания достигает величины Рц(фиг.1 б, кривая 2), При заранее установленном и фиксированном припуске Бз (фиг. 1 в, кривая 3) чистовая подача прекращается и с момента времени Т2 (фиг. 1) начинают процесс выхаживания, т.е. съем припуска за счет энергии упругого деформирования. К этому же моменту времени выдается результат измерения суммарной энергии, затраченной на съем припускао 11204 10 5Если функция Рш принимается гладкой, то:В зависимости от величины5 устанавливают величину припуска на выхаживание, обратно пропорциональную энергии (1 С .Б(Ос) = Бз ьБм= Б-С,Ч где Суу ш - коэффициенты численно определяющие при прочих равных условиях температурную погрешность за счет линейного расширения обрабатываемой детали ЬБ,. 15Команда на прекращение шлифования формируется при припуске Яиг.1 в, кривая 3) в момент времени Т Р. При достижении деталью после обработки номинальной температуры окружающей 20 среды за счет упреждения размера ,ьБО, размер обрабатываемой детали принимает номинальное значение, а припуск становится равным Б=О.1 25Если теперь в процессе эксплуатации станка режущая способность щлиФовального круга ухудшается и достигает предельного значения ( ц ), то процесс изменения мощности резания будет представлен кривой 4 на фиг.1 б.Соответственно, установившееся значение мощности резания буДет равно Р а переключение скоростей с Чь, на Чс (кривая 5 на фиг. 1) произойдет при большем припуске Б(Фиг. 1 в, З 5 кривая 6), при несколько меньшем времени Т но при большем значении затраченной энергии (. Обработка на этапе чистовой подачи будет протез кать при установившейся мощности Р ы 40 (Фиг. 1 б, кривая 4).Поле окончания чистовой обработки при Т начинается выхаживание, которое в зависимости от затраченной энергии О закончится при текущем 45,.с рприпуске Б (фиг 1 б, кривая 6) в момент времени Т.Если на обработку поступают детали ,с минимальным начальным припуском Бн мину то процесс начинается в мо мент времени Т(кривая 7 и 8 наМфиг. 1). При острорежущем круге мощность резания изменяется согласно кривой 9, при затуплено - кривой 10 (фиг. 1 б), достигая максимальных значений Р,и Ры, соответственно. Прио . 3этом контрольный припуск (Б 1, -Б 1) (на фиг. 1 в, кривые 11 и 12) и соот 368 6ветствующая энергия, затрачиваемаястанком на его съем, будет существенно меньше, чем ввыше рассмотренных случаях с большим припуском дета 1лей Б. Соответственно будут установлены меньшие значения припусковна чистовую обработку при острорежущем Б (кривая 12 на фиг. 1 в) иМ 1затупленном Б (фиг. 1 в, кривая 11)кругах, а также припуски на выхаживание Б"(Фиг. 1 в, кривая 12) и Б ц(фиг. 1 в) предельных значений Б(й)обозначены две области, в которыхпроизводят установку припуска на.чистовую обработку (13-16) и на выхаживание (17-20),На фиг, 2 изображено устройство,реализующее предлагаемый способ. Устройство содержит приводной электродвигатель 21, шпиндель шлифовального круга 22, суппорт 23 с электродвигателем 24 поперечной подачи, соединенным с управляемым преобразователем 25 мощности, датчик 26 активной мощности, устройство 27 памяти и сумматор 28. Кроме того, устройство содержит задатчики 29 и 30 скоростей соответственно черновой и чистовой подач, датчик 31 текущего припуска, четыре нуль-органа 32-35, задатчик 36 контрольного припуска, задатчик 37 припуска на выхаживание, эадатчик 38 быстрого отвода суппорта, интегрирующее устройство 39 и два функциональных преобразователя 40 и 41. Датчик 31 текущего припуска соединен с первыми входами нуль-органов 32- 35. Задатчик .36 контрольного при.пуска соединен с вторым входом первого нуль-органа 32. Задатчик 37 припуска на выхаживание соединен с вторым входом третьего нуль-органа 34. Выход сумматора 28 соединен с входом интегрирующего устройства .39. Первый выход интегрирующего устройства 39 через исполнительный замыкающий контакт 42 первого нуль-органа 32 соединен с входом первого функционального преобразователя 40. Второй выход интегрирующего устройства 39 через исполнительный замьг кающий контакт 43 третьего нуль-орга на 34 соединен с входом второго функ. ционального преобразователя 41. Вы" ход первого функционального преобра1204368 8На выходе сумматора 28 включеноинтегрирующее устройство 39, которое рассчитывает значеще энергии,затрачиваемой на съем металла за5 определенный промежуток времени:С- Р деЕ 7зователя 40 соединен с входом второ го нуль-органа 33. Выход второго функционального преобразователя 41 соединен с входом четвертого нуль- органа 35. Задатчик 29 скорости чер- новой подачи через последовательно соединенные исполнительные размыкающие контакты 44 и 45 второго 33 и третьего 34 нуль-органов соединен с первым входом управляемого преобразователя 25 мощности. Задатчик 30 скорости чистовой подачи через после довательно соединенные размыкающий контакт 46 третьего 34 нуль-органа и замыкающий контакт 47 второго нуль-органа 33 соединен с вторым входом управляемого преобразователя 25 мощности. Задатчик 38 быстрого отвода суппорта через замыкающий исполнительный контакт 48 четвертого нуль-органа 35 соединен с третьим входом управляемого преобразователя 25 мощности.Устройство работает следующим образом,Контроль текущего припуска Б обрабатываемой детали 49 производится датчиком 3 1. Сигнал с его выхода подается на входы четырех нуль-органов 32-35, формирующих дискретные командь управления рабочим циклом шлифова.ия. Нуль-органы 32 и 34 срабатывают при фиксированных значениях припусков Б и Я (фиг. 1 в), которые заранее задаются оператором с помощью задатчиков 36 и 37 соответственно. Нуль-органы 33 и 35 управ ляются от функциональных преобразователей 40 и 41 соответственно. При обработке детали 49 приводной электродвигатель 21 потребляет из сети мощность, текущее значение которой измеряется датчиком 26 мощности. Сигнал с датчика 26 мощностиР-. поо ступает в устройство 27 памяти, которое запоминает значение мощности потерь холостого хода Р . Сумматор 28 выделяет сигнал, пропорциональный мощности резания:Ры РФ РкхЭта энергия рассчитывается и из меряется в цикле обработки одной де,тали дважды.Первый раз - когда датчик 3 припуска 31 и задатчик 36 контрольногоприпуска фиксируют достижение значе ния контрольного припуска Б, а интегрирующее устройство 39 расчитывает значение энергии Ои подаст сигнал, пропорциональный 0на вход функционального преобразователя 40. В 20 свою. очередь функциональный преобразователь 40 преобразует сигнал, посту.пающий с интегрирующего устройства 39.в сигнал, определяющий значение припуска на чистовую обработку: 25вБ К)=С ЯСигнал Б (Я) определяет моментсрабатывания нуль-органа 33Второй раз энергия измеряется, зо когда датчик 31 и задатчик 37 припуска зафиксируют достижение значения контрольного припуска Б (фиг.1 в)Интегрирующее устройство 39 рассчиты-,вает значение энергии Я , затраченной на снятие припуска на предшествующих этапах обработки. Сигнал,пропорциональный Я, подается навход функционального преобразователя 41, который преобразует сигнал,поступающий с интегрирующего устройства 39, в сигнал, определяющий значение припуска на выхаживание:Б 4 с) Б- С( с45Сигнал Б (Я ) определяет моментсрабатывания нуль-органа 35. Срабаты(1 вание нуль-органа 35 означает прекращение этапа выхаживания и шпифовальный круг 22 быстро отводится от детали 49