Файл: Регулирование качества продукции средствами активного контроля..pdf

та, а при обработке методом врезания не влияют тепловые и сило­ вые деформации станка и инструмента (за исключением местных силовых деформаций шлифовального круга). На точность такой системы в основном влияют тепловые и силовые деформации об­ рабатываемых деталей. Таким образом, данная форма обратной связи точнее, чем предыдущие.

Рис. 33. Схема возникновения погрешности обработки при контроле положения режу­ щей поверхности шлифовального круга

Однако при контроле положения режущей кромки инструмента не всегда удается избавиться от влияния тепловых и силовых де­ формаций станка и режущего инструмента. Если положение ре­ жущей кромки фиксируется до или после процесса обработки, то на точность регулирования влияют силовые деформации станка и инструмента (рис. 34,а) .

О

Рис. 34. Схема контроля положения режущей кром­ ки инструмента:

а—при подаче до упора; б—при повороте инструмента

Если положение режущей кромки контролируется после пово­ рота резца, то на точность обработки могут оказывать влияние не только силовые, но и тепловые деформации станка (рис. 34,6). На точность такого метода влияет также нарост на лезвии резца. При контроле положения режущей поверхности шлифовального круга

на зубошлифовальном станке фирмы «Мааг» на точность обработ­ ки влияют тепловые и силовые деформации станка и режущего инструмента.

Контроль положения режущей кромки инструмента применяется при обработке деталей сложной формы, когда измерение самой де­ тали затруднительно.

При использовании обратной связи IV (см. рис. 32, а) контроли­ руется непосредственно размер обрабатываемой детали: его вклю­ чают в размерную цепь измерительного прибора. Прибор оснащен

и виброконтактные и т. д.). Однако принцип управления станком и

Цикл обработки состоит из следующих элементов. При размы­ кании контакта 9 (см. рис. 32, б) происходит переключение станка с черновой подачи на чистовую. При замыкании контакта 10, кото­ рый настроен по образцовой детали на заданный размер, подается команда на прекращение процесса обработки (возникающий при замыкании этого контакта электрический импульс после усиления поступает в электромагнит, связанный с золотниковым устрой­ ством; при срабатывании электромагнита золотник переключается, и поршень 4 (см. рис. 32, а) начинает двигаться в обратном на­ правлении).

Таким образом, в этом случае процесс обработки независимо от влияния различных технологических факторов продолжается до тех пор, пока в контролируемом сечении не будет достигнут задан­ ный размер. При таких условиях на точность обработки перестают влиять размерный износ режущего инструмента, тепловые и сило­ вые деформации станка и режущего инструмента, а также силовые деформации обрабатываемых деталей (при диаметральном трех­ контактном измерении). Данная обратная связь обладает более высокой точностью по сравнению с ранее рассмотренными.

Системы регулирования размеров, основанные на контроле де­ талей в процессе обработки, имеют ациклический характер.

На точность контроля в процессе обработки влияют износ из­ мерительных наконечников прибора (при контактных измерениях), тепловые деформации обрабатываемых деталей и погрешность са­ мого измерительного прибора, включая при автоматических изме­ рениях погрешность датчика, а при визуальных — погрешность универсального прибора.

При контроле в процессе обработки деталей, обладающих не­ большой жесткостью в поперечном сечении (например, тонкостен­ ных), на точность любых методов измерения, в том числе и диамет­ ральных, влияют силовые деформации обрабатываемых деталей. Поэтому тонкостенные детали целесообразнее контролировать не в процессе, а после обработки, используя обратные связи в форме подналадочных систем. При контроле после обработки уменьшает-

98

ся влияние динамических факторов. Кроме того, само измеритель­ ное устройство находится в более благоприятных условиях (с точки зрения влияния охлаждающей жидкости и возможности загрязне­ ния).

Однако с точки зрения компенсации технологических погрешно­ стей контроль деталей в процессе обработки является более вы­ сокой формой обратной связи по сравнению с подналадочными сис­ темами.

Характерная особенность контроля в процессе обработки за­ ключается в том, что компенсируется влияние не только функцио­ нальных технологических погрешностей, как например, при ис­ пользовании подналадочных систем, но и собственно случайных. Эта особенность заложена в самом принципе действия данных систем: поскольку процесс обработки прекращается при достиже­ нии заданного размера, то на точность регулирования уже не мо­ гут влиять случайные погрешности, вызываемые, например, коле­ банием припусков на обработку (за исключением связанных с ко­ лебанием припусков случайных температурных погрешностей са­ мих обрабатываемых деталей) или неоднородностью материала заготовок. Вместе с тем именно указанные факторы являются основ­ ными источниками возникновения собственно случайных погрешно­ стей.

Точность регулирования размеров при дискретном изменении контролируемых параметров. Весьма часто поперечные и продоль­ ные подачи исполнительных органов металлорежущего станка осуществляются совместно (рис. 35). На рисунке приведен слу-

чай круглого наружного шлифования в центрах, однако сделанные ниже выводы относятся к любому типу подобных операций, вклю­ чая внутреннее и плоское шлифование, а также точение, фрезеро­ вание, строгание и др.

Из рисунка следует, что размеры деталей изменяются дискрет­ но. Поэтому независимо от точности средства активного контроля, управляющего технологическим процессом (датчик / ) , величина

предельной погрешности не может быть меньше двойной толщины

ном на рисунке, заданный размер уже практически получен, но датчик не сработал в результате присущей ему погрешности или вследствие того, что его контакты не дошли друг до друга на ка­ кую-то очень малую величину. Во время следующего прохода с де­ тали будет снят слой металла толщиной і, в результате чего раз­ мер детали станет меньше заданного на величину 2t. Эта погреш­ ность колеблется в пределах от нуля до 2t и распределяется по закону равной вероятности.

Толщина слоя металла, снимаемого с детали за один проход, определяет точность обработки и при отсутствии средств регулиро­ вания размеров.

При шлифовании в центрах или патроне поперечная подача за один или двойной ход, равная 2,5—4 мкм, может вызвать по­ грешность обработки 5—8 мкм. Таким образом, для повышения точности регулирования размеров необходимо прежде всего умень­ шать величину і. Для этого, в свою очередь, нужно, чтобы сам процесс резания давал возможность снимать с обрабатываемых де­ талей тонкие слои металла. При шлифовании вполне можно сни­ мать слои металла, толщина которых составляет десятые и даже сотые доли микрометра. Возможности других операций (точение, фрезерование, строгание) более ограничены. Известно, например, что при обычном точении стальных деталей очень трудно снять слой металла толщиной меньше 0,01 мм.

Величина і зависит также от передаточного отношения кинема­ тической цепи станка, от порога чувствительности механизма при­ вода его исполнительных органов и от жесткости технологической системы. Для управления указанным параметром необходимо повы­ шать жесткость технологической системы и не доводить режущий инструмент до состояния полного затупления.

При недостаточно жесткой технологической системе и сильно затупленном режущем инструменте подача исполнительных орга­

деформаций технологической системы, которые тем самым опреде­ ляют и параметр і.

Точность средств активного контроля, основанных на косвенных методах измерения. На рис. 36 представлены схемы одноконтактных измерительных устройств. Размерные цепи, в состав которых вхо­ дят регулируемые параметры, характеризуются следующими за­ висимостями:

100

При измерении по схеме, приведенной на рис. 36, а, погрешность зависит от тепловых и силовых деформаций звена L . Погрешность самого измерительного прибора, включая и погрешность от износа измерительного наконечника, входит в состав ôC. Погрешность Ы является следствием тепловых и силовых деформаций звена /. При шлифовании силовые деформации возникают в основном под вли-

считать, что силовые деформации обрабатываемых деталей прак­ тически мало влияют на точность регулирования. Кроме того, при выборе положения измерительного наконечника прибора всегда можно учесть направление равнодействующей силы резания. При такой схеме измерения на точность активного контроля не влияет размерный износ режущего инструмента, тепловые и силовые де­ формации шлифовальной бабки, станины станка и инструмента.

Весьма своеобразным является метод контроля, изображенный на рис. 36, в. В этом случае на точность измерения не влияют сило­ вые деформации обрабатываемых деталей. Погрешность ôL зави­ сит только от тепловых деформаций звена L . Погрешность звена / определяется размерным износом и силовым отжатием режущего инструмента. Таким образом, своеобразие данного метода заклю-

101