Файл: Регулирование качества продукции средствами активного контроля..pdf

Прибор для контроля в процессе обработки с компенсацией температурных погрешностей мод. БВ-4041А построен на принципе сравнения температуры обрабатываемой детали и прибора и авто­ матического внесения поправки в настройку последнего [40]. Он предназначен для контроля изделий диаметром 200—400 мм, при обработке которых температурные деформации имеют существен­ ное значение. Измерение размера основано на пневматическом ме-

Рис. 120. Устройство БВ-4041А с температурной компенса­ цией

компенсационного устройства.

Термосопротивление 6, измеряющее температуру скобы, встраи­ вается непосредственно в каретку прибора. Измерение температуры детали производится термосопротивлением 5, которое контактирует с торцом обрабатываемой детали вблизи зоны обработки. Таким образом измеряется усредненная температура изделия, по которой

287

вводится поправка. Сигнал с термосопротивления, которое вращает­ ся вместе с деталью, снимается через коллектор, установленный на шпинделе бабки изделия станка. Оба термосопротивления включе­ ны в электрическую схему, управляющую положением заслонки противодавления, смещение которой регулирует величину зазора Si, т. е. давление в ветви противодавления. Поскольку измерительная ветвь и ветвь противодавления выполняются идентичными по харак­

на ASj выдача команды будет произведена прибором при зазоре S

с реверсивным двигателем, смещающим заслонку противодавления. Термосопротивления образуют два плеча моста, два других плеча образованы сопротивлениями и реохордом 13 (см. рис. 120). С диагонали моста снимается напряжение разбаланса, которое уси­ ливается усилителем 7 напряжения и подается на серводвигатель 8. Последний смещает движок 12 реохорда до баланса моста. Движок реохорда непосредственно связан с микровинтом 9, так что при повороте движка вследствие перемещения микровинта происходит поворот заслонки 10 и таким образом изменяется зазор S, над соплом противодавления. Собственная погрешность прибора поряд­

но 60%. Для компенсации температурных погрешностей этих дета­

ружной поверхности детали. Информация от этих устройств посту­ пает в суммирующий датчик, который выдает команду для управления процессом хонингования отверстия детали.

Устройство, измеряющее тепловое изменение диаметра наруж­ ной необрабатываемой поверхности детали, вводит в суммирующий датчик такую информацию, которая задерживает подачу команды о прекращении процесса хонингования.

'^88

Прибор активного контроля, управляющий циклом обработки стан­ ка, находясь в тяжелых условиях работы, имеет значительное сме­ щение уровня первоначальной настройки, вызываемое износом измерительных наконечников, медленными температурными дефор­ мациями, смещением характеристик электрических, механических и пневматических устройств и рядом других факторов, появление и влияние которых нередко невозможно учесть.

Если изменение размера обрабатываемых деталей за счет сме­

Рис. 121. Принципиальная схема самокорректирующейся комбиниро­ ванной системы ОКБ с автоматической настройкой по обрабатывае­ мым деталям и установочной мере

шественных величин и конструктивными или другими мерами уменьшить систематическую составляющую невозможно, то в этом случае целесообразно применять разработанную в ОКБ реверсив­ ную самокорректирующуюся комбинированную (двухступенчатую) систему активного контроля и регулирования с автоматической на­ стройкой по обработанным деталям и установочной мере [43; 44].

Самокорректирующаяся комбинированная система состоит из трех измерительных блоков (рис. 121): блока 2 в зоне шлифования,

блока 10 вне зоны шлифования, блока 7 поднастройки по образцо­ вой детали (самонастраивание).

Блок 2 выполняет функцию прибора активного контроля И, управляющего циклом обработки станка. Блок 10 выполняет функ­ цию прибора 8 вне зоны обработки (поднастройщика), который ав­ томатически при необходимости поднастраивает прибор 11. Блок 7

пневматическую скобу 11. При достижении заданного размера за­

смещения настройки периодически самонастраивается по образцо­ вой детали.

На измерительную позицию поднастройщика вне зоны обработки периодически подаются выборки деталей. Периодичность выборок, их частота должны определяться в каждом отдельном случае, исхо­ д я из конкретного технологического процесса изготовления деталей. Число деталей в выборке устанавливается оптимальным (6 шт.). Выборки берутся непрерывно в течение всего технологического процесса, поэтому контроль и регулирование осуществляются по скользящей системе.

Измерительное устройство поднастройщика 8 представляет со­ бой измерительную ветвь дифференциального шестиконтактного пневмоэлектрического датчика 9. Для устранения влияния на точ­ ность регулирования погрешности формы измерительное устройство контролирует средний диаметр детали. При использовании пневма­ тического метода измерения эта задача решается весьма просто.

По результатам измерения деталей на поднастройщике 8 стати­ стический анализатор (на рисунке не показан) через электронный блок 3 выдает команду на поднастройку прибора активного контро­ ля / / , управляющего циклом обработки станка.

Принцип работы статистического анализатора заключается в следующем. Допуск на обработку детали разделяется на пять зон. При контроле шести деталей выборки, которые могут попасть в пять различных зон, возникают различные сочетания сигналов. Сигнал на поднастройку прибора активного контроля 12 подается в том слу­ чае, если любые три детали из шести выходят за контрольные пре­ делы (малые или большие), т. е. поднастройка осуществляется по скользящей медиане выборки, которая надежно защищает от гру­ бых деталей.

Исполнение команды на компенсацию смещения настройки при­ бора активного контроля / / осуществляется специальным блоком

290

поднастройки (рис. 122). Соответствующий сигнал на поднастройку прибора активного контроля от статистического анализатора через электросхему системы включает реверсивный серводвигатель / (на­ правление вращения двигателя зависит от того, в какую сторону нужно производить поднастройку). Серводвигатель / через зубча­ тую передачу 2 и микрометрическую винтовую пару 4 перемещает контакты 6 пневмоэлектрического датчика 9 на величину смещения настройки прибора активного контроля, которая определяется сиг­ налом статистического анализатора. Контакты 6 соединены рам­ кой 7, которая подвешена на плоских пружинах 5 относительно сильфонов 8 датчика 9.

Благодаря передаточной характеристике сильфонного датчика, точность поднастройки этим способом значительно увеличивается

Рис. 122. Механизм поднастрой­ ки самокорректирующейся ком­ бинированной системы О К Б

Î От сети

(в «k» раз, где «k» — передаточное отношение пневмоэлектрическо­ го сильфонного датчика) по сравнению с другими способами ком­ пенсации смещения, например, изменением противодавления расхо­ да воздуха, которое осуществляется дросселями типа сопло—зас­ лонка, шарик—конус, конус—конус и т. д.

Серводвигатель 1 вращается до сигнала об остановке, который дает командоаппарат 3, установленный на выходном валу блока поднастройки. Командоаппарат 3 управляет серводвигателем 1 в зависимости от величины импульса на поднастройку, которая может быть различной в зависимости от размера деталей выборки. Коман­ доаппарат позволяет осуществлять поднастроечный импульс, рав­ ный 0,3 мкм и более. После исполнения команды на поднастройку прибора активного контроля берется следующая выборка деталей и аналогичным образом анализируется изменение размеров деталей в выборке. В случае необходимости вторичной поднастройки следу­ ет взять еще одну выборку, и так до тех пор, пока не прекратятся' команды на поднастройку прибора активного контроля.

Таким образом, самокорректирующаяся комбинированная сис­ тема позволяет осуществлять надежную автоматическую поднастройку прибора активного контроля 11 (см. рис. 121), управляюще­ го циклом обработки станка, импульсами различной величины по модулю и знаку в зависимости от размеров деталей выборки.

Самонастраивание поднастройщика 8 производится периодиче­ ски по образцовой детали через интервалы времени, зависящие от наблюдаемых скоростей смещения настройки (примерно один раз в час). При этом электрическая измерительная схема системы пе­ реключается на режим самонастраивания. Образцовая деталь имеет ту же температуру, что и измеряемая деталь, чтобы исключить тем­ пературную погрешность. Это достигается тем, что образец находит-

Рис. 123. График определения оптимального импульса

0,5 1,0 15 2,0 А,мкм

ся в ванне с охлаждающей жидкостью, имеющей ту же температуру, что и при шлифовании.

При вводе образцовой детали на измерительную позицию под­ настройщика 8 в случае, если настройка сместилась на большую, чем установлено, величину, замыкается один из контактов 6 пневмоэлектрического датчика 9. Исполнение команды осуществляется специальным блоком поднастройки по образцу, который в основном аналогичен предыдущему блоку поднастройки, с той лишь разницей, что в нем отсутствует командоапцарат, а самонастраивание осуще­ ствляется через электронный блок 5 до размыкания соответствую­ щих контактов 6 датчика 9. После самонастраивания поднастрой­ щика образец вводится повторно, для того чтобы проверить пра­ вильность поднастройки.

Затем образец удаляется с измерительной позиции и система пе­ реключается на измерение деталей с последующей, если это необ­ ходимо, поднастройкой прибора активного контроля.

Данная система позволяет компенсировать любое систематиче­ ское смещение настройки как монотонное, так и немонотонное. Си­ стема обеспечивает достаточно надежную и стабильную работу. Вы­ сокая надежность электрорелейной системы была подтверждена также расчетным путем. На рис. 123 изображено семейство экспери­ ментальных кривых, с помощью которых можно ориентировочно оп­ ределить оптимальный для данной системы импульс при различной

292

величине а. Суммарная погрешность подналадки в отдельных слу­ чаях не превышала 3 мкм.

Для регулирования технологических процессов с высокой точно­ стью может быть предложена самокорректирующаяся комбиниро­ ванная система (рис. 124) [111], которая состоит из трех основных узлов: жесткого регулируемого упора 2, определяющего положение шлифовальной бабки 3; прибора-подналадчика 4, корректирующего положение упора 2 по результатам измерений расстояния между

Г

Рис. 124. Самокорректирующаяся комбинированная система с регулируе­ мым упором

шлифовальным и ведущим кругами, и узла поднастройки 1, изме­ няющего первоначальную настройку прибора 4 по результатам из­

и влияние которых не всегда можно заметить и учесть.

Работа упора 2 основана на силовом замыкании его с рабочим органом станка; в цепи привода создан предварительный натяг, обеспечивающий предельную силу Р . Величина этой силы зависит от массы шлифовальной бабки, радиальной составляющей силы ре­ зания Ру, тепловых деформаций и других параметров системы

293

\