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

 

1. Способ управления шлифованием при работе в цикле, включающем черновое и чистовое шлифование и размерное выхаживание с переключением значений подач в функции припуска, отличающийся 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 предшествукицем этапе, а величину припуска на размерное выхаживание устанавливают обратно пропорционально энергии, затрачиваемой главным электроприводом станка на съем припуска на предшествующих этапах. 2. Устройство управления шлифованием при работе в цикле, содержащее управляемый преобразователь мощности , связанный с электродвигателе1 поперечной подачи, и соединенные последовательно датчик активной мощности , блок памяти и сумматор, отличающееся 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, связанньй с вторым входом третьего нульоргана, интегрирующее устройство, вход которого связан с сумматором, первый выход через исполнительный замыкающий контакт первого нуль-органа - с входом первого введенного функционального преобразователя, а второй выход через исполнительный замыкающий контакт третьего нульоргана - с входом второго введенного функционального преобразователя , причем выход первого функционального преобразователя соединен с вторым входом второго нуль-органа , выход второго функционального преобразователя соединен с вторым входом четвертого нуль-органа, задатчик скорости черновой подачи, связанный через последовательно соединенные исполнительною размыкающие контакты третьего и второго нульорганов с первым входом управляемого преобразбв ателя мощности, задатчик скорости чистовой подачи, связанный через соединенные последовательно исполнительный размыкающий контакт третьего нуль-органа и исполнительный замыкающий контакт второго нульоргана с вторым входом управляющего преобразователя, и задатчик быстрого отвода суппорта, соединенный через (Л N3 О 4: :о 9д эо

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffHA (21) 3687063/25-08 (22) 06.01.84 (46) 15.01.86. Бюл. к- 2 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) В.Н. Михелькевич, А.Г. Решетов и Г.и. Кузьмичев (53) 621.923.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 601146, кл. В 24 В 51/ОО, 1973.

Авторское свидетельство СССР

В 842704, кл. 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 размерное выхаживание с переключением значений подач в функции припуска, отличающийся 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 предшествукнцих этапах.

2. Устройство управления шлифованием при работе в цикле, содержащее управляемый преобразователь мощности, связанный с электродвигателем поперечной подачи, и соединенные по„,Я0„„1204868 A (594 В 24 В 51/00 следовательно датчик активной мощности, блок памяти и сумматор, о т л ич 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, saдатчик припуска на выхаживание, связанный с вторым входом третьего нульоргана, интегрирующее устройство, вход которого связан с сумматором, первый выход через исполнительный замыкающий контакт первого нуль-органа — с входом первого введенного функционального преобразователя, а второй выход через исполнительный замыкающий контакт третьего нульоргана — с входом второго введенного функционального преобразователя, причем выход первого функционального преобразователя соединен с вторым входом второго нуль-органа, выход второго функционального .преобразователя соединен с вторым входом четвертого нуль-органа, задатчик скорости черновой подачи, связанный через последовательно соединенные исполнительные размыкающие контакты третьего и второго нульорганов с первым входом управляемого преобразователя мощности, задатчик скорости чистовой подачи, связанный через соединенные последовательно исполнительный размыкающий контакт третьего нуль-органа и исполнительный замыкающий контакт второго нульоргана с вторым входом управляющего преобразователя, и задатчик быстрого отвода суппорта, соединенный через

I204368

20

30

Чк

Q„=(Рщ Jt;

45 исполнительный замыкающий контакт четвертого 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 деталей 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 схема устройства автоматического управления диаметральным размером и режимом резания при врезном шлифовании..

Контроль 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 вЂ” время на съем контрольного и суммарного (на черновую и чистовую об работки) припусков со" ответственно.

С помощью контролируемых энергий

Я „ и Цс можно целенащ>авленно управлять режимом шлифования: через припуск на чистовую обработку Я (Я„) и через припуск на выхаживание Я4(Я,), входом управляемого преобразователя мощности,, Это можно пояснить графиками (фиг.

1-3), которые учитывают два харак.терных для процесса шлифования возмущающих воздействия: вариации на5 чального припуска детали Я„ (фиг. 1а) с размахом от S«до Я„„„„и режущей способности шлифовального круга, .о которой можно судить по мощности, .затрачиваемой при шлифовании (фиг.

16), с размахом от максимальной (P ) з ш до минимальной (Р ). Временные зависимости V (1:),,Р,„(t) и S(t) приведены для четырех возможных крайних сочетаний двух указанных возмущающих воздействий и обозначены: максимальный начальный припуск и острорежущий шлифовальный круг — 8„, минимальный начальный припуск и затупившийся круг — M3, максимальный начальньп припуск и затупившийся круг0 минимальный начальный припуск и острорежущий круг — МО.

Использование в качестве технологического параметра активной мощности шлифования Рц и обусловленных ею уровней энергии на съем заранее заданных припусков позволяет одновременно контролировать и важнейшие параметры обрабатываемой детали и условия ее обработки.

Способ тесно связывает два важнейших технологических параметра— текущий припуск детали S и затрачиваемую на съем этого припуска энер35,гию Ц„ или Яс, чтО Дает ВозможнОсть объединить преимущества, даваемые совместным использованием этих параметров.

По способу управления шлифованием с целью повышения точности изготовления деталей за цикл обработки каждой детали производят перераспределение снимаемого припуска на черновое (Я„-Я ) и на чистовое (S<(Q„)) шлифование и на выхаживание S„(Q ) в зависимости от уровней энергии

Q z и, затрачиваемой соответственс но на съем контрольного припуска (S„ S<) и припуска (Яи Яз). Пере1204368

30 стройки припусков Sz(QÄ) и S>(Q ) производят соответственно в конце

I этапа 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 припускй на выхаживание.

В начале производят измерение активной мощности и последующее вычисление энергии Q „, 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 Q „. Чем больше величина энергии „, 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.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 SM 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 $, равного величине температурного расширения. Как видно из фиг. 1, величины этого припуска Ь S сильно различаются друг от друга в зависимости от начального припуска детали $> и состояния режущей способности шлифовального круга. В частности, численные значения этого припуска равны для острорежущего круга при больmoM b $„и малом h S начальных î м, 5

55 припусках детали и для затупленного круга соответственно при большом ь$„ и малом ь$ начальных припусках.

Ъ

М1

Рассмотрим процесс шлифования по предлагаемому способу для сочетания свойств (о ) . Черновая подача 7 при большом начальном припуске $> наМане чинается в момент времени Т (кривая 1 на фиг. 1а). В процессе черновой обработки установившееся значение мощности для острорежущего круга достигнет значения Р (кривая 2 на фиг. 1б), При некотором (заранее установленном) контрольном припуске S (кривая 3 на фиг. 1в) выдается результат измерения затраченной к моменту времени Т„ энергии на съем этого припуска ($1, Matc

S <) равный: тк (), = P,Йй т

Если йе учитывать колебания теку" щей мощности, т.е ° считать функцию

P>(t) гладкой, то эта энергия будет равной:

В зависимости от величины О „ устанавливают величину припуска на чистовую обработку, прямо пропорциональную энергии О„:

$,(Як) = С,Ц„ где С и h — коэффициенты, определяющие йри прочих равных условиях линию ограничения интенсивности съема металла по прижогам.

При достижении припуска $2 (фиг.

1в, кривая 3) осуществляют переключение подачи с черновой V, на чиС( стовую Че (фиг.. 1а, кривая 1). С момента времени Т,а (фиг. 1а, кривая 1) начинают обработку детали на скорости чистовой подачи, при которой установившееся значение мощности о резания достигает величины P (фиг.

1б, кривая 2). При заранее установленном и фиксированном припуске S (фиг. 1в, кривая 3) чистовая подача прекращается и с момента времени Т

2 (фиг. 1) начинают процесс выхаживания, т.е. съем припуска sa счет энергии упругого деформирования. К этому же моменту времени выдается результат измерения суммарной энергии, затраченной на съем припуска о 1

1204

5

Если функция PN(t) принимается гладкой, то:

В зависимости от величины

5 устанавливают величину припуска на выхаживание, обратно пропорциональную энергии (1С .

Б (Я») = $»- ь Бм= Б -С Ц где Ср, m — коэффициенты численно определяющие при прочих равных условиях температурную погрешность за счет линейного расширения обрабатываемой детали АБ,„. 15

Команда на прекращение шлифования формируется при припуске Я 1фиг.!в, кривая 3) в момент времени Т . При достижении деталью после обработки номинальной температуры окружающей 20 среды за счет упреждения размера ,ьБ„О, размер обрабатываемой детали принимает номинальное значение, а припуск становится равным S=O.

1 25

Если теперь в процессе эксплуатации станка режущая способность шлифовального круга ухудшается и достигает предельного значения (» ), то процесс изменения мощности резания будет представлен кривой 4 на фиг.16.

Соответственно, установившееся значение мощности резания буДет равно

Р„,, а переключение скоростей с V», на 7с (кривая 5 на фиг. 1) произойдет при большем припуске S (фиг. 1в, З5 кривая 6), при несколько меньшем времени Т,, но при большем значении затраченной энергии („. Обработка на этапе чистовой подачи будет протеа кать при установившейся мощности Р 40 (фиг. 16, кривая 4).

После окончания чистовой обработки при Т начинается выхаживание, которое в зависимости от затраченной энергии О закончится при текущем 45 ,.с р припуске S (фиг 16, кривая 6) в момент времени Т .

Если на обработку поступают детали ,с минимальным начальным припуском

$„ „„„, то процесс начинается в мо- . мент времени Т » (кривая 7 и 8 на

М фиг. 1). При острорежущем круге мощность резания изменяется согласно кривой 9, при затуплено — кривой 10 (фиг. 16), достигая максимальных зна-55 чений Р,и .Р, соответственно. При о . 3 этом контрольный припуск (S >„„-S ) (на фиг. 1в, кривые 11 и 12) и соот368 ф ветствующая энергия, затрачиваемая станком на его съем, будет существенно меньше, чем ввыше рассмотренных случаях с большим припуском дета1 лей S> . Соответственно будут установлены меньшие значения припусков на чистовую обработку при острорежущем Б (кривая 12 на фиг. 1в) и

1 hl 2 затупленном Б (фиг. 1в, кривая 11) кругах, а также припуски на выхаживание S (фиг. 1в, кривая 12) и S 1, (кривая 11).

Между кривыми 3 и 6 и 11 и 12 (фиг. 1в) предельных значений $(й) обозначены две области, в которых производят 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 3235. 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-opra" на 34 соединен с входом второго функционального преобразователя 41. Вы" ход первого функционального преобва1204368 8

На выходе сумматора 28 включено интегрирующее устройство 39, которое рассчитывает значение энергии, затрачиваемой на съем металла за

5 определенный промежуток времени:

С

Q = ) P ae °

7 зователя 40 соединен с входом второ го нуль-органа 33. Выход второго функционального преобразователя 41 соединен с входом четвертого нульоргана 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 8 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 сра батывают при фиксированных значе- ниях припусков S и Я (фиг. 1в), 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 мощности Р-- по,. о ступает в устройство 27 памяти, которое запоминает значение мощности потерь холостого хода Р„„ . Сумматор 28 выделяет сигнал, пропорциональный мощности резания:

P Py Pxr °

Эта энергия рассчитывается и из10 меряется в цикле обработки одной де,тали дважды.

Первый раз — когда датчик 3 припуска 31 и задатчик 36 контрольного припуска фиксируют достижение значе15 ния контрольного припуска S, а интегрирующее устройство 39 расчитывает значение энергии 0 „ и подаст сиг нал, пропорциональный 0 на вход функционального преобразователя 40. В

20 свою. очередь функциональный преобразователь 40 преобразует сигнал, поступающий с интегрирующего устройства 39. в сигнал, определяющий значение припуска на чистовую обработку:

25 и

S (qK) =CD K

Сигнал S (Q„) определяет момент срабатывания нуль-органа 33 °

Второй раз энергия измеряется, 3о когда датчик 31 и задатчик 37 припуска зафиксируют достижение значения контрольного припуска S (фиг.1в)

Интегрирующее устройство 39 рассчиты-, вает значение энергии Q, затраченной на снятие припуска на предшест5 вующих этапах обработки. Сигнал, пропорциональный О, подается на вход функционального преобразователя 41, который преобразует сигнал, поступающий с интегрирующего устройства 39, в сигнал, определяющий значение припуска на выхаживание:

84(с) $ - С Я с

Сигнал Б (Я ) определяет момент срабатывания нуль-органа 35. Срабаты. ! (1вание нуль-органа 35 означает прекращение этапа выхаживания и шлифовальный круг 22 быстро отводится от дета- . ли 49 °

1204368!

204368

Составитель А. Семенова

Техред Т.Тулик

Корректор С. Черни

Редактор А. Ревин

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8464/12 Тираж 768

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5