Способ автоматического регулирования точности обработки цилиндрических поверхностей

 

,;р-т;. -т хн:;

1н1724321

О Л -И"-C -А - H--И Е

ЙЗОБРЕТЕНИЯ

Союа Советских

Сониалистнческнх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свпд-I:y— (22) Заявлено 04.11.74 (21) 2072495/25-08 (51) М. Кл.

В 23 Q 15/00 с приеоеди1 ением 3II II, II %—

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень 1ч"е 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (53) УДК 621:53.08 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Автор изобретения

В. Г, Ситко (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

T0ЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ х =Лr+e+p, "r = а sin (2L t), Изобретение относится к области станкостроения и касается непосредственно методов прецизионной обработки цилиндрических поверхностей.

Известен способ и устройство автоматического регулирования точности геометрической формы тел вращения прн их обработке с применением двух диаметрально противоположных датчиков и принудительных колебаний инструмента (1). 10

Известный способ и устройство, реализующее его, не предусматривают возможности плавного и непрерывного регулирования точности формы не только поперечного, но и продольного сечения деталей. 15

Цель изобретения — достижение возможности регулирования точности, обработки не только в радиальном, но и в продольном сечении.

Сущность предлагаемого способа состоит 2О в том, что в нем величину подналадочного сигнала колебаний инструмента задают пропорциональной сумме мгновенных импульсов двух датчиков, которые располагают в основной плоскости инструмента и 25 перемещают совместно с инструментом вдоль детали.

На фиг. 1 и 2 представлено математическое обоснование метода исправления некруглости; на фиг. 3 — схема расположения элементов при осуществлении способа.

Согласно изобретению в основе способа используют зависимость между геометрической формой поверхности и ее радиальным биением. При вращении детали мгновенные показания датчика (кривая 1) радиального биения определяются некруглостью измеряемой поверхности (кривая 2), ее эксцептриситетом (кривая 3) и переносными колебаниями оси вращения (кривая 4) и могут быть выражены где х — мгновенные показания датчика;

Лг — некруглость поверхности; е — эксцентрисптет, р — колебания оси вращения детали.

Если пекруглость поверхности представить в виде где а — половина максимальной некруглости;

lг — любое целое число; а1 — угловая координата конкретной точки поверхности; а переносные колебания оси вращения выразить в форме р = b sin(2n t+ y), где b — амплитуда колебаний;

n — любое целое число;

«р — начальная фаза колебаний; то мгновенное показание датчика радиального биения будет представлено суммой х, = а з1п (2й о/) + b sin (2nu t + р) +

+ е sin(pit+ ), где е — эксцентриситет поверхности; ф — начальная фаза эксцентриситета.

При изменении фазы установки датчика на некоторый угол а изменятся на величину а начальные фазы второго и третьего слагаемых, вследствие этого при Q = л второе и третье слагаемые меняют знак х,. = а sin(2k t) — bsin(2npit+ c)— — е sin (iot + ф).

Отсюда следует, что сумма мгновенных показаний двух датчиков, установленных диаметрально противоположно друг другу, в любой момент времени будет равна х, +х„— 2а з1п(2М/), т. е. будет определяться удвоенной величиной некруглости при данной угловой координате. Вследствие этого сумма показаний двух диаметрально противоположных датчиков радиального биения может быть использована в качестве программоносителя подналадочных импульсов компенсации некруглости.

Если оба диаметрально противоположных датчика разместить на фиксированном расстоянии, т. е. общем основании, то при перемещении датчиков вдоль оси детали сумма их показаний будет изменяться в соответствии с погрешностью формы детали в осевом сечении.

Возможность постепенного удаления припуска за несколько проходов с применением предлагаемого способа объясняется следующим образом.

Для обеспечения требующейся круглости поверхности отклонения ее профиля от средней идеальной окружности выражается в виде

lr = а sin(2k >t), при каждой угловой координате et необходимо удалить припуск

L õ — а (1+ sin(2kpit)J где ЛХ„ — припуск; а — максимальная некруглость, поделенная на два;

k — целое число.

Выражение, аналогичное приведенному, можно получить, если рассмотреть показания хр (фиг. 2, кривая 5) датчика и пока4 зания Х„датчика, диаметрально противоположного первому (кривая 6) и прибавить к сумме показаний двух диаметрально противоположных датчиков (Xp+X,, ) некото5 рую гостоянную величину 2а, равную максимальной исходной некруглости детали (это практически можно осуществить спомощью потенциометра). При этом получим выражение х, + х„+ 2а 2а + 2a sin (2kpit) =

= 2а (1 + sin (2k it) - 2Лхм/, где ЛХ„, — припуск; а — постоянная величина;

15 Й вЂ” целое число.

Если за один проход будет удалена— и часть погрешности формы (т — число проходов при равномерном съеме), то размах

2о колебаний каждого из 2-х датчиков радиального биения уменьшится на величину

2а — соответственно на эту же величину

m уменьшится некруглость обрабатываемой поверхности, а сумма Хо+Х,, уменьшится на удвоенную величину снятого припуска

4а — Таким образом, при втором проходе т величина управляющего импульса будет меньше, чем при первом проходе, вследствие чего процесс исправления некрупности будет происходить с замедлением по экспоненциальному закону.

После z проходов обрабатываемая деталь будет иметь искруглость:

25=--. 2а е .и где 26 — иекруглость;

e=2,72 ...;

z — число проходов;

m — число проходов при равномерном съеме, тогда как исходная не45 круглость была равна 2а.

При достаточном числе проходов z, когда остаточная погрешность б будет близка к нулю, сумма показаний датчиков Хо+Х станет величиной практически постоянной

5о и равной нулю. Процесс исправления некруглости автоматически прекратится и будет иметь место только равномерное удаление припуска по всей длине окружности детали.

Способ осуществляют с помощью датчиков 7 (фиг. 3) и 8, которые располагают на фиксированном расстоянии друг от друга на общем основании 9, исполнительного механизма 10, контактирующего с абразивGo ным инструментом 11, снабженным вибратором 12, и электрической схемы. Последнюю набирают из электронного суммирующего устройства 13, смещающего потенциометра 14, индикатора 15 и полупроводнико65 ваго усилителя 16.

Исполнительный механизм 10 устанав. ливают таким образом, чтобы он создавал прижатие инструмента 11 (например, суперфинишной головки) к детали. Устанавливают датчик 7 и создают натяг его штока при контакте с деталью. С противоположнои стороны детали таким же образом устанавливают датчик 8, оба датчика закрепляют на основании 9. Медленно поворачивая деталь, следят за суммарным ip отклонением стрелки индикатора 15.

При вращении детали оба датчика 7 и 8 дают на выходе электрические импульсы, пропорциональные радиальному биению поверхности детали. Суммарный импульс д двух датчиков, полученный в суммирующем устройстве 13; — смещают потенциометром 4 так, чтобы общий импульс на шкале индикатора 15 был пульсирующим от нулевого (или небольшого положительного зна-;О чения) до максимального положительного значения. Этот пульсирующий импульс, усиленный полупроводниковым усилителем

1б, управляет скоростью удаления припуска инструментом 11 с помощью исполни- 5 тельного механизма 10.

При осциллирующих колебаниях инструмента 11 от вибратора 12 происходит удаление припуска, причем скорость съема припуска пропорциональна суммарному ЗО мгновенному показанию двух датчиков 7 и 8.

При одновременном вращении детали и перемещении датчиков 7 и 8 совместно с исполнительным механизмом 10 вдоль оси детали (т. е. при наличии круговой и осевой подач) происходит исправление геометрической формы цилиндрической поверхности как в продольном, так и в поперечном сечениях с высокой точностью, соизмеримой с порогом чувствительности датчиков (примерно 0,1 — 0,2 мкм), При этом размерная точность и качество поверхностп достигаются автоматически за счет применения суперфинишированпя пли хонпнгования.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования точности обр аботки цилиндрических поверхностей с применением двух диаметрально противоположных датчиков и принудительных колебаний инструмента, о тличающийся тем, что, с целью обеспечения точности формы в продольном и поперечном сечениях, общую ось двух датчиков располагают в основной плоскости инструмента и перемещают совместно с инструментом вдоль детали, а величину подналадочного сигнала колебаний инструмента задают пропорциональной сумме мгновенных импульсов двух датчиков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШЛ № 3898440, кл. 235—

151.13, 1975.

724321

Составитель М. Пуряев

Текред В. Серякова

Корректор В. Петрова

Редактор В. Девятов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 354/13 Изд. ¹ 215 Тираж 1160 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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