ВИБРАЦИИ СИСТЕМ СТАНКОВ

1.1. КОНСТРУКЦИЯ СТЕНДА И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА

Для выявления взаимосвязей качества шлифованных поверхностей и параметров динамической системы про­цесса обработки деталей шлифованием необходимо экспериментально получить исходную информацию о па­раметрах качества шлифованных поверхностей, уровне и спектре колебаний формообразующих узлов станка и сил резания. Динамическую систему процесса обработ­ки невозможно разомкнуть, поэтому эксперименты целе­сообразно проводить в реальных условиях шлифования деталей.

Испытательный стенд (рис. 4.1) включает универ­сально-заточный с ганок мод. ЗМ642Е и измерительный комплекс для определения нагруженности и колебаний узлов станка. Для измерения относительных колебаний использованы специальные устройства на базе индук­тивных преобразователей, работающих в комплексе с виброизмерительноп аппаратурой.

Абсолютные колебания измеряют с помощью вибро- измерптельноп аппаратуры с применением пьезоэлектри­ческих преобразователей. Возникающие в процессе ра­боты станка силы резания контролируются специальным динамометром.

Необходимость проектирования и изготовления ори­гинальных преобразователей для измерения относитель­ных колгбаний формообразующих узлов станка вызвана тем, что колебания измеряются между подвижными узлами станка, а заданную точность измерения можно получить только бесконтактным способом. Этого можно достичь с помощью индуктивных преобразователей, принцип работы которых основан на изменении реак­тивного сопротивления преобразователен за счет изме­нения индуктивности катушек. На рис. 4.2 представлена

Рис. 4.2. Конструкция устройства для измерения относительных колебаний шпинделя н стола, а также сил резания

конструкция устройства для измерения относительных колебаний шпинделя и стола, а также сил резания. Для измерения колебаний в процессе вращения шпинделя и возвратно-поступательного перемещения-стола измеря­ются колебания шпинделя относительно гильзы шпин­деля и гильзы шпинделя относительно стола.

Измерение колебаний шпинделя относительно гильзы шпинделя осуществляется (рис. 4.3) с помощью двух индуктивных преобразователей 3, установленных в оправке 2 и жестко закрепленных на гильзе 1 шпин­деля. Базой шпинделя служит кольцо 4, установленное на шпинделе, которое изготовлено из металла с низким содержанием углерода и обработано с очень высокой точностью совместно со шпинделем.

Рис. 4.3. Схема устройства для измерения относительных колебаний шпинделя и стола

Измерение относительных колебаний гильзы шпин­деля и стола в процессе перемещения последнего осу­ществляется двумя индуктивными преобразователями 7, установленными в корпусе 6. Корпус винтами, обеспечи­вающими возможность регулировки, крепится к кронш­тейну 5, размещенному на гильзе. Базой измерения служит планка 8, изготовленная с высокой точностью из иизкоуглеродистого железа и выставленная строго параллельно направлению продольного перемещения стола 10. Планка крепится к кронштейну 9, закреплен­ному на столе. Путем обработки результатов одновре­менных измерений относительных колебаний шпинделя и гильзы шпинделя, а также гильзы и стола определя­ются относительные колебания шпинделя и стола в про­цессе их движения. Одновременно с помощью динамо-

Рис. 4.4. Схема подключения приборов при измерении индуктивны­ми преобразователями: 1 — контролируемая система; 2 ■— пласти­на; 3 — индуктивный преобразователь; 4 — усилитель; 5 — осцил­лограф; 6 — блок питания

Рис. 4.5. Динамометрический столик для измерений усилий резания при шлифовании

7. Мик. 1357 97

метрического столика 11, установленного на столе стан­ка, измеряются составляющие сил резания, возникающих в процессе обработки детали 12 шлифовальным кру­гом IS. На рис. 4.4 представлена схема подключения приборов при измерении индуктивными преобразова­телями.

Серийно выпускаемые динамометры не позволяют измерить относительно малые нагрузки, присущие про-

Рис. 4.6. Схема подключения тензорезисторов динамометрического столика

цессу шлифования, особенно колебания усилий относи­тельно их номинала. С этой целью спроектирован и изготовлен специальный динамометрический столик, ко­торый представляет собой восьмигранный упругий эле­мент, две грани которого обладают высокой жест­костью, а шесть являются рабочими (рис. 4.5). Одна жесткая грань выполнена так, чтобы обеспечить необ­ходимое крепление столика к столу станка, на второй грани закрепляется обрабатываемая деталь. На рабо­чие грани наклеены полупроводниковые тензорезисторы, обеспечивающие высокую чувствительность измерения. Разводка схемы тензорезисторов выполнена на изоля­торе, закрепленном непосредственно на рабочей грани упругого элемента. Для защиты тензорезисторов от абразивной пыли и СОЖ упругий элемент покрывают последовательно клеем БФ-2 и эпоксидной смолой.

Схема соединения тензорезисторов представляет со­бой два полумоста (рис. 4.6). Один полумост реагирует на значение горизонтальной составляющей силы реза­ния Pz, другой — на значение вертикальной составляю­щей Py — Указанное на схеме параллельное подключение тензорезисторов (с индексами Z и У, соответствующими

усилиями Pz и Py) выполнено для увеличения чувстви­тельности динамометрического столика и согласования сопротивлений тензорезисторов с входным сопротивле­нием усилителя.

Точность измерения составляющих сил резания за­висит от точности изготовления упругого элемента и подборки тензорезисторов. В экспериментальном иссле­довании на универсально-заточных станках применены полупроводниковые тензорезисторы серии КТД. ‘

Погрешность измерения (взаимовлияние составля­ющих Pz и Py), обусловленная погрешностями изготов­ления чувствительного элемента, рассеиванием парамет­ров полупроводниковых тензорезисторов, а также по­грешность, проявляющаяся при возникновении изгиба­ющих моментов образца относительно установочной базы упругого элемента, составили 3%.