АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ. НА КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКАХ

16. Автоматизация цикла шлифования

Обработка на шлифовальном станке осуществляется по опре­деленному циклу. Под циклом понимается последовательность изме­нения режимов шлифования и связанное с ней изменение интен­сивности съема металла.

При врезном шлифовании путь, проходимый шлифовальной бабкой в направлении поперечной подачи, складывается (рис. 40): 1) из пути до точки встречи с обрабатываемой поверхностью, эта часть пути проходит по воздуху с форсированной подачей; 2) из пути при врезании в металл, когда происходит отжатие системы и создается натяг (участок АВ) эта часть пути проходит с ускорен­ной подачей, в четыре-пять раз превышающей скорость черновой подачи; 3) из пути, соответствующего слою металла, снимаемому при черновой подаче (участок ВС); 4) из пути, соответствующего слою металла, снимаемого при чистовой подаче или при выхаживании (участок CD).

Часть цикла, непосредственно связанную со съемом металла, условно назовем рабочим циклом. Из-за того что путь ОА пролегает по воздуху, его можно пройти с любой скоростью. Важно, чтобы своевременно подать сигнал на переключение на рабочую подачу.

Рис. 40. Путь, проходимый шлифовальным кругом: / — врезание при постоянной поперечной подаче; 2 —- ускоренное врезание; 3 — выхаживание замедленное; 4 — выхаживание без поперечной подачн; 5 — выхаживание ускоренное

Технологическая система при шлифовании является упругой, поэтому интенсивность съема металла на протяжении рабочего цикла будет меняться. В начале цикла при врезании за счет упругого отжатия толщина снимаемого слоя металла меньше номинальной подачи иа глубину, затем металл снимается за счет созданной на­тягом силы, прижимающей круг к обрабатываемой поверхности.

Нарастание радиальной подачи t во времени на этапе вреза­ния с равномерной скоростью подачи (неустановившийся процесс) описывается выражением

/ = /м(1 — е(‘“т)/1,<>)=/й(1 -£kC’^d’L

где /м — подача на глубину, мм/мин; уо — натяг технологической системы иа этапе установившегося процесса, мм; т — время, мин; с1л, — соответственно диаметр и длина обрабатываемой поверх­ности.

Кривые, характеризующие процесс врезания, изменяются с изме­нением жесткости системы с и режущей способности круга к. Таким образом, на первом этапе имеет место неустановившийся процесс съема металла и создается исходный натяг, соответствующий задан­ному режиму обработки. При этом различают врезание с постоян­ной скоростью подачи на протяжении цикла (кривая /) и уско­ренное (кривая 2), когда скорость подачи при врезании больше ра­бочей на последующем этапе обработки, поэтому время иа создание натяга в системе будет меньшим.

На основе теоретического исследования удалось определить ос­новные закономерности этапа врезания (нарастание отжатня, ско­рость съема металла, время на врезание и снимаемый при этом слой металла). Время на врезание прямо пропорционально площади по­верхности обработки и обратно пропорционально жесткости техно­логической системы и режущей способности круга. Анализ показы­вает, что время врезания снижается с увеличением значения і (отно­шения скорости подачи при врезании и рабочей). Однако при от­ношении i>4-f-5 дальнейшее снижение времени врезания незна­чительно и им можно пренебречь.

Для перехода от этапа врезания к установившемуся процессу необходимо предварительно создать в системе натяг уо радиаль­ной силой. Значение этой силы определяет интенсивность обработки, поэтому при достижении заданной мощности привода нужно подать сигнал на переключение на рабочую подачу. При установившемся процессе толщина снимаемого слоя становится примерно равной подаче в единицу времени. Разница между ними вызывается изно­сом и изменением режущей способности круга. При круглом врезном шлифовании эта разность невелика и ею можно пренебречь.

В конце цикла при повышенных требованиях к точности обра­ботки и к параметрам шероховатости поверхности обычно снижают натяг в системе. При этом упругая система возвращается в исходное положение, снижается шероховатость, исправляется геометрическая форма, повышается размерная точность обработки. Этот этап назы­вают выхаживанием.

Теоретическим исследованием удалось определить основные зако­номерности этапа выхаживания (изменение натяга системы и съема металла во времени, время на выхаживание и снимаемый при этом слой металла). Изменение поперечной подачи (механизм подачи отключен) во времени на этапе выхаживания можно описать выра­жением

‘/ = /мЄ(-*ст>Лпс, г^>

На этапе выхаживания имеет место неустановившийся процесс съема металла. Различают три вида выхаживания: 1) с выключен­ной подачей (кривая 4) 2) замедленное, при котором с черновой по­дачи переходят на уменьшенную чистовую (кривая 3) 3) ускорен­ное, при котором шлифовальную бабку отводят от детали на размер, несколько меньший размера натяга в системе (кривая 5).

Время на этапе выхаживания

т=(лйдід)/(*с) In (Q’y/l/Qyj),

где Q’yn/Qyn — отношение удельных интенсивностей съема металла соответственно до и после выхаживания.

Под удельной интенсивностью съема металла Qyl в данном случае понимается объем металла, снимаемый в единицу времени и приходящийся иа 1 мм высоты шлифовального круга.

Различные механизмы поперечной подачи позволяют менять циклы шлифования. Этап врезания обычно осуществляется с ускорен­ной подачей. Основная обработка осуществляется с постоянной ра­бочей подачей или с затухающей скоростью подачи (замедленное выхаживание). Такой вариант рекомендуется при повышенных тре-
бованнях к качеству поверхности, точности формы и при малых при­пусках.

Кривые съема металла при выхаживании показывают, что в на­чале этапа уменьшение натяга и съема металла происходит ин­тенсивно, а затем интенсивность съема металла резко замедляется. Поэтому на практике выхаживание прекращают при натяге, значе­ние которого зависит от технических требований к точности обработки и шероховатости поверхности. Время выхаживания возрастает с уменьшением жесткости системы, снижением режущей способности круга и с повышением требований к параметрам шероховатости обработанной поверхности. Для уменьшения шероховатости доста­точно при выхаживании снять слой металла 0,02 мм.

На рис. 41 показан график нарастания накопленного съема ме­талла за рабочий цикл. Кривая / характеризует путь, проходимый

бабкой шлифовального кру­га; тангенс угла наклона а показывает интенсивность съема металла — минутную поперечную подачу. Так как технологическая систе­ма является упругой, то под воздействием нагрузки произойдет отжатие систе­мы, поэтому фактический съем металла (кривая 2) бу­дет отставать от пути пере­мещения шлифовальной баб­ки (кривая /). Отрезки, зак­люченные между кривыми / и 2, характеризуют от­жатие системы. При выхаживании съем металла и подача бабки осуществляются за счет ранее созданного отжатия в системе, поэтому съем металла на этом этапе характеризуется кривой 3 и ограничивается величиной отжатия системы (отрезок а).

17. Автоматизация правки круга

В процессе обработки происходит изнашивание абразива, кото­рое приводит к изменению размеров круга и обрабатываемой заго­товки. При черновых режимах и работе с преобладающим самоза­тачиванием размерный износ происходит более или менее равномерно во времени. При получистовом и чистовом режиме и работе либо с преобладающим затуплением, либо при смешанном процессе (частич­ное затупление и частичное самозатачивание) размерный износ круга за период стойкости колеблется в пределах 0,01—0,05 мм и происхо­дит неравномерно во времени: вначале быстрее, а по мере затупле­ния медленнее.

Правка шлифовального круга осуществляется после полного, частичного затупления и непрерывно. После полного затупления круга с него снимается слой 0,05—0,25 мм за несколько проходов. Такой способ находит применение при работе с ручным управлением. После частичного притупления круга с него снимается слой в одни — два прохода. Достоинством этого способа является снижение коле­баний режущей способности круга за период его стойкости. Способ
находит применение при работе с автоматическим циклом, напри­мер на станках автоматического цеха по производству подшипников качения.

На некоторых специальных станках (резьбо — и зубошлнфо — вальных) находит применение непрерывная правка круга, при которой время правки снижается либо перекрывается временем шлифо­вания. На правку шлифовального круга затрачивается от 8 до 12 % рабочего времени шлифования.

Большое значение имеет определение момента подачи команды на правку, так как несвоевременная подача команды приводит либо к дефектам на обработанной поверхности, либо к повышенному расходу шлифовальных кругов.

С затуплением абразивных зерен на поверхности круга возни­кают автоколебания. Нарастание амплитуды автоколебаний может быть использовано для подачи команды на правку. Для приема сигнала на автоматическую правку необходимо устройство, состоящее нз вибродатчика, принимающего сигнал вибрации круга; полосового фильтра, пропускающего только частоту автоколебаний, и уси­лителя, через который подается коман­да на включение механизма для правки круга.

На рис. 42 показана схема дат­чика для автоматической подачи коман­ды на правку круга. В качестве пре­образователя механических колебаний в электрические сигналы, пропорциональные их величине, выбран пьезоэлектрический акселерометр, который вырабатывает на­пряжение, пропорциональное ускорению колебаний.

Принцип действия прибора основан на том, что некоторые материалы обла­дают способностью вырабатывать элект­рический заряд, пропорциональный деформации. К таким материалам относится титанат бария. Пластина 2 из титаната бария приклеи­вается к основанию корпуса /, а сверху к пластине — сейсмическая масса 3, Если с помощью хвостовика с резьбой жестко закрепить основание корпуса 2 на узле станка, совершающем колебание, вместе с приклеенными к нему пластиной титаната бария и сейсми­ческой массой, то последняя начнет совершать колебательные дви­жения вместе с деталью. Эти движения будут происходить только в том случае, если собственная частота колебаний сейсмической массы значительно выше частоты колебаний детали. Сила давления сейсмической массы на пластину титаната бария, а следовательно, и заряд на ее гранях будут пропорциональны ускорениям, вызы­ваемым колебанием станка. Механические вибрации преобразуются датчиком в пропорциональный электрический сигнал, который усиливается и подается на стрелочный указатель, показывающий усредненное значение уровня вибраций в заданной полосе частот.

Команда на правку в отдельных случаях осуществляется от счетного реле числа рабочих циклов. Устройство для подсчета
прошлифованных деталей работает следующим образом: готовая де­тали, выходя из зоны шлифования, замыкает контакты конечного переключателя и тем самым подается сигнал к счетчику. Иными словами, работа устройства основывается на том, что через равные интервалы времени шлифования подастся команда на правку круга. Такое устройство может успешно применяться при работе с частич­ным затуплением круга.

К достоинствам такого способа следует отнести относительную простоту устройства, но момент подачи команды на правку не увязан с действительным состоянием рабочей поверхности круга, с ее измене­нием за период стойкости круга и с действительной необхо­димостью возобновления работоспособности круга путем правки.