Технические науки/8. Обработка материалов в машиностроении

К.т.н. Фролов В.К., к.т.н. Гладський М.М., Шуплєцов І.К., Артьомов А.О.

Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аналіз способів автоматичної подачі команди на правку шліфувального круга

Своєчасна подача команди на правку є першим етапом комплексної автоматизації процесу правки шліфувального круга. Частоту проведення правок визначає період стійкості круга між правками, тобто проміжок часу, при якому забезпечується оброблення за заданими технологічними вимогами. Універсального критерію стійкості круга немає, вибір його залежить від технічних вимог до оброблення.

Існують наступні способи визначення моменту подачі команди на правку шліфувального круга: за часом оброблення; за кількістю оброблених деталей; за кількістю підналагоджувань; за зміною амплітуди коливань вузлів верстата; за зміною пружних деформацій вузлів верстата; за зміною інтенсивності видалення припуску; за рівнем «засалювання» шліфувального круга; за зміною використовуваної потужності приводу шліфувального круга.

При використанні способу подачі команди на правку за часом оброблення команда подається за допомогою реле часу. Час призначають або за стійкістю круга, розрахованою за експериментальною залежністю [1], або як час, необхідний для досягнення заданого розміру [2]. Перевагою способу є простота реалізації, недоліком – збільшення питомої кількості правок через використання апріорної, а не апостеріорної інформації про різальну здатність круга.

При використанні способу подачі команди на правку за кількістю оброблених деталей в систему управління верстата вводиться лічильник, який дає команду на правку після шліфування певної кількості деталей. Кількість оброблених деталей встановлюється на підставі статистичних даних. Переваги та недоліки способу – такі ж, як і в попередньому.

При використанні способу подачі команди на правку за кількістю підналагоджувань використовується апостеріорна інформація про проведені після попередньої правки підналагоджування. При цьому оброблені деталі вимірюються в контрольно-сортувальному автоматі, встановленому поряд з верстатом. Якщо розмір деталі виходить за межі поля допуску – верстат підналагоджується. Після певної кількості підналагоджувань, визначеної експериментальним шляхом, подається команда на правку. Вказаний спосіб значно ускладнює конструкцію шліфувального верстата. Крім того, необхідність підналагоджування не завжди виникає через втрату різальної здатності круга. Причинами можуть бути пружні, теплові деформації вузлів верстата тощо.

Спосіб подачі команди на правку за зміною амплітуди коливань вузлів верстата оснований на дослідженні вібрацій при шліфуванні. Доведено, що при затупленні круга в коливанні вузлів верстата з’являється нова гармоніка, амплітуда якої з плином часу зростає. Частота цієї гармоніки змінюється в порівняно вузьких межах і залежить, головним чином, від жорсткості та маси верстата. Амплітуда автоколивань на шліфувальних верстатах між правками може змінюватися на величину до 20 мкм [3]. Із збільшенням швидкості обертання круга зростання амплітуди сповільнюється, при використанні дрібнозернистих кругів вона зростає повільніше, ніж при крупнозернистих. В якості перетворювача механічних коливань в електричні сигнали використовується п’єзоелектричний акселерометр. Перевага цього способу – фіксація фактичного стану різальної здатності шліфувального круга. Проте в деяких випадках, наприклад, при врізному шліфуванні, непрямолінійність твірної круга перевищує допустиму значно швидше, ніж втрата кругом різальної здатності. Тому в даному випадку цей спосіб подачі команди на правку використовувати не можна. Недоліком способу є також значне ускладнення схеми управління верстатом.

Відомо, що в технологічній обробляючій системі виникають деформації, які залежать від радіальної складової сили різання [4]. Величина останньої тим більша, чим менша різальна здатність круга. Теоретично цей принцип може бути використаний при подачі команди на правку шліфувального круга, але на практиці він не використовується через складність вимірювання величин деформацій в режимі реального часу.

Спосіб подачі команди на правку за зміною інтенсивності видалення припуску передбачає наявність в системі управління верстатом відповідного датчика. Через складність конструкції датчика та необхідність постійної присутності робітника-налагоджувальника цей спосіб використовується, в основному, при лабораторних дослідженнях.

Спосіб подачі команди на правку за рівнем «засалювання» шліфувального круга використовується при шліфуванні в’язких матеріалів [5]. В систему управління верстатом вводять індуктивний датчик, що реагує на зміну стану робочої поверхні шліфувального круга. При налипанні частинок оброблюваного матеріалу на робочу поверхню круга змінюються умови розповсюдження магнітних силових ліній в зазорі датчик-круг, що викликає зміну індуктивності. Недоліком способу є складність його реалізації та необхідність підтримування зазору датчик-круг на постійному рівні після кожної правки.

Рівень «засалювання» шліфувального круга також може оцінюватись за зміною інтенсивності радіоактивного випромінювання заздалегідь активованої робочої поверхні круга. Радіоактивну активацію здійснюють шляхом оброблення круга розчинами, що містять радіоактивний ізотоп, або шляхом введення радіоактивного ізотопу в рідку консистенцію зв’язки круга [6]. Недоліком способу є підвищена радіаційна небезпека, через що використання його обмежене лабораторними дослідженнями.

Встановлено, що використовувана потужність шліфування пов’язана з різальною здатністю круга. Але кореляційний зв’язок між цими параметрами нестійкий і залежить від конкретних умов процесу оброблення. Через це спосіб подачі команди на правку за зміною використовуваної потужності приводу шліфувального круга можна застосовувати тільки після додаткових експериментальних досліджень.

Таким чином, аналіз існуючих способів подачі команди на правку шліфувального круга показує, що найпростіше конструктивно реалізуються два з них: подача команди за часом оброблення та подача команди за кількістю оброблених деталей. Інші способи, незважаючи на більшу точність визначення моменту подачі команди на правку, на порядок складніші і можуть бути використані після детального техніко-економічного обґрунтування, виконаного для конкретних виробничих умов.

Література:

1. Лурье Г.Б. Прогрессивная технология шлифования. – М.: Трудрезервиздат. – 1957. – 128 с.

2. Г.Б. Лурье, П.М. Полянский, В.В. Мазуркевич. Устройство для автоматизации правки шлифовального круга в зависимости от степени его затупления. А.с. СССР № 134578, МКИ В24В 47/24, БИ №24, 1960.

3. Ящерицын П.И. Основы технологии механической обработки и сборки в машиностроении. – Минск: Высшая школа. – 1974. – 607 с.

4. Акимов В.Л., Иванов В.А. Внутреннее шлифование / Под ред. В.И. Муцянко. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986 – 128 с.

5. Ю.М. Рапопорт. Устройство для автоматического управления правкой абразивного инструмента. А.с. СССР № 150766, МКИ В24В 47/24, БИ №12, 1962.

6. Ю.М. Рапопорт, А.Л. Хаит. Способ контроля степени засаливания абразивного инструмента. А.с. СССР № 134579, МКИ В24В 47/24, БИ №24, 1960.