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»

Систематизація способів автоматичного підведення інструмента при правці шліфувального круга

При автоматичній правці шліфувальних кругів другим етапом, після визначення моменту подачі команди на правку [1], є підведення правлячого інструмента до торкання з кругом та контролю його дійсного положення.

Недостатня величина шару абразиву, що видалена при правці шліфувального круга, призводить до появи залишків макронерівностей, пов’язаних з його зношуванням, та впливає на якість подальшого процесу шліфування. Перевищення величини видаленого шару абразиву не покращує якості шліфованої поверхні, а тільки призводить до збільшення витрати шліфувальних кругів та правлячого інструменту [2].

Відомі способи автоматичного підведення інструмента відрізняються складністю апаратної реалізації, і, відповідно, вартістю. Тому вибір найбільш економічно ефективного способу при умові досягнення необхідних показників якості процесу шліфування є актуальним завданням.

При контактних способах контролю [3, 4] використовується спеціальний наконечник (алмазний або твердосплавний), встановлений на пристрої правки. При досягненні наконечником шліфувального круга замикається контакт, поперечний рух пристрою правки припиняється. Широкого застосування спосіб не знайшов – по-перше, через зношування наконечника (навіть при подачі в зону контакту між наконечником і шліфувальним кругом рідини зношування наконечника за зміну досягає 0,01...0,02 мм), по-друге, через утворення виїмки на шліфувальному крузі, яка впливає на якість оброблення.

При безконтактних способах контролю [5] положення шліфувального круга визначається за допомогою безконтактних пневматичних або гідравлічних вимірювальних систем. Сумарна похибка цих вимірювальних систем може складати 5...10 мкм, що позначається на точності позиціювання правлячого інструмента і якості процесу правки.

При використанні способу дозованої подачі правлячого інструмента за результатами систематичного спостереження за зношуванням круга, тепловими і пружними деформаціями системи дослідно-статистичним шляхом встановлюється відстань «відходу» круга від правлячого інструмента між двома правками. Перевагами способу є простота його реалізації в конструкції пристрою правки і надійність останнього.

Але при використанні цього способу для запобігання підвищеному зношуванню як круга, так і правлячого інструмента необхідно якомога точніше визначати відстань між кругом та правлячим інструментом.

Пропонується величину поперечної подачі S_п пристрою правки призначати, користуючись залежністю:

(1)

де l_з – величина зворотного ходу пристрою після правки; l = const;

h₁ – глибина шару абразиву, що видаляється за перший робочий хід правлячого інструмента;

ε_Σ – корекція поперечної подачі.

Величина корекція має ймовірнісний характер через недетермінованість процесу правки і є функцією випадкових величин:

де С₁ – зношування шліфувального круга між двома правками;

С₂ – результуюче значення теплових деформації в системі шліфувальний круг-пристрій правки;

С₃ – приведена похибка переміщення пристрою правки, пов'язана з неточністю кінематичного ланцюга;

С₄ – пружні деформації в системі шліфувальний круг-пристрій правки.

Визначення корекції за принципом мінімаксу може призвести до призначення заниженої величини подачі та неякісного відтворення твірної шліфувального круга, визначення корекції шляхом алгебраїчного підсумовування її складових – до завищеної витрати матеріалів.

Через те, що фактори, які впливають на величину корекції, є взаємно незалежними випадковими додатними величинами без домінування жодного з них, розподіл їх суми підпорядковується закону нормального розподілу Гауса. Величина корекції, яка по суті є сумарним полем розсіювання її складових, може бути визначена за залежністю:

(2)

де γ – коефіцієнт ризику, що визначає ймовірність появи похибки розрахунку величини корекції;

ω₁, ω₂, ω₃, ω₄ – відповідно поля розсіювання факторів С₁, С₂, С₃, С₄;

k₁, k₂, k₃, k₄ – коефіцієнти відносного розсіювання, що показують відмінність закону розсіювання відповідного фактора від закону Гауса.

Враховуючи залежність (2), вираз (1) для розрахунку величини поперечної подачі пристрою правки остаточно можна представити в вигляді:

(3)

Коефіцієнт ризику γ призначають в залежності від потрібної точності розрахунків [6]: при γ = 1 ймовірність появи похибки розрахунку величини корекції складає 32%, при γ = 2 – 4,5%, при γ = 3 – 0,27%.

Величина зношування шліфувального круга між двома правками С₁ та значення теплових деформації в системі шліфувальний круг-пристрій правки С₂ підпорядковуються розподілу рівної ймовірності, для якого коефіцієнт відносного розсіювання k = 1/3. Приведена похибка переміщення пристрою правки, пов'язана з неточністю кінематичного ланцюга С₃ та пружні деформації в системі шліфувальний круг-пристрій правки С₄ підпорядковуються нормальному закону розподілу або близькому до нього, для якого коефіцієнт відносного розсіювання k = 1/9. Тобто: k₁ = k₂ = 1/3; k₃ = k₄ = 1/9.

Величини поля розсіювання ω₁, ω₂, ω₃, ω₄ факторів С₁, С₂, С₃, С₄ для кожного конкретного випадку визначаються за результатами оброблення дослідно-статистичних даних.

Таким чином, проведена систематизація способів автоматичного підведення інструмента при правці шліфувального круга показала, що спосіб дозованої подачі правлячого інструмента найбільш економічно ефективний за умови вірного розрахунку величини поперечної подачі пристрою правки.

Література:

1. Фролов В.К., Гладський М.М., Шуплєцов І.К., Артьомов А.О. Аналіз способів автоматичної подачі команди на правку шліфувального круга. Materiały XIII Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Kluczowe aspekty naukowej działalności-2017». Volume 3. Prawo. Historia. Zarządzanie. Filologiczne nauki. Techniczne nauki. Współczesne informacyjne technologie. Geografia i geologia. – Przemyśl: Nauka i studia. – 2017. – 96 str. Str. 68-71.

2. Муцянко В.И., Братчиков Л.Я. Шлифование / Под. ред. З.И. Кремня. – Л: Машиностроение. – 1986. – 92 с.

3. Устройства для правки шлифовальных кругов алмазными инструментами / Дубовик Н.П., Мендельсон В.С. – Киев: Наук. думка. – 1982. – 128 с.

4. Волосов С.С. Технологические и метрологические основы точности регулирования размеров в машиностроении. – М.: Машиностроение. – 1964. – 279 с.

5. Активный контроль размеров / С.С. Волосов, М.Л. Шлейфер, В.Я. Рюмкин и др. Под ред. С.С.Волосова. – М.: Машиностроение. – 1984. – 224 с.

6. Колкер Я.Д. Математический анализ точности механической обработки деталей. – Киев: Техніка. – 1976. – 200 с.