СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЛОСКИМ ВРЕЗНЫМ ШЛИФОВАНИЕМ Российский патент 1997 года по МПК B24B49/06 

Изобретение относится к механической обработке и может быть использовано при плоском врезном шлифовании периферией шлифовального круга при обработке точных деталей, например на плоскошлифовальном станке с возвратно-поступательным движением рабочего стола.

Известны аналогичные способы управления плоским врезным шлифованием (Плешаков Ф.К. Адаптивные системы управления процессом плоского шлифования, Станки и инструмент, N 8, 1974, c.20; авт.св. N 753623, кл. В 24 В 49/06, БИ N 29, 1980. Способ управления плоским врезным шлифованием и устройство для его осуществления), включающий сдвиг детали относительно рабочего стола на основе результатов измерения упругих перемещений шлифовального круга. Аналогичные способы управления имеют недостаток, выражающийся в недостаточной производительности.

По своей технической сущности в качестве прототипа наиболее близко подходит способ управления плоским врезным шлифованием (авт.св. N 753623, кл. В 24 В 49/06, БИ N 29, 1980. Способ управления плоским врезным шлифованием и устройство для его осуществления), включающий сдвиг детали относительно рабочего стола по направлению его движения после каждого реверса на величину, определяемую на основе измеренных упругих перемещений шлифовального круга. Способ-прототип позволяет целенаправленно уменьшать волнистость поверхности детали. Но он имеет недостаток, не позволяющий повысить производительность. Это обусловлено тем, что способ-прототип не всегда обеспечивает минимальное число проходов. Кроме того, затруднено заблаговременное нормирование технологической операции плоского шлифования.

Цель изобретения заключается в повышении производительности за счет определения и обеспечения наименьшего числа проходов, причем в зависимости от максимально допустимой высоты волнистости. Стало возможно предварительное определение машинного времени, т.е. упрощается процесс технического нормирования.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе управления плоским врезным шлифованием, при котором производят сдвиг детали относительно рабочего стола по направлению движения на величину, определяемую с учетом измеренных значений фазы и длины волны упругих перемещений шлифовального круга относительно рабочего стола, скорости движения стола и номера прохода, величину сдвига детали относительно рабочего стола на каждом проходе определяют по зависимости

при этом минимально необходимое число проходов принимают равным

где lшк_n расстояние от шлифовального круга до кромки детали в момент измерения,
Φ_n-1 фаза волны упругих перемещений шлифовального круга относительно рабочего стола на предыдущем проходе,
W_Z максимально допустимая высота волнистости на поверхности детали,
δ_ш амплитуда упругих перемещений шлифовального круга,
λ длина волны.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемый способ отличен от прототипа тем, что введено отрабатывание величины минимального числа проходов, необходимого для достижения допустимой волнистости шлифуемой поверхности и введение в вычислительное устройство величины максимально допустимой высоты волнистости, а вычислелние и отрабатывание величины сдвига детали относительно рабочего стоола выполняют по-иному, согласно предложенной зависимости, т.е. позволяет решить техническую задачу снижения волнистости кратчайшим путем.

На фиг. 1 представлена схема плоского врезного шлифования и устройство для осуществления сдвига детали; на фиг.2 вид А на фиг.1; на фиг.3 схема упругих перемещений шлифовального круга; на фиг.4 схема образования волнистости на шлифуемой поверхности при управлении заявляемым способом; на фиг.5 график ускоренного определения минимального числа проходов; на фиг.6 - увеличенный фрагмент графика фиг.5.

Шлифовальный круг 1 имеет возможность совершать главное рабочее движение Д_г с окружной скоростью V_кр, а также занимать разное положение от кромки 2 детали 3 на расстоянии l_шкn после каждого прохода, перемещаясь по кривой 4 после прохода n-1 и по траектории кривой 5 после n-го прохода. Деталь 3 имеет возможность совершать вспомогательное рабочее движение Д_в1 в виде возвратно-поступательного движения со скоростью V_д. Кроме того, шлифовальный круг 1 имеет возможность совершать второе вспомогательное рабочее движение Д_в2 в виде периодической подачи на врезание S_tx. Фаза волны упругих перемещений шлифовального круга (УПШК) 1 предыдущего прохода равна v_n-1. Кривые 4, 5 представляют собой траектории относительного движения шлифовального круга 1 с учетом упругих перемещений его относительно рабочего стола 6 и детали 3. Кривая 7 соответствует траектории движения шлифовального круга 1 после отрабатывания сдвига детали 3 после n-1 прохода на величину, равную
Δh_n-lшк_n-Φ_n-1-Δh, (3)
где Δh постоянная слагаемая сдвига, выбираемая по формуле
Δh = 2[π-arccos(2K-1)]λ, (4)
где λ длина волны УПШК, обычно величина постоянная на отрезке длины шлифования,
Кривая 8 соответствует траектории движения шлифовального круга 1 после n+1-го прохода, на котором отработан сдвиг детали 3 на величину Δh_n+1. Кривые 9 соответствуют профилю волнистости, образующейся на шлифуемой поверхности с максимально допустимой заранее выбранной высотой волнистости. Сдвиг детали 3 относительно рабочего стола 6 может быть осуществлен посредством специального привода 10, имеющего возможность получать соответствующую команду от системы управления. Система управления снабжена датчиком 11 УПШК 1, датчиком 12 скорости рабочего стола 6, датчиком 13 положений кромки 2 детали 3, фильтром 14 низких частот, измерителем 15 фазы волны УПШК 1 в момент схода круга 1 с кромки 2 детали 3, запоминающим устройством 16 и запоминающим устройством 17 фазы волны УПШК на предыдущем проходе и данном проходе, соответственно, измерителем 18 длины волны УПШК, счетчиком 19 числа проходов, пороговым устройством 20, интегратором 21, устройством вычисления 22 величины сдвига детали 3, программным устройством 23.

Способ управления плоским врезным шлифованием в динамике. Упругие перемещения шлифовального круга 1, появляющиеся в технологической системе вследствие, например неуравновешенности шлифовального круга, фиксируются датчиком 11. Сигнал с него через фильтр 14 низких частот поступает на измеритель 15 фазы волны УПШК одновременно с сигналом датчика 12 скорости рабочего стола. В устройство 22 вводят величину максимально допустимой высоты W₂ волнистости, вычисляется величина отношения , величина минимального числа проходов по формуле (2) и величина сдвига детали после каждого прохода по зависимости (3, 4, 1). По команде от системы управления срабатывает привод 10, смещающий деталь 3 относительно рабочего стола 6 на величину сдвига Δh_n в течение каждого прохода i_min. Величины Δh_n и i_min могут быть определены и быстрее, заранее по графикам кривая 24, в зависимости от величины K -при наличии опытной информации о характеристиках УПШК. График-кривая 24 построен на основании зависимостей (1 4). После отрабатывания сдвига детали 3 шлифовальный круг 1 попадает в зону наибольшего съема после каждого прохода. На поверхности детали 3 после минимального числа проходов остается волнистость с максимально допустимой высотой волнистости W_z.

Пример реализации способа управления плоским врезным шлифованием. На плоско-шлифовальном станке модели 3Б71М, оснащенном приводом сдвига детали и системой управления, требуется обработать детали из стали 45 твердостью НRC_э 38 42 с максимально допустимой высотой волнистости 0,8 мкм. Выбирают режимы шлифования в цикле с выхаживанием: V_кр= 35 м/с, V_д(t)_ср= 18 м/мин, R_кр 125 мм. Средний уровень УПШК на основе опытных данных по амплитуде равен 3 мкм. Определяют отношение максимально допустимой высоты волнистости к размаху УПШК. Оно равно К 0,133. Определяют минимально достаточное число проходов i_min и величину сдвига Δh_n детали с помощью вычислительного устройства, либо с помощью графика (фиг.4). Вычисленное по формуле (2) значение i_min= 4,23 округляют до 5. Из графика (фиг.4) значение i_min=4,2 (точка в), а долевой сдвиг детали равен Δh/λ = 0,236. Абсолютная величина постоянной части сдвига детали, вычисленная по формуле (4), равна 1,58 мм. Полная величина сдвига детали зависит от величины l_шкn и Φ_n-1 технологической системы. В соответствии с описанной выше последовательностью работы системы управления деталь после каждого прохода при выхаживании сдвигается относительно рабочего стола. После пятого прохода движение рабочего стола автоматически прекращается. Деталь снимают, на шлифованной поверхности остается волнистость с высотой не более 0,8 мкм.

Заявляемый способ управления плоским врезным шлифованием позволяет повысить производительность и выполнять нормирование шлифовальной операции.

Использование: машиностроение, при обработке точных деталей на плоскошлифовальных станках. Сущность изобретения: в способе управления плоским врезным шлифованием производят сдвиг детали относительно рабочего стола по направлению движения на величину, определяемую по зависимости с учетом фазы волны упругих перемещений шлифовального круга относительно рабочего стола на предыдущем проходе, значения максимально допустимой высоты волнистости на поверхности детали, амплитуды и длины волны упругих перемещений шлифовального круга. Также по определенной зависимости рассчитывают максимальное число проходов. 6 ил.

Способ управления плоским врезным шлифованием, в котором производят сдвиг детали относительно рабочего стола по направлению движения на величину, определяемую с учетом измеренных значений фазы и длины волны упругих перемещений шлифовального круга относительно рабочего стола, скорости движения стола и номера прохода, отличающийся тем, что величину сдвига детали относительно рабочего стола на каждом проходе определяют по зависимости

при этом минимально необходимое число проходов принимают равным

где l_ш к п расстояние от шлифовального круга до кромки детали в момент измерения;
Φ_n-1 фаза волны упругих перемещений шлифовального круга относительно рабочего стола на предыдущем проходе;
W_z максимально допустимая высота волнистости на поверхности детали;
δ_ш амплитуда упругих перемещений шлифовального круга;
λ длина волны упругих перемещений шлифовального круга.