Устройство для измерения температуры поверхности при шлифовании Советский патент 1991 года по МПК G01K7/02 G01K13/08 

Изобретение предназначено для измерения температуры в зоне резания при шлифовании эвольвентных зубчатых шестерен и может быть использовано для определения режимов резания и оптимизации технологических процессов шлифования.

ч

Целью изобретения является повышение эффективности путем обеспечения возможности измерения температуры поверхности нарезаемых шестерен.

На фиг. 1 схематично показан шлифовальный абразивный круг, в котором размещены попарно параллельно пластинчатые электроды термопар; на фиг. 2 - ориентация электродов термопар относительно оси вращения шлифовального круга; на фиг. 3 циклограмма ЭДС i термопары за один оборот шлифовального круга.

Устройство для измерения температуры поверхности при шлифовании содержит шлифовальный абразивный круг 1 и размещенные в нем пластинчатые электроды 2 термопар, которые соединены с электронным блоком обработки данных (не показано) с помощью проводов 3 и токосъемника 4 через переключатель 5. Электроды 2 термопары размещают в шлифовальном круге 1 в прорезанных пазах, заливая и закрепляя прорезь с электродами высокотемпературными замазками, смолами. Предварительно электроды 2 покрывают электроизоляционным материалом (керамикой), обеспечивая минимальное расстояние между пластинч Os

ю го о ю

тыми электродами 2 при их размещении. Толщина электродов 0,05-0,2 мм, что позволяет уменьшить постоянную времени термопары и обеспечить требуемую точность измерения температуры, т.е. свести до минимума погрешность, возникающую из-за температурных градиентов вдоль рабочего торца 6 электродов 2 при неодновременном контакте рабочего торца 6 электродов 2 с зоной 7 резания при шлифовании детали 8. При очередной правке круга происходит подрезание электродов 2 по рабоему торцу 6 на величину уменьшения в данной точке радиуса шлифовального круга 1, что не влияет на процесс последующих измерений. Электроды термопары, замыкаемые в про; цессе шлифования обрабатываемой поверхности, размещены в шлифовальном круге в i плоскостях, причем каждая плоскость расположена под углами а с осью вращения шлифовального круга, определяемыми выражением

a) R TImi

cos arctg

sai ( arctg

JTrr

2 R

),

где ft - максимально допустимая угловая частота вращения шлифовального круга {является характеристикой данного станка);

R - рабочий радиус шлифовального круга;

Ti - постоянная времени i термопары;

rnj - модули зуба шестерен, нарезка которых возможна на данном шлифовальном круге.

Данное выражение для а вытекает из следующего: о R Т -расстояние, которое проходит рабочий торец пластин электродов на время Т, причем временной промежуток Т обеспечивает охлаждение торца электрода, что необходимо для точного измерения температуры, а ят - расстояние между зубьями червяка, нарезаемого на шлифовальном круге.

Таким образом, угол а обеспечивает требуемый временной интервал между измерениями, а также определяет длительность сигнала при каждом измерении, позволяя выбрать опытным путем оптимальную схему съема и обработки информации; cosarctg m/2R - поправка для угла а которая определяется наклоном резьбы червяка, нарезаемого на шлифовальном круге, к оси вращения шлифовального круга.

Размер электродов термопар по радиусу шлифовального круга равен толщине рабочей (изнашиваемой) зоны последнего.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы переключателем 5 замыкают провода 3 от электродов 2 термопары, соответствующей модулю зуба нарезаемой шестерни. Вводят в зацепление

профили абразивного червячного шлифовального круга 1 и шлифуемой детали 8. При замыкании шлифуемой поверхностью в зоне 7 резания электродов 2 термопары сигнал термо ЭДС через переключатель 5,

0 токосъемник 4 поступает на обработку в электронный блок. При существующих скоростях вращения шлифовального круга щ 1500-2000 об/мин и шлифуемой шестерни П2 10-60 об/мин происходит до 20-200

5 замеров/с на каждом-зубе шестерни, находящемся в зацеплении. Электронный блок, используя временной промежуток Ti, . различает сигналы, поступающие с п различных зубьев шестерни, группирует их в

0 массивы по числу п зубьев, находящихся в зацеплении, и просчитывает, строит температурное поле по участкам шлифуемого профиля эвольвенты зуба, используя зависимость температуры в зоне резания от гра5AT

диента -gj ДТ

Г

Т3

Тц

ДТ

ат ср; /

Ј дт дт

к

где К - число замеров в контролируемой зоне на данном зубе шестерни за К оборотов шлифовального круга, определяет максимальную температуру в зонах резания на п зубьях и регулирует режимы резания,

обеспечивая бездефектность обработки шлифуемой поверхности.

Измерение температуры поверхности при шлифовании с помощью предлагаемого устройства расширяет технологические возможности, обеспечивает измерение температуры в течение всего времени обработки на эвольвентном профиле шестерни, исключает случайные сбои при измерении, обеспечивая надежное замыкание электродов

термопары в зоне резания, и, используя статический алгоритм обработки данных с сортировкой данных по зона;м обработки, позволяет обеспечивать бездефектность обработки детали и повысить точность обработки, автоматизируя управление подачей при шлифовании шестерен.

Формула изобретения 1, Устройство для измерения температуры поверхности при шлифовании, содержащее шлифовальный абразивный круг с размещенными в нем электродами термопары, подключенными к электронному блоку регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения возможности измерения температуры поверхности нарезаемых шестерен, электроды термопары выполнены пластинчатыми и размещены в шлифовальном круге параллельно друг другу под углом а к оси вращения, определяемым из соотношения

,a) R Т т .

а (arcctg jrm cos arctg ),

где R - рабочий радиус шлифовального круга:

Т - постоянная времени термопары;

0

5

ш - максимально допустимая угловая частота вращения шлифовального круга;

m - модуль зуба шестерни, нарезаемой на шлифовальном круге, причем размер пластин электродов термопары в радиальном направлении равен толщине рабочей зоны шлифовального Kpyia.

2. Устройство поп 1,отличающее- с я тем, что в шлифовальном круге размещено несколько термопар, пластинчатые электроды которых составляют различные углы с есью вращения шлифовального круга, на котором установлены введенные переключатель с токосъемником, причем входы переключателя связаны с электродами термопар, а выход подключен через токосъемник к электронному блоку регистрации.

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить эффективность за счет расширения технологических возможностей измерения температуры при шлифовании шестерен. Электроды термопар выполнены пластинчатыми и размещены в шлифовальном круге в I плоскостях, причем каждая плоскость расположена под углом а с осью вращения шлифовального круга, определяемого из соотношения, приведенного в описании. Электроды термопар замыкаются через поверхность обрабатываемой детали и выходной сигнал с них пропорционален температуре в рабочей зоне. Устройство обеспечивает измерение температуры в течение всего времени обработки на эвольвентном профиле шестерни, исключает случайные сбои при измерении, обеспечивая надежное замыкание электродов термопары в зоне резания. Использование статистического алгоритма обработки данных с сортировкой данных по зонам обработки позволяет в итоге обеспечить бездефектность обработки профиля зуба, автоматизируя управление подачей при шлифовании шестерен. 3 ил. сл С

ФЦ2. -f

8

Фиг. 2

Me

AT

4tf Atld J

tTO

.

Д, 4t24Ij