Разработка автоматизированной системы контроля шлифовальных кругов на абразивных станках

№82-1,

технические науки

В статье рассмотрена эффективность применения следящих струйных датчиков для систем автоматического контроля геометрических параметров шлифовальных кругов,приведена конструкция датчика и описан принцип его действия.

Похожие материалы

Одним из прогрессивных направлений в технологии машиностроительного производства является совершенствование финишных технологических процессов, среди которых обработка абразивными инструментами занимает одно из самых главных мест. Абразивная обработка находит применение от самых грубых обдирочных операций в цехах металлургического производства до операций окончательной обработки, обеспечивающей высокие точность размеров, формы деталей и качество обрабатываемой поверхности.

Основные требования, предъявляемые к абразивной обработке, сводятся к повышению производительности труда и снижению себестоимости операции при повышении или сохранении требуемого качества обработанных поверхностей. Эти требования выполняются оптимальным выбором качественных показателей характеристики абразивного инструмента и рациональным построением технологических операций, позволяющим наиболее полно использовать режущие свойства абразивного инструмента.

Практика шлифования показывает, что эффективность его определяется учётом совместного действия качественных показателей характеристики абразивного инструмента и условий, в которых осуществляется обработка. [3]

Шлифовальные круги являются одним из видов абразивного инструмента и представляют собой тела вращения, у которых имеется центральное отверстие для установки на оправку или шпиндель станка.

В настоящее время существует широкий спектр способов контроля геометрических параметров абразивных инструментов в процессе правки. Известен способ механического контроля геометрических параметров. Однако, специфическая поверхность шлифовального круга исключает механический контакт первичного преобразователя с поверхностью изделия, вследствие чего, измерение линейных размеров шлифовального круга возможно только с помощью бесконтактных методов: светового луча, радиоактивного излучения, ультразвукового зондирования. Эти методы обладают рядом недостатками, которые делают неэффективным их применение при реализации контроля параметров шлифовальных кругов.

Однако практически лишён недостатков пневматический метод контроля. Этот метод получил широкое распространение в отечественном и зарубежном машиностроении.

На рисунке 1 представлен пневматический следящий струйный датчик поршневого типа.

Рисунок 1 — Поршневой широкопредельный следящий струйный датчик: 1 — корпус; 2 — крышки; 3 — поршень; 4, 5 — выходные штоки; 6 — измерительное сопло; 7,8 — каналы; 9 — калиброванные ниппели; 10 — измерительная камера; 11 — камера противодавления; 12 — измеряемая поверхность; 13 — датчик положения аналоговый

Датчик состоит из корпуса 1, крышек 2, поршня 3 с выходными штоками 4 и 5. На выходном торце штока 4 установлено измерительное сопло 6 с калиброванным отверстием диаметром 3 мм (могут устанавливаться сопла с другими значениями калиброванных отверстий), в штоке 4 также выполнен канал 7.Стабилизированное давление питания Р подаётся по каналу 8 через калиброванные ниппели 9 в измерительную камеру 10 и камеру противодавления 11, в которых создаются давления Р1 и Р2, соответственно. [2]

Положение поршня 3 в направлении оси X, а следовательно и положения торцов штоков 4 и 5, определяется соотношением расходов воздуха истекающего через регулируемый дроссель Др и дроссель реализуемый в виде измерительного сопла 6, взаимодействующего через струю истекающего сжатого воздуха с торцем контролируемой поверхности изделия 12. Перемещение торца штока 5 отслеживается вторичным преобразователем 13.

При выполнении измерений, когда контролируемая поверхность объекта измерения приближается или удаляется от торца измерительного сопла 6 поршень датчика 3, соответственно, удаляется (уходит влево) или приближается (перемещается вправо), сохраняя постоянной величину измерительного зазора d. Движения поршня 3 через шток 5 и индуктивный датчик положения 13, регистрируются измерительным прибором.[2]

Также может применяться дифференциальная схема включения, с использованием двух следящих пневмодатчиков, установленных диаметрально противоположно, вторичные преобразователи которых включаются в дифференциальную измерительную цепь. [1]

При перекрытом дросселе Др давление Р2 в камере противодавления больше чем Р1 в измерительной камере за счёт истечения воздуха в последней через измерительное сопло 6. При этом поршень перемещается максимально вправо до контакта измерительного сопла 6 с поверхностью объекта измерения 12 (при этом Р1 = Р2 = Р). В таком состоянии, перед началом обработки, с индуктивного датчика положения 13 снимается сигнал, который принимается за значение, соответствующее максимально-допустимому выдвижению измерительного сопла вправо. Таким образом, определяется положение контролируемой поверхности изделия перед началом обработки. Затем дроссель Др открывается и давление Р2 в камере 11 уменьшается за счёт истечения воздуха через дроссель Др, а поршень 3 перемещается влево, при этом устанавливается технологический зазор d между торцом измерительного сопла 6 и контролируемой поверхностью 12. Расходом воздуха через дроссель Др устанавливается требуемое начальное значение измерительного зазора d. Измерительное сопло 6, положение которого относительно контролируемой поверхности изделия определяется начальным зазором d, в процессе обработки изделия выступает в роли переменного дросселя, величина коэффициента дросселирования которого будет изменяться при изменении положения поверхности изделия. Нарушение баланса расхода воздуха через дроссели 6 и Др приводит к перемещению измерительного сопла вправо (к объекту) и восстановлению равенства расходов через дроссели 6 и Др.[1]

Следящий струйный датчик можно также представить в виде классической схемы измерительного пневматического преобразователя «сопло-заслонка» (рисунок 2), содержащего входной дроссель 1, измерительную камеру 2 и измерительное сопло 3.

Схема измерительного преобразователя «сопло-заслонка»: 1 — входной дроссель; 2 — измерительная камера; 3 — измерительное сопло
Рисунок 2. Схема измерительного преобразователя «сопло-заслонка»: 1 — входной дроссель; 2 — измерительная камера; 3 — измерительное сопло

Необходимо отметить, что в следящем струйном датчике давления в каждой из камер 10 и 11 зависят (на время переходного процесса t) от соотношений расходов воздуха, истекающего через измерительное сопло 6 и через дроссель Др. Это состояние динамично, т. к. Камеры 10 и 11 связаны между собой, и выравнивание давлений после изменения зазора d происходит с запаздыванием на время t переходного процесса которым определяются динамические характеристики датчика.

Резюмируя, можно сделать вывод, что для контроля шлифовальных кругов на абразивных станках оптимальным является использование широкопредельных следящих струйных датчиков.

Список литературы

  1. Лесной Б.В., Сергеев А.С. Системы автоматизированного контроля геометрических параметров объектов на базе широкопредельных следя-щих струйных датчиков // Автоматизация в промышленности. 2011. №3
  2. Использование широкопредельных следящих струйных датчиков для систем автоматизированного контроля абразивного инструмента / А.С. Сергеев, Ж.С. Тихонова, М.В. Бушуева, Д.В. Киров // Известия ВолгГТУ. Сер. Прогрессивные технологии в машиностроении. - Волго-град, 2016. - № 8 (187). - C. 89-93.
  3. Муцянко, В.И. Основы выбора шлифовальных кругов и подготов-ка их к эксплуатации: учебник / В.И. Муцянко; под. ред. Л.Н. Филимонова. – 3-е изд. перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1987. – 134 с.