SU984811A1 - Способ активного контрол процесса обработки зубчатых колес - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к обработке материалов резанием и может быть использовано дл  управлени  процессом многопроходного шлифовани  зубчатых колес.

Известен способ автоматического управлени  процессом обработки основанный на учете состо ни  системы апид (станок-приспособление-инструмент-деталь ) , покоторому улавливают звуковые колебани , возникающие в процессе резани  в системе СПИД, преобразовывают их в электрические сигналы, выдел ют из них сигнал, генерируемый инструментом и деталью, используют его дл  изменени  режимов обр§,ботки ll.

Этот способ пригоден дл  управлени  непрерывным процессом резани , когда он представл ет собой длительный установившийс  режим, и не учитывает специфики многопроходного зубошлифовани , заключающийс  в tOM, что процесс резани   вл етс  дискретным . Резание осуществл етс  в периоды взаимодействи  инструмента с деталью через равные промежутки времени - паузы в каждом ходе инструмента или детали. Период взаимодействи  инструмента с деталью характеризуетс  наличием зон врезани , устойчивого резани  и выхода. Площадь контакта абразивного круга с профилем достигает максимального значейич в зоне устойчивого резани.ч. При сравнительно малой ширине зубчатых йенцов , врем  устойчивого резани  соизмеримо с временем взаимодействи  инструмента с деталью в зонах врезаto ни  и выхода, поэтому процесс взаимодействи  и 1струмента с деталью в целом можно рассматривать как переходной .

В результате сигнал будет состо ть

15 из кратковременных импульсов напр жени , характер изменени  амплитуды ко-г УЕЯлх за период шлифовани  одного зуба обусловлен движением обката, а абсолютное значение амплитуды - вели20 чиной припуска.

На оптималь-йых режимах только .максимёшьное значение одного импуль , са сигнала равно заданному результату , в оетсшьиые же моменты вырабаты25 ваетс  сигнал управлени ,- значение подачи непрерывно увеличиваетс , что приводит к возникновению пережогов поверхности.

Claims (2)

1. Известен также способ активного 3 контрол  процесса обработки зубчатых колес на обкатных станках, включающий контроль точности заготовки зубч того колеса иизменение режимов обра ботки по результатам контрол  2. Известный способ также не учитывает специфики шлифовани  зубчатых колес, когда в процессе шлифовани  абразивный круг, враща сь, совершает возвратно-поступательное двииение вдоль зубьев шлифуемого колеса и одновременно с колесом участвует в движении обката. Скорость съема припуска обусловлена движением обката и измен етс  в соответствии с законом изменени  скорости скольжени  профилей зуба издели  и .абразивного круга Поверхность контакта круга с зубом измен етс , и поэтому указанные особе ности не позвол ют использовать изве стный способ дл  эффективного управлени  процессом многопроходно1 о шлифовани . Цель изобретени  - повышение качрства и исключение пережогов поверхности в процесс5е многопроходного шгифовани  зубчатых колес. Поставленна  цель достигаетс  тем что на каждом проходе при фиксированных режимах обработки выдел ют сигнал , пропорциональный кинематической погрешности заготовки, и его максимальное значение используют дл  изменени  режимов шлифовани  при последую щем проходе. Сигнгш, пропорциональный кинематической погрешности заготовки , выдел ют как огибающую максимальных значений виброакустического сигнала на каждом зубе. На фиг. 1 показан характер изменени  сигнала на первых 3-х проходах в функции времени на фиг. 2 - структурна  схема устройства, реализующего способ. I На фиг. 1 1 показан характер изменени  амплитуды сигнала, ген рируемого инструментом и деталью,при шлифовании профил  одного зуба. Кривой 2 - характер изменени  огибающей максимальных значений этих сигналов первом проходе. Кривыми 3 и 4 показаны огибающие сигналов на втором и третьем,проходах соответственно. Интервалы времени Т .. .Т, T,,.,V, Tg-,. . Т соответствуют продолжительности rtepBoro, второго и третьего проходов. Заданный результат - jJiPH сравнении с которым определ ют йигнал управлени  ДА, обозначен кривой 5. Характер изменени  кривых (фиг. 1) обусловлен процессами происход щими в зоне резани . Трещины, структурные изменени  поверхностного сло , выражакмдиес  в отпуске или вторичной закалке , короблении и других деформаци х ,  вл ютс  результатом высоких температур, возникающих на поверхнос ти шлифуемой детали. Полна  плотность теплового потока в процессе шлифовани  определ етс  тангенциальной составл ющей силы резани  где N - обща  теплова  мощность, выдел юща с  в зоне контакта; S - площадь зоны контакта детали с кругом. Зависимость силы резани  Р от режимов шлифовани  может быть выражена эмпирической формулой где с 5ct, fS ,3,cf - экспериментально подбираемые коэффициенты; -глубина резани ; -скорость вращени ,-скорость круга. Известно также, что -с увеличением глубины шлифовани  и скорости продольной подачи тангёнциаглна  составл юща  силы резани  растет почти линейно С увеличением глубины шлифовани  одновременно происходит рост площади контакта. Обе эти величины определ ют плотность теплового потока. При зубошлифовании глубина резани  от зуба к зубу измен етс  в соответствии с законом изменени  кинематической погрешности заготовки на каждом проходе. Из анализа формулы (2 следует , что сила Р в процессе зубошлифовани  также измен етс  в соответствии с характером кинематической погрешности заготовки (так как зависит от глубины, а следовательно и от площади контакта детали с кругом). При числе двойных ходов инструментальной головки пор дка п 200 дв. ходомин значение силы резани  в течение короткого времени (t 0,15 с) измен етс  от нул  до максимума, т.е. взаимодействие инстр умента с деталью носит ударный характер, мерой которого может служить импульс силы. Эти импульсы возбуждают в системе СПИД (станок, приспособление, инструмент, деталь) акустические колебани , размах ам1тлитуды которых определ етс  следующей формулой : где q - импульс возмущающей силы; uUjj- собственна  частота осцилл тора; /J - масса осцилл тора; R - коэффициент глубины модул ции , характеризующий относительное изменение амплитуды акустического сигнала за врем  между двум  смежными ударами . Информаци  о режимах резани  соде житс  в огибающей сигналаiпри этом, как следует из формулы 1.3), амплитуд огибающей пропорциональна импульсу силы соудхарени  круга с- деталью, на первом -проходе глубину шлифовани  во избежание пережогов поверхности устанавливают меньше номинальной. Поэтому амплитуда сигналов, в том чи ле и максимальна , меньше заданного результата (.фиг. 1). в процессе шлифовани  наход т огибающую максимальных значений амплитуд сигналов на каждом зубе, сравнивают ее максималь ное значение с заданным результатом в соответствии с формулой W у т Максимальное з.начение амплитуды сигнала , даже при неизвестной глубине в делени х лимба, свидетельствует о величине нат га в системе СПИД и, следовательно, по разности ЛА можно корректировать номинальное значение глубины подачи уже побле первого прохода. После окончани  прохода . номинальное значение глубины подачи дн  последующего прохода измен ют на величину, пропорциональную значению полученной разности, с учетом знака, В результате абсолютные значени  амплитуд сигналов во втором проходе увеличиваютс , аIразность ДА умен шаетс . Псэсле третьего и последующих проходов эта разность становитс  еще меньше. В результате режимы шли-фовани  (глубина) измен ютс  таким образом, что их абсолютные значени  не могут быть большими номинальных и, следовательно, исключаетс  по вление пережогов боковой поверхности зуба. Структуран  схема устройства реализации способа (фиг. 2) включает в себ  систему СПИД 6, вибрспреобразователь 7, усилитель 8, блок 9 выделани  кинематической погрешности, блок 10 выделени  максимальных значений кинематической погрешности, первый ключ li, и второй блок 12 и 13 пам ти, второй ключ 14, третий ключ 15, схему 16 сравнени , аттенюатор 17, установку 18, исполнительный механизм 19, датчик 20 числа проходов, счетчик 21 числа проходов, дешифратор 22, блок 23 управлени  кл чг1ми. Схема управлени  работает следующим образом. Первым проходом цикла обработки датчик 20 числа проходов через счетчик 21 числа проходов устанавливает второй выход дипифратора 22 в единич ное состо ние (высокий потенциал), которое воздействует на блок 23 управлени  ключами, и тот своим первым выходомпереводит ключ 15 в поло жение, когда на первый вход схемы Iff сравнени  подаетс  значение уставки 18, ослабленное аттенюатором 17 та1 что на выходе схемы 16 сравнени  по вл етс  сигнал управлени , соответст вующий облегченному режиму шлифова-. ни ,исключающему пережоги обрабатывае .мой детали. В то же врем  на первом выходе дешифратора 22 - низкий потенциал (высокий потенциал по вл етс  лишь при четных проходах), и блок 23 управлени  ключами воздействует на синхронно работающие ключи 11 и 14 таким образом, что выход блока 10 выделени  максимальных значений кинематической погрешности соедин етс  со входом первого блока 12, а цепь управлени  выходами блоков пам ти (ключ 14) подключаетс  к -выходу второго блока 13 пам ти В течение первого цикла обработки виброакустический сигнал, генерируемый инструментом и деталью, преобразуетс  вибропреобразователем 7 в электрический сигнал, который усиливаетс  усилителем 8. В блоке 9 выделени  кинематической погрешности йыдел етс  огибающа  максимгшьных значений сигнала на каждом зубе и ее максимальное значение за первый проход выдел етс  блоком .10, которое запоминаетс  первым блоком 12 пам ти вЪаузе между первым и вторьм проходс1ми цикла обработки на втором, вы- ходе дешифратора 22 по вл етс  низкий потенциал, который сохран етс  в течение всего оставшегос  времени цикла обработки о Блок 23 управлени  ключами своим выходом с помощью ключа 15 подключает на первый вход схеNBJ 16 сравнени  цепь управлени  выходами блоков пам ти (ключ 14). На первом выходе дешифратора 22 по вл етс  высокий потенциал, второй выход блока управлени  ключами 23 измен ет состо ние синхронно работающих ключей 11 и 14 так, что выход блока 10 выделени  максимального значени  кинематической погрешности подключаетс  ко входу второго блока 13 пам ти ,, а выход первого блока 12 - к первому входу схемы 16 сравнени  Таким образом, перед вторым проходом на выходе схемы 16 сравнени  формируетс  управл ющий сигнал, соответствующий разности уставки 18 и максимального значени  кинематической по грешкосхи за первый проход. В течение второго прохода первый блок 12 пам ти згшоминает максимальное значение кинематической по1Т ешности за этот проход, которое будет использоватьс  дл  сравнени  с уставкой 18 в течение третьего прохода В качестве примера дл  реализации способа угфавлени  процессом Многопроходного зубошлифовани  производитс  . шлифование шестерен с числом .зубье Z 8, m 3,5 MN, из стали 20 ХНЗМ HRC60 - 64 на зубошлифовальном ста мод,5831, Пьезоэлектрический датчик-акселе метр ИС-312 устанавливаетс  в пере ной ha пиноли верхней бабки стойки издели  (в вертикальном поло жении) . Напр жение с выхода датчик усиливаетс  и подаетс  на вход шлей фового осциллографа Н 117/1. Исследование производитс  при шл фовании шестерен на режимах, предусмотрснЕ ых технологией без какой-ли конструктивной доработки отдельных деталей станка, св занной с установ кой и измерением параметров виброакустического сигнала,, Прошлифованы три шестерни с биением зубчатого венца 0,15; 0,06 и 0,05 глм. Установлено, что максималь ный уровень сигнала при шлифовании от зуба к зубу измен етс  как на че новых, так и на чистовых проходах« Изменение глубины резани  и соот ветствующее ему изменение уровн  сигнала предст авлено в таблице. 0,06 40 Глубина, 0,1 максимальный уро20 28 вень сигнала 28 0,06 0,02 66 Глубина, максимальный уровень сигнала 0,08 0,02 75 Глубина максимапьный уровень сигнала Кп  вы влени  помех записываетс  сигнал в процессе работы станка на черновых режимах на холостом ходу На осциллографной ленте отмечаютс  лишь импульсы, соответству4ощие по времени моменту исполнени  движени  делени . Амплитуде указанных импуль сов превышает высоту шумового фона (1,5-2 мм) на 1 - 2 мм и поэтому они не могут повли ть на формирование управл емого сигнала. 3 таблице представлена глубина шлифовани , устанавливаема  по лимбу, поэтому нельз  учесть как фактическую глубину, так и нат г в системе СПИД при шлифовании данного зуба, однако из полученных результатов видно , что уровень сигнала пропорционален глубине резани . Таким образом, предлагаемый способ управлени  процессом многопроходного зубошлифовани , по сравнению с известными, позвол ет определить максимальное значение амплитуды сигнала в момент шлифовани  отдельных зубьев, найти огибающую этих амплитуд на каждом проходе, сравнить максимальное значение огибающей с заданным результатом, определить сигнал управлени  и произвести корректировку номинального значени  глубины резани  дл  последующего прохода на величину , пропорциональную сигналу управлени . Отсутствие помех способствует повышению точности определени  управл ющего сигнала. В момент врезани  на перйом проходе фактическую глубину резани  можно наблюдать по показывающему прибору. Все это способствует повышению точности установки оптимальных режимов резани  и, как следствие, повышению качества поверхностного сло  при шлифовании зубьев зубчатых колес Формула изобретени  Способ активного контрол  процесса обработки зубчатых колес, включающий контроль точности заготовки зубчатого колеса и изменение режимов обработки по результатам контрол , Отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества многопроходного зубошлифовани , на каждом проходе выдел ют максимальное значение сигнала-, характеризующего кинематическую погрешность заготовки, и используют его значение дл  изменени  режимов шлифовани  при последук цем проходе, причем в качестве вышеуказанного сигнала принимают огибающую максимальных значений виброакустического сигнала, регистрируемого при взаимодействии режущего инструмента с заготовкой на каждом зубе. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1„ Авторское свидетельство СССР № 312686, кЛо В 23 В 49/00, 1975,
2. 2. Марков НоН„ Зубоизмерительные приборы, Мо, Машиностроение, 1965, Со 157-158„

   фиг. 2