Контроль и управление сопряженным шлифованием деталей…

Прибор БВ-4009, измерительная система БВ-4180

Для получения заданных малых зазоров (натягов) в соединениях, например в деталях топливной аппаратуры, применяется сопряженная обработка одной из деталей соединения (чаще всего вала) по результатам измерения другой детали.

В этих случаях прибор состоит из измерительной скобы, контролирующей обрабатываемый вал; измерительного устройства, измеряющего диаметр обработанного отверстия; отсчетно-командного устройства, суммирующего сигналы, поступающие с обоих измерительных устройств, и управляющего циклом обработки станка.

Точные сопряжения обычно достигаются в условиях частичной взаимозаменяемости за счет сортировки деталей с отверстиями и валов, обработанных со сравнительно широкими, экономически выгодными допусками, на селективные группы по размеру, а затем сборки сопрягаемых деталей из одноименных селективных групп. Внутри каждой из таких групп при этом осуществляется полная взаимозаменяемость.

Применение селективной сборки возможно только в массовом или крупносерийном производстве, где имеется достаточное количество деталей, в том числе и деталей одноименных групп. В индивидуальном производстве получение сопряжения такой точности достигается трудоемкой и дорогостоящей ручной пригонкой.

Применение прибора активного контроля для сопряженного шлифования рационально в серийном и мелкосерийном производстве и позволяет получать цилиндрические сопряжения высокой точности без ручной пригонки. Необходимым условием при этом является обеспечение круглошлифовальным станком точности получения размера, правильной геометрической формы и шероховатости поверхности обрабатываемой детали, соответствующих допуску на зазор (натяг) в сопряжении.

Приборы для сопряженного шлифования изготавливают на базе стандартных пневматических, индуктивных и емкостных приборов.

+ Щелкайте по рисункам, чтобы увеличить!

Пневматический прибор БВ-4009

Рис. 1. Схемы пневматического прибора БВ-4009 для сопряженного шлифования:
а — дифференциального типа (1 — устройство для измерения диаметра; 2 — втулка; 3 — отсчетно-командное устройство; 4 — измерительная скоба; 5 — пригоняемый вал); б — недифференциального типа (1 — измерительная станция; 2 — втулка; 3 — отсчетно-командное устройство; 4 — измерительная скоба; 5 — шлифуемый вал)

Прибор БВ-4009Д дифференциального типа (рис. 1, а) состоит из отсчетно-командного устройства 3 типа БВ-6060 с ценой деления 0,5 мкм, в котором вместо узла противодавления включено устройство 1 для измерения диаметра отверстия D₁ втулки 2, и измерительной скобы 4 типа БВ-3153-80, с помощью которой измеряется диаметр D₂ пригоняемого вала 5. Для того чтобы независимо от диаметра D₁ отсчетно-командное устройство 3 выдавало команду на окончание обработки вала при достижении зазором (или натягом) постоянной величины (D₁ - D₂ = const), необходимо чтобы чувствительности обеих ветвей измерительной схемы были равны.

В этом случае при увеличении размера D₁ очередной втулки, т. е. при увеличении зазора на определенную величину, команда отсчетным устройством будет выдана при увеличенном на ту же величину зазоре S₂, т.е. при большем значении диаметра D₂ шлифуемого вала. Таким образом, зазор в сопрягаемой паре останется постоянным.

На рис. 1, б показана схема прибора БВ-4009НД, работающего по недифференциальной схеме. Прибор состоит из отсчетно-командного устройства 3 типа БВ-6060, измерительной скобы 4 типа БВ-3153-80, с помощью которой измеряется диаметр D₂ шлифуемого вала 5, и измерительной станции 1, с помощью которой измеряется диаметр D₁ окончательно обработанного отверстия втулки 2. Отличие от дифференциального прибора заключается в том, что измерительные сопла измерительной скобы 4 и измерительной станции 1 включены в одну ветвь пневматической системы. В этом случае постоянство зазора (натяга) D₁ - D₂ = const обеспечивается при условии S₁ + S₂ = const.

Из схемы видно, что при увеличении размера D₁ зазор S₁ уменьшается, поэтому команда прибора будет выдана при увеличении зазора S₂, а следовательно, и диаметра D₂ на ту же величину. Таким образом, зазор в сопрягаемой паре остается постоянным.

Точностные и эксплуатационные характеристики недифференциального и дифференциального приборов практически одинаковы. При измерении глубоких отверстий предпочтительнее применять дифференциальный прибор с бесконтактной пневматической пробкой, в то же время недифференциальный прибор позволяет иметь более простую измерительную станцию универсального назначения.

Прибор БВ-4009 позволяет производить сопряжения в пределах ±30 мкм. Точность получения зазоров (натягов) при технологически обоснованных режимах составляет 1...2 мкм.

Индуктивная измерительная система БВ-4180

Система предназначена для управления автоматическим циклом шлифования гладкого вала, пригоняемого с требуемым зазором или натягом к сопрягаемому с ним окончательно обработанному отверстию втулки.

Предусмотрено 23 варианта исполнений измерительной системы, различие которых определяется требованиями в отношении числа команд управления рабочим циклом, диапазона измерений и цены деления шкалы, а также особенностями привязки к различным моделям станков.

В комплект измерительной системы входят типовые функциональные узлы: отсчетно-командное устройство БВ-6119, настольная индуктивная скоба БВ-3152 или БВ-3232 с подводящим устройством гидравлического либо ручного действия и устройство для измерения отверстий БВ-3111.

Рабочий цикл измерительной системы, оснащенной настольной скобой с механизмом арретирования и подводящим устройствам ручного действия, осуществляется следующим образом (рис. 2).

Рис. 2. Кинематическая схема измерительной системы БВ-4180: 1 — шток индуктивного преобразователя; 2 и 4 — измерительная каретка; 3 — заготовка сопрягаемого вала; 5 — плунжер; 6 — настольная скоба; 7 — рычаг; 8 — промежуточный рычаг; 9 — сферический упор; 10 — рессора; 11 — кулачок; 12 — ролик; 13 и 18 — каретка; 14 — втулка; 75 и 17 — измерительный наконечник; 16 — отсчетно-командное устройство; 19 и 22 — пружина; 20 — базирующие элементы устройства для измерения отверстий; 21 — рукоятка; 23 — индуктивный преобразователь

В начальной фазе цикла шлифовальная бабка и настольная скоба 6 находятся в исходном положении. Предназначенную для сопряжения с валом втулку 14 устанавливают на базирующие элементы устройства для измерения отверстий 20. При повороте рукоятки 21 механизма арретирования установленные на каретках 13 и 18 измерительные наконечники 15 и 17 под действием создающих измерительное усилие пружин 19 и 22 соприкоснутся с контролируемой деталью. Взаимное положение кареток 13 и 18, определяемое размером отверстия, контролируется индуктивным преобразователем 23. Выходной электрический сигнал А преобразователя, пропорциональный диаметру контролируемого отверстия, поступает в отсчетно-командное устройство 16.

После закрепления в центрах станка заготовки сопрягаемого вала 3 осуществляется ускоренный подвод шлифовальной бабки и снятие черновой части припуска.
Рабочее перемещение скобы 6 в сторону шлифуемой заготовки обеспечивается роликом 12, взаимодействующим с рессорой 10 при повороте рычага 7 против часовой стрелки. За счет деформации рессоры 10 в конце рабочего хода обеспечивается силовой контакт сферического упора 9 с гранями базирующей призмы. Благодаря этому скоба стабильно ориентируется относительно контролируемой заготовки. Подводящее устройство оснащено механизмом арретирования измерительных наконечников. В исходном положении скобы и в процессе ее движения к контролируемой детали конический плунжер 5 раздвигает измерительные каретки 2 и 4, получая перемещение от промежуточного рычага 8, взаимодействующего с выступом кулачка 11. В конце рабочего хода скобы горизонтальное плечо рычага 8 западает во впадину рабочего профиля кулачка 11. Благодаря этому конический плунжер 5 под воздействием возвратной пружины устремляется вправо и освобожденные измерительные наконечники соприкасаются с поверхностью шлифуемого вала. Взаимные перемещения измерительных кареток скобы воспринимаются штоком индуктивного преобразователя 1. Выходной сигнал преобразователя, пропорциональный текущему размеру вала, поступает в отсчетно-командное устройство 16, где вычитается из сигнала А, пропорционального размеру отверстия во втулке 14. Результирующий сигнал К = А - В, характеризующий величину зазора или натяга в сопрягаемой паре, после преобразования электронной схемой отсчитывается по шкале показывающего прибора, градуированной в микрометрах. Автоматическое управление рабочим циклом станка осуществляется командами измерительной системы, поступающими во внешние электрические цепи при достижении заранее установленной величины К.

Предварительные команды, воздействуя на исполнительные органы станка, изменяют скорость подач шлифовальной бабки. Конечная команда прекращает цикл обработки в момент получения заданной величины зазора или натяга в сопрягаемой паре.

Для настройки измерительной системы рекомендуется применять подогнанные с требуемым зазором вал и втулку; желательно, чтобы размер отверстия соответствовал середине поля допуска на его изготовление, а разность размеров отверстия и вала была равна среднему значению заданного зазора в сопряжении.
В процессе наладки и эксплуатации измерительной системы необходимо согласовать масштабы выходных сигналов индуктивных преобразователей и определить погрешность их суммирования.

Рис. 3. Схема определения погрешности суммирования: 1 — настольная скоба; 2 и 9 — измерительный наконечник; 3 — устройство для измерения отверстий; 4 и 8 — наконечник; 5 и 7 — рычаг; 6 — микрометрический винт; 10 и 11 — индуктивный преобразователь; 12 — показывающий прибор

Методика проверки заключается в следующем (рис. 3). Настольную скобу 1 крепят на устройстве для измерения отверстий 3 таким образом, чтобы ее измерительные наконечники 2 и 9 соприкасались с наконечниками 4 и 8 для контроля отверстий. Наконечники 4 и 8 вводят в контакт с прикрепленными к корпусу рычагами 5 и 7, способными разжиматься сферой микрометрического винта 6. Вращением винта сообщают равные по значению и противоположные по направлению перемещения индуктивным преобразователям 10 (ПА) и 11 (ПВ), включенным по схеме суммирования. Результирующий выходной сигнал преобразователей А может изменять свое значение лишь в пределах допускаемой погрешности суммирования. Для измерительной системы БВ-4180 эта погрешность составляет 0,5 мкм на участке суммирования ±120 мкм и 1 мкм на участке суммирования ±200 мкм. Если погрешность суммирования, определяемая по отклонению стрелки показывающего прибора 12, превышает допускаемое значение, следует согласовать масштабы выходных электрических сигналов, индуктивных преобразователей с помощью потенциометров, размещенных на задней панели отсчетно-командного устройства.

Контрольно-измерительные приборы и инструменты
Зайцев С.А. и др.

***