Станки с ЧПУ требуют комплекс автоматизации по управлению и контролю...

Система БВ-4116 (рис. 1) предназначена для осевой ориентации торцовых поверхностей детали относительно режущей кромки абразивного круга. Система применяется на торцекруглошлифовальных станках, оснащенных механизмами автоматического перемещения детали вдоль линии центров и осуществляющих совместную обработку методом врезания цилиндрических и торцовых поверхностей деталей. В результате обработки обеспечиваются диаметральные и осевые размеры многоступенчатых валов.

+ Щелкайте по рисункам, чтобы увеличить!

Рис. 1. Измерительная система для осевой ориентации БВ-4116:
1 — измерительный рычаг; 2 — измерительная головка; 3 — пружина; 4 — индуктивный преобразователь; 5 — гидроцилиндр; 6 и 7 — микровыключатель; 8 — торцовая поверхность; 9 — рычаг; 10 — ось; 11 — показывающий прибор

Необходимость осевой ориентации обусловлена непостоянством установочных баз из-за различной глубины зацентровки заготовок. При закреплении таких заготовок в центрах станка не обеспечивается их однозначное осевое положение относительно режущих кромок абразивного инструмента.

Измерительную головку устанавливают на верхний стол шлифовального станка. Рабочий цикл осевой ориентации осуществляется следующим образом. В начале цикла шлифовальная бабка отведена на исходную позицию. Измерительная головка 2 усилием пружины 3 удерживается в исходном положении, показанном штрихпунктирной линией.

После закрепления в центрах станка заготовка смещается в осевом направлении так, чтобы освободить зону для установки измерительного рычага 1 и таким образом исключить его повреждение при подводе.

Поворот измерительной головки в рабочее положение обеспечивается подачей масла из гидросистемы станка в рабочую полость гидроцилиндра 5. В конце поворота, совершаемого вокруг оси 10, рычаг 9 воздействует на микровыключатель 6, благодаря чему вырабатывается сигнал для начала осевого перемещения центров вместе с заготовкой в заданном направлении. При ускоренном осевом движении ориентируемая торцовая поверхность 8 встречается с измерительным рычагом 1. Перемещение сообщается штоку индуктивного преобразователя 4. Выходной сигнал преобразователя, пропорциональный осевому положению торца, после усиления электронной схемой выдает первую команду на переход от ускоренного к замедленному движению заготовки. В момент достижения торцовой поверхностью 8 заданного осевого положения стрелочный указатель показывающего прибора 11 совмещается с нулевой отметкой шкалы и в схему станка поступает вторая команда для окончания цикла осевой ориентации. По этой же команде гидросистема станка обеспечивает слив масла из рабочей полости гидроцилиндра 5 и измерительная головка усилием пружины 3 поворачивается в исходное положение, контролируемое микровыключателем 7. По сигналу микровыключателя осуществляется переход к завершающей фазе автоматического цикла — врезному шлифованию детали по командам измерительной системы активного контроля, например БВ-4100.

Описанная выше измерительная головка обеспечивает осевую ориентацию деталей, имеющих открытые торцовые поверхности. В случае осевой ориентации закрытых торцовых поверхностей, расположенных в узких проточках (кольцевых канавках), установке измерительного рычага в положение контроля препятствует цилиндрическая поверхность детали, расположенная вблизи ориентируемого торца. Для осевой ориентации такого рода деталей механизм передачи измерительной головки (рис. 2) оснащен сменным узлом — дополнительным рычагом 7, шарнирно соединенным с основным двуплечим рычагом 3. Для кинематической связи рычагов предусмотрены пружина 8 и упор 9.

Рис. 2. Кинематическая схема механизма передачи измерительной головки БВ-4116: а — измерительный рычаг в момент соприкосновения измерительного наконечника с неконтролируемой поверхностью детали; б — измерительный рычаг головки в положении контакта измерительного наконечника с ориентируемой поверхностью; 1 — шток индуктивного преобразователя; 2 — измерительная головка; 3 — рычаг; 4 и 5 — шарнир; 6 — измерительный наконечник; 7 — дополнительный рычаг; 8 и 11 — пружина; 9 и 10 — упор

Цикл осевой ориентации в этом случае осуществляется следующим образом. Установленная в центрах станка деталь перемещается в крайнее левое положение (см. рис. 2, а). При помощи гидравлического механизма измерительная головка 2 поворачивается в положение контроля. Измерительный наконечник соприкасается с неконтролируемой цилиндрической поверхностью, а дополнительный рычаг поворачивается вокруг шарнира 5. При осевом движении детали в направлении ориентации, указанном на рис. 2, б стрелкой, измерительный наконечник 6 проскальзывает вдоль образующей детали, а рычаг 3 под действием пружины 11 сохраняет свое начальное положение, определяемое упором 10. При дальнейшем движении детали измерительный наконечник под действием пружины 8 западает в выточку детали, а дополнительный рычаг прижимается упором к основному измерительному рычагу 3, образуя с ним одно целое. При соприкосновении измерительного наконечника с ориентируемой торцовой поверхностью основной измерительный рычаг 3 поворачивается вокруг шарнира 4, разобщаясь с упором 10, и отклоняет шток индуктивного преобразователя 1.

Точность осевой ориентации детали зависит от динамических характеристик системы станок — прибор. Доминирующее влияние на точность осевой ориентации оказывают следующие факторы: v — скорость осевого перемещения детали в момент выдачи окончательной команды на прекращение движения; Δν — непостоянство скорости t_и — время исполнения окончательной команды органами станочной автоматики; t_и — нестабильность t_и, t₀ — постоянная времени прибора.

Систематическая динамическая погрешность осевой ориентации определяется зависимостью

δΔ_с = v(t₀ + t_и).

При v = 5 мм/мин t₀ = 0,05 с и t_и = 0,2 с, 5Дс = 0,02 мм. Эту погрешность можно скомпенсировать смешением уровня настройки окончательной команды.

Случайные составляющие динамической погрешности определяются следующими зависимостями:

δΔ_v = Δνt₀

δΔ_t = νΔt_и.

При Δν = 0,5 мм/мин v = 5 мм/мин, t₀ = 0,05 с и Δt_и = 0,06 с, δΔ_v = 0,0004 мм, δΔ_t = 0,005 мм.

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

***