CC BY
46
МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ КСТНИК № 2 (90) 2010
I ческой системы и повышенном износе формо-IL образующего инструмента погрешности обрабогки, ш вызванные возрастанием радиальной составляющей усилия резания, могут бы ть сопоставимы по величине с погрешностями н результате размерного износа инструмента.
Библиографический список
1. Хрущев, М.М. Исследования изнашивании металлов / М.М. Хрущев. М.А. Бабичев. — М.: Машиностроение, 1998. —
435 с.
2. Иващенко, H. Н. Автоматическое регулирование. — 3-є над., перерлб. и доп./ H.H. Иващенко. — М.: Машиностроение, 1983. - 608 с.
3. Пудон, A.B. Оптимизации режимов резании при обработке на станках с ЧІІУ с целью повышения точности размеров и формы дегалей в процессе точения {Электронный ресурс|: дне..
УДК 682.2:531.7+531.717.1
Основная масса металлорежущего инструмента изготовляется на финишных операциях на неавтоматизированных шлифовальных станках рабочими высокой квалификации. Положение режущей поверхности шлифовального круга после настройки определяется рабочим по лимбу поперечной подачи или по цифровому отсчетному устройству перемещения шлифовальной бабки, которое коррек-
1 тируется после измерения обработанного инстру-
2 мента и частично компенсируются некоторые пог-
^ решности обработки. Уже при допусках на диа-
1 метральный размер инструмента в 5...8 мкм рабочий
| осуществляет до 2...3 промежуточных измерений, так
как погрешность абразивной обработки на станке приблизилась по значению к допуску на инструмент.
канд. техн. наук: 05.03.01 - Процессы механической и физико-технической обрабогки, станки и инструменты; 05.02.08 — Технология машиностроения / А. В. Пудов ; Рыб. гос. авиац. технол. акад. - Рыбинск. 2000 — 254 с. — Электрон, версия печ. публикации (подгот. РГБ «Русский курьер»).
ЧЕРНЯВСКИЙ Дмитрий Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры менеджмента. ЛАСТОВСКИЙ Павел Николаевич, аспирант кафедры «Технология машиностроения».
Адрес для переписки: Е-таП: тапедКфотдШ.ги
Статья посту пила в редакцию 14.04.2010 г.
© Д. И. Чернявский. П. Н. Ласговский
В. И. ЛЕУН Е. В. НИКОЛАЕВА
Омский государственный технический университет
А после правки круга при обработке первых 2...3 инструментов число промежуточных измерений достигает 4...6 из-за интенсивного его износа на стадии приработки. При затрате времени на одно измерение 18 секунд и среднем числе измерений, равном 3, в партии из 50 инструментов при выполнении одной операции шлифования время простоя станка на измерения достигает 37 минут. Причём инструмент изготовляется без резерва точности (Кт> 1), который можно было бы использовать для увеличения допуска на его износ в процессе эксплуатации.
Для шлифовальных станков без приборов активного контроля (ПАК), как известно [1], суммарная погрешность обработки складывается из следующих основных элементарных погрешностей:
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ШЛИФОВАНИЯ РЕЖУЩЕГО И КОНТРОЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТОВ С ПРИБОРАМИ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ
Технологи инструментальных производств и прецизионного машиностроения недостаточно информированы о потенциальных возможностях повышения точности и производительности технологии шлифования изделий приборами активного контроля. В статье показаны возможности уменьшения (в 3...5 раз) суммарной погрешности обработки изделий при шлифовании за счёт компенсации значительной части размера элементарных систематических и случайных технологических погрешностей с минимальными материальными затратами и с одновременным повышением производительности в 1,5...2,00 раза при абразивной обработке.
Ключевые слова: составляющая суммарной погрешности при абразивной обработке, приборы активного контроля.
— погрешности обработки от упругой деформации элементов технологической системы иод действием сил резания, 8уп[;, погрешности установки заготовки, 8^; погрешности от всплытии столов станков. размер которой зависит и от сил резания, бКЯА; погрешности от размерного износа инструмента при обработке и правке круга, 8^ погрешности от температурных деформаций технологической системы, 8_____; погрешности от неточности линейного пози-
ционирования круга при подходе в заданное положение, погрешности при пов торном подводе шлифовального круга в заданную точку, <5^^; погрешности в западывания обрабатывания элементов управления и исполнительного механизма станка на отвод шлифо-вального круга, 8гроП; пофешности наладки станка, <5^; погрешности измерения универсальным средством, погрешности обработки в поперечном и продольном сечениях инструмента от геометрических неточностей станка, 8ажш.
Анализ точности технологической системы (ТС) без и с ПАК для абразивной обработки металлорежущего инструмента проведём методом элементарных погрешностей на основе расчёта суммарной погрешности. Для ТС без средс тв автоматическою контроля суммарная погрешность обработки инструмента составит
40 VI,* VI. + VI-+ VI.+VI-+VI«+VI +
| + ^8Імт ♦ Ло8]^ + Л|Д—
(1)
где К —коэффициент риска; Л,;ЛГ..АП — коэффициенты, учитывающие закон распределения элементарных погрешностей, при нормальном законе распределения коэффициенты равны 0,111.
Если круглошлифовальный станок оснастить прибором активного контроля с двух контактным измерительным устройством с линейными наконечниками с установленными допусками на их прямолинейность и параллельность, то в этом случае в ТС часть элементарных погрешностей компенсируется прибором ав гокоптроля, а погрешности ^сра& ^1«' &уст и значительно уменьшаются соответствующей настройкой станка и выбором оптимальных режимов обработки.
Рассмотрим методы уменьшения элементарных погрешностей 8сгМ.
Температурная погрешность обработки 8^. На станке с ПАК общую погрешность 8^ разделим на три составляющие - 8^, 8ткГ8шм:,.
(2)
где 6 х — температурная погрешность, которая приводит к образованию погрешности формы инструмента в продольном сечении из-за изменения расположения формообразующих элементов станка;
8{ - — погрешность от нагрева инструмента при обработке;
8яеы3 — температурная погрешность прибора автоматического контроля.
При шлифовании без ПАК общая температурная погрешность составляет 30...40% от суммарной погрешности обработки
Л = (0.3...0,4)14
(3)
ратурной погрешности можно скомпенсировать следующим образом.
1. Как известно, рабочий перед обработкой точного инструмента (развертки, калибры и др.) шлифует на станке в течение3...4 часов менее точный инструмент (сверла, фрезы, зенкеры) дляпрогрева и стабилизации его узлов. Затем выполняется пробное шлифование с ПАК, при помощи которого определяется геометрическая форма обрабатываемой поверхности инструмента в продольном сечении.
По результатам измерения в станок вводится вручную или автоматически коррекция на изменения положения оси центров поворотом верхней части стола круглошлифовального станка.
2. Вторая составляющая 8яем2 может быть определена с учетом рекомендаций в [2\. Температуру обрабатываемого при шлифовании инструмента предлагается определять по упрощенной формуле
<•-((*■+ ■•*) * (4)
= Лики + 1.5 * 1) + 20°].
где — температура охлаждающей жидкости; й — диаметр инструмента; а— коэффициент линейного расширения материала инструмента.
Учитывая то, что при обработке шлифовальный круг с зубьями обрабатываемого инструмента имеет кратковременный контакт, а поверхность, омываемая С.ОЖ, значительно больше, чем у цилиндрической детали, можно допустить, что 1и»1сош.
3. Компенсация составляющих 8тет2 и 8 .
осуществляется настройкой прибора контроля на выдачу команды на отвод шлифовального круга по аттестованной детали, идентичной но форме и размерам с обрабатываемой, предварительно прогретой до температуры /гоя с последующей периодической её установкой на станок для коррекции 8лпП ПАК и эксплуатационной погрешности от износа наконечников.
Погрешность срабатывания определяется из выражения
*сро<Ги1Э
(6)
где и - скорость съёма металла с инструмента в момент подачи команды на отвод шлифовального круга;
— время запаздывания на отвод круга от детали, исчисляемого с момента подачи команды отсчётно-крмандным устройством (ОКУ) до момента разрыва контакта с поверхностью обрабатываемого инструмента.
Погрешность срабатывания может быть скорректирована ОКУ прибора автоконтроля.
Погрешность установки заготовки на станке складывается из трёх составляющих (2)
(7)
где ^—погрешность базирования; 8.
погре-погрешность приспосо-
На станке с ПАК все три составляющие темпе-
шность закрепления; и 81 бления.
При установке заготовки на центры круглошлифовального станка первые две составляющие 8д и 83могут привести к появлению конусообразности, которая легко корректируется поворотом общей оси центров при помощи перемещения верхней части стола станка.
Погрешность 8 при установке инструмента на
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК N»2 (903 20»
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МСГНИК М* 2 (90) 2010
центры приводит к появлению погрешности формы в поперечном сечении (овальности и огранки), которая о!раничивается для круглошлифовальных станков при диаметре заготовки до 100 мм допуском круг-лостивпределахОА.Л.Омкм.Тоглэ^»«^ = 0.4...1,0мкм.
Погрешность наладки 6^ шлифовального станка без ПАК определяется положением режущей поверхности шлифовального круга по отношению к обрабатываемой детали, которое обеспечивает её изготовление с заданным допуском. На станке с ПАК конечный размер обрабатываемого инструмента обеспечивается автоматически от команд ОКУ. Поэтому после смены шлифовального круга или его правки нет необходимости в осуществлении пробных проходов дли установки режущей поверхности в заданное положение. Поэтому можно считать, что погрешность наладки станка <5^ компенсируется прибором автоконтроля (Л;мм «0). В технологической системе шлифовального станка остаётся погрешность наладки прибора автоконтроля 3^ ПАК, которая входит как элементарная погрешность в суммарную погрешность средств измерения Аии1.
С учётом сказанного, погрешность обработки инструмента в ТС с прибором автоконтроля на операциях шлифования будет определяться погрешно-
-Ъ>2...3
(10)
2
стаи
(8)
где 6,
стап ‘ суммарная погрешность станка;
- элементарная погрешность приспособления, на которые устанавливается обрабатываемая деталь или инструмент;
Дазм— суммарная погрешность прибора автокои-троля.
Целесообразность использования ПАК в ТС для повышения её точности и производительности будет обеспечена в том случае, если величина суммарной погрешности обработки будет составлять 40...
60% от допуска Т на линейный размер наиболее точного инструмента, обрабатываемого на станке.
Первое условие можно сформулировать через коэффициент точности
к =
V л ПАК 1*°о6р (О
— й 0,4...0,6, Т
(9)
о) — поле рассеяния размеров инструментов, обработанных на станке с использованием прибора автоконтроля.
Вторым условием, предъявляемым к ТС с ПАК. является возможность увеличения точности обработки. Для инструментальных ТС можно достичь двух-трёхкратного увеличения точности обработки. Это подтверждено результатами производственных испытаний УПК , разработанных авторами. Второе условие, предъявляемое к ТС с УПК, выразим через коэффициент увеличения точности К .
где ш, и ш3 — поля рассеяния обработанных деталей в ТС без ПАК и с ПАК.
Повышение производительности абразивной обработки инструмента на 40...60% является третьим условием, предъявляемым в ТС с ПАК.
Для внедрения в производство рассмотренного выше теоретического материала в ОмГТУ на кафедре «Метрология и приборостроение» ведётся опытно-конструкторская и научная работа по созданию быс-тропереналаживаемых и широкодиапазонных приборов активного контроля для изделий инструментального производства (свёрла, зенкеры, развёртки, фрезы, протяжки, долбяки, зуборезный, резьбонарезной и другой высокоточный режущий и контрольный инструменты) к наружно- и внугри-шлифовальным станкам, плоско-, бесцентрово-, шлице-, зубо- и резьбошлифовальным станкам. Обеспечивается автоматический контроль размеров инструментов (прецизионных деталей) и его изготовление на станках в пределах 1...2 мкм с любой шириной разрыва поверхности и минимальной шириной выступа от 0,00 до 0,05 мм и любым числом оборотов детали при полном измерительном усилии — 0,25... 1,0 Н.
Изготовлены опытные образцы приборов активного контроля к кругло- и резьбошлифовальным станкам и приведены лабораторные испытания с положительным результатом.
Библиографический список
1. Леун, В.И. Повышение эффективности технологии изготовления и точности измерения линейных размеров прецизионных деталей приборов, машин и изделий инструментального производства средствами автоматического контроля. (Текст ): дис....докт. техн. наук : 05.11.14; 05.11.01: защищена 18.10.1994:утв. 14.07.1995/Деун Владимир Исидорович. — Омск, 1994. - 420 с.
2. Абрамов, Ю.А. Справочник технолога-машиностроителя |Текст|: в 2 т. / Ю.А. Абрамов, В.Н.Андреев и др.; под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - Изд 4-е. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985.
Т. I: Справочник технолога-машиностроителя. - 656 с.
Т. 2: Справочник технолога-машиностроителя. — 496 с.
ЛЕУН Владимир Исидорович, доктор технических наук, профессор кафедры «Метрология и приборостроение».
НИКОЛАЕВА Елена Вячеславовна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Метрология и приборостроение».
Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.
Статья посту пила в редакцию 18.03.2010 г. ф В. И. Леун, Е В. Николаева
2
№1«И
