Определение периодичности правки шлифовального круга по виброакустическим колебаниям Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.923

А.А. Игнатьев, В.В. Коновалов, Д.В. Козлов ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДИЧНОСТИ ПРАВКИ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА ПО ВИБРОАКУСТИЧЕСКИМ КОЛЕБАНИЯМ

Приводятся результаты экспериментальных исследований с определения оптимального периода правки шлифовального круга по автокорреляционным функциям виброакустических колебаний.

Шлифовальный круг, виброакустические колебания, динамическая система, правка шлифовального круга

A.A. Ignatyev, V.V. Konovalov, D.V. Kozlov GRINDING WHEEL DRESSING FREQUENCY BASED ON VIBROACOUSTIC FLUCTUATIONS

The article presents experimental data to identify the optimal frequency of a wheel dressing using autocorrelation functions of vibroacoustic fluctuations.

Grinding wheel, vibroacoustic fluctuations, dynamic system, wheel dressing

В ходе исследования на автоматизированном шлифовальном станке с ЧПУ Weiss WKG-05 производилась регистрация ВА колебаний основных формообразующих узлов станка для выявления их связи с параметрами точности малоразмерных валов [1]. С целью получения наиболее информативного результата регистрации вибраций датчик ДН-3 устанавливается на шпиндельном узле детали (рис. 1).

Рис. 1. Вибродатчик установлен на шпиндельном узле детали

В производственных условиях для определения влияния приводов шпиндельных узлов инструмента и детали на уровень ВА колебаний производилось их последовательное отключение, далее, основываясь на результатах полученных сигналов, анализировалось влияние того или иного шпиндельного узла на уровень вибраций, причем оценивался уровень виброускорения на различных частотах. Экспериментально было выявлено, что основной вклад в уровень вибраций вносит шпиндельный узел инструмента, так как он имеет более высокую скорость вращения шпинделя с шлифовальным кругом (2000 об/мин), чем ШУ детали (600 об/мин), однако оптимальным местом установки вибродатчика была определена точка вблизи зоны резания, т.к. экспериментально сигнал был наиболее четким именно из зоны резания [2-3].

В соответствии с установленным технологическим режимом на предприятии правка круга осуществляется через интервал в 30 валов. На рис. 2, 3 представлены записи вибраций валов, обработанных 15 и 30 по счету после правки шлифовального круга, соответственно.

Рис. 2. Запись вибрации вала № 15

Рис. 3. Запись вибрации вала № 30

Для аппроксимации АКФ используется формула [1]

K(т) = A • e~ат(1 + m cosWt)cosw0t (1)

где А - постоянный коэффициент, а - коэффициент затухания, W - частота огибающей АКФ, wo -основная частота АКФ, m - коэффициент модуляции.

Используя известные тригонометрические преобразования, получаем формулу

W ( ) =___________A(1 + т)4'2[(p + a)2 + wo2 ]_______ (2)

гУЮ [(p + а)2 + (w + W)2 ][(p + a)2 + (w - W)2 ]

Минимальное значение показателя колебательности соответствует максимальному запасу устойчивости ДС, при котором обеспечивается высокая эффективность шлифования.

На рис. 4, 5 представлены АЧХ, полученные на основе АКФ.

0.18

0.15

0.1

A(w)

О0 0.1 0.2 0.3 0.4 О0 0.1 0.2 0.3 0.4

0 ш 0.5 0 ш 0.5

Рис. 4. АЧХ вала № 15 Рис. 5. АЧХ вала №30

Далее, согласно методике, происходит вычисление показателя колебательности Mmax для

оценки запаса устойчивости ДС при шлифовании. Согласно выводам М.М. Аршанского, при большем запасе устойчивости достигается наилучшее качество шлифования. Для АЧХ на рис. 4 и 5 показатель колебательности составляет соответственно 2,35 и 2,4 (рис. 6).

В ходе повторного эксперимента интервал между правками круга был увеличен с 30 до 85 валов, были трижды произведены пилотные партии валов, на которых выполнялись измерения по отклонению от круглости, шероховатости, производились замеры вибраций, по которым впоследствии был рассчитан показатель колебательности. Результаты математических ожиданий по трем измерениям представлены на рис. 7.

По результатам эксперимента видно, что шероховатость и отклонение от круглости выходят за границу допустимого значения начиная с вала, обработанного 84 по счету после правки круга.

Также были проведены измерения радиального биения вала на приборе Ргете1ее. Результаты измерения представлены на рис. 8.

По результатам видно, что на валу № 83 значение радиального биения находится на границе допуска, на валах № 84, 85 выходит за пределы допуска.

Рис. 6. Сравнительный анализ показателей колебательности и геометрических параметров точности

Рис. 7. Результаты измерений шлифованных валов с увеличенным интервалом между правками круга

Рис. 8. Результаты измерения радиального биения

Таким образом, согласно проведенным экспериментальным исследованиям, можно сделать вывод, что осуществление правки круга с интервалом в 30 валов не является целесообразным, т.к. параметры качества деталей находятся в пределах допустимых значений и разброс значений показателя колебательности не превышает 11 %.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аршанский, М.М. Вибродиагностика и управление точностью обработки на металлорежущих станках / М.М. Аршанский, В.П. Щербаков. М.: Машиностроение, 1988. 136 с.

2. Козлов Д.В. Экспериментальное исследование шлифованных валов вихретоковым методом / Д.В. Козлов, А. А. Игнатьев // Прогрессивные технологии в современном машиностроении: материалы 8-й Междунар. науч.-техн. конф. Пенза, 2012. С. 15-17.

3. Игнатьев А. А. Выбор подачи круга для обеспечения качества обработки колец подшипников на основе идентификации динамической системы шлифовального станка / А.А. Игнатьев, В .А.Каракозова // Вестник СГТУ. 2011. №2 (56). С. 69-73.

4. Коновалов В.В. Модель процессов в динамической системе токарного станка с учётом стохастических свойств сил резания / В.В. Коновалов, А. А. Игнатьев // Вестник СГТУ. 2011. № 2 (56). С. 230-233.

Игнатьев Александр Анатольевич -

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автоматизация и управление махатроникой»

Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Коновалов Валерий Викторович -

кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Aleksandеr A. Ignatyev -

Dr. Sc., Professor

Head: Department of Automation Control Mechatronics,

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Valeri V. Konovalov -

Ph. D., Associate Professor Department of Mechanical Engineeriong Technology,

Yuri Gagarin State Technical University of Saratov

Козлов Дмитрий Викторович - Dmitri V. Kozlov -

руководитель группы по управлению качеством, Quality Group Manager at

отдел по управлению качеством, Quality Measurement Department,

ООО «Бош Пауэр Тулз», Саратов OOO Bosch Power Tools, Saratov

Статья поступила в редакцию 10.02.14, принята к опубликованию 15.03.14