CC BY
17
УДК 681.2.084:621.92
Н.И. Паршикова, N.I. Parshikova В.И. Леун, V.I. Leun
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ ПРИБОРОВ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ДЕТАЛЕЙ, СТЕРЖНЕВОГО РЕЖУЩЕГО И КОНТРОЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТОВ НА ОПЕРАЦИЯХ ШЛИФОВАНИЯ
DESIGN OF THE SCHEMATICS OF THE INSTRUMENTS FOR ACTIVE MONITORING OF THE SIZES OF SMALL SIZE COMPONENTS, PIVOTAL CUTTING AND INSPECTION TOOLS ON THE OPERATIONS OF THE GRINDING
В статье рассматриваются метрологические и технологические особенности малоразмерных деталей, стержневого режущего и контрольных инструментов диаметрами от 0,1 до 10 мм с целью создания приборов активного контроля размеров для шлифовальных операций. Статья содержит 6 страниц текста, 2 рисунка и библиографический список из семи наименований литературных источников.
In the article are examined the metrological and technological special features of small size components, pivotal the cutting and inspection tools with diameters of from 0,1 to 10 mm for the purpose of the creation of the instruments for active monitoring of sizes for the polishing operations. Article contains 6 pages of text, 2 figures and bibliographical lists of seven designations of literary sources.
Ключевые слова: приборы активного контроля, шлифование, режущий инструмент
Keywords: the instruments for active monitoring, grinding, cutting tool
Инструментальные заводы страны и инструментальные производства машиностроительных предприятий изготавливают малоразмерные детали, стержневой режущий и контрольный инструменты:
- сверла диаметрами от 0,1 до 80 мм (спиральные, центровочные, перовые и другие типы, изготавливаемые из инструментальных сталей, твердых и сверхтвердых материалов);
- зенкеры диаметрами от 2 мм и более;
- развертки диаметрами от 0,1 мм и более;
- фрезы диаметрами от 1,5 мм и более (концевые);
- протяжки для обработки отверстий диаметрами от 3 до 300 мм (круглые, шлицевые, шпоночные, гранные и для обработки винтовых канавок);
355
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
- калибры для отверстий диаметрами от 0,1 до 360 мм (рабочие, приемные, контрольные);
- малоразмерные валики с гладкой и прерывистой поверхностями с диаметрами от 0,08 мм.
Минимальные допуски на диаметральные размеры малоразмерных деталей, стержневого режущего и контрольного инструментов находятся в пределах от 0,3 до 1,0 мкм и обеспечиваются в технологическом процессе на кругло- и бесцентровошлифовальных станках и доводкой [1; 2; 3; 4].
Анализ прецизионных изделий позволил выявить метрологические и технологические особенности, которые оказывают значительные трудности на пути создания приборов активного контроля. К числу основных отнесены следующие метрологические особенности: высокие требования к точности геометрических размеров режущих, калибрующих и базирующих элементов и их взаимного расположения (допуск на радиальное биение зубьев разверток от 2 до 10 мкм); высокая твердость измеряемых поверхностей (64 ... 95 НЯА); незначительная ширина выступов инструмента (0 ... 2 мм); значительный перепад диаметральных размеров
на одном инструменте (протяжки и прошивки шлицевые, комбинированный инструмент); нечетность числа зубьев и неравномерность их расположения по окружности; практически 100% инструмента имеет на цилиндрической или конической рабочей части прерывистую поверхность с винтовыми режущими зубьями, которые могут переходить в гладкую поверхность с одинаковым диаметральным размером; невысокая поперечная жесткость (протяжки, сверла, развертки); большое число различных по диаметру размеров на одном инструменте, подлежащих автоматизации контроля (на протяжках до 100 режущих и калибрующих зубьев с допуском 5 ... 15 мкм); наличие острых кромок на зубьях радиусом р=3... 8мкм, которые ограничивают допускаемое полное измерительное усилие используемых преобразователей для исключения их повреждения.
К технологическим особенностям относятся: мелкосерийность производства; многократные (3-6 раз) измерения универсальным инструментом (микрометром или рычажной скобой) размера обрабатываемого металлорежущего инструмента; необходимость автоматизации измерения размера по всей длине обрабатываемой поверхности инструмента и биения зубьев в процессе шлифования; необходимость автоматизации измерений на каждой технологической операции, начиная с заготовительной; коэффициент точности изготовления металлорежущего инструмента в современном инструментальном производстве КТ = 1.
Затраты ручного труда на выполнение точных измерений размеров обрабатываемых деталей достигают 30-80 % от общих затрат труда, используемых на создание продукции.
Наиболее эффективным направлением повышения точности и производительности абразивной обработки изделий является использование в технологических процессах приборов активного контроля, обеспечивающих исключение многократных измерений размеров обрабатываемых деталей в процессе обработки, при наладке станка и особенно после каждой правки шлифовального круга.
Существующие отечественные и зарубежные приборы активного контроля, используемые в технологических процессах машиностроительных производств, не могут быть использованы на операциях шлифования из-за несоответствия их технических характеристик предъявляемым к ним требованиям в инструментальных производствах[5].
Для создания приборов активного контроля, отвечающих требованиям инструментального производства, предлагаются схемы их построения на основе двух патентов [6; 7], разработанных сотрудниками и студентами ОмГТУ кафедры «Метрология и приборостроение» и материалов статьи [5].
Рис. 1. Схема построения одноконтактного прибора активного контроля размеров к кругло- и бесцентровошлифовальным станкам [6]: 1 - преобразователь; 2 - отсчетное устройство; 3 - роликовая направляющая для поступательного движения; 4 - винт для ручной переналадки преобразователя 1 на другой размер
Достоинства предлагаемой схемы измерения:
- простое конструктивное исполнение измерительного устройства прибора активного контроля;
- возможность создания преобразователя 1 с малой подвижной массой (менее 10 гр.) измерительного стержня для обеспечения полного измерительного усилия менее 0,2 Н.
356
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
\оооо.моо\
Недостатки:
- малый диапазон измерения преобразователя 1 (при цене деления 1 мкм отчетного устройства диапазон измерения составляет 80 мкм).
Для увеличения диапазона измерения предлагается схема, представленная на рис. 2.
Рис. 2. Схема широкодиапазонного прибора активного контроля размеров изделий [7]: 1 - преобразователь; 2 - отсчетное устройство; 3 - контролируемая деталь; 4 - станина станка
Достоинства:
- значительный диапазон измерения.
Недостатки:
- масса сборочной единицы измерительного стержня может составлять до 20 гр., что может привести к увеличению полного измерительного усилия.
Для проверки предложенных схем построения приборов активного контроля необходимо провести теоретические и экспериментальные исследования, а для этого необходимо спроектировать конструкцию измерительного устройства, разработать рабочие чертежи деталей, изготовить их, собрать, отладить, разработать методику экспериментальных исследований и провести их.
1. Климов, В. И. Справочник инструментальщика-конструктора / В. И. Климов [и др.]. - М. : Гос. науч.-тех. изд-во машиностроительной литературы, 1958. - 608 с.: ил.
2. Палей, М. М. Технология шлифования и заточки режущего инструмента / М. М. Палей, Л. Г. Дибнер, М. Д. Флид. - М. : Машиностроение, 1988. - 288 с.: ил.
3. Жедь, В. П. Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение : справочник / В. П. Жедь [и др.]. - М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.
4. Барсов, А. И. Технология инструментального производства / А. И. Барсов - М. : Машиностроение, 1967. - 277 с.
5. Леун, В. И. Новые принципы построения приборов активного контроля для изделий инструментальных производств и машиностроения / В. И. Леун, А. В. Тигнибидин // Омский научный вестник. - 2009. - № 1 (77). - С. 165-169.
6. Пат. 2316420 Российская Федерация, МПК О 01 В 7/12. Устройство для активного контроля линейных размеров изделий / В. И. Леун, Е. В. Николаева, А. В. Тигнибидин; заявитель и патентообладатель Омский госуд. техн. ун-т. - № 2006107185/02; заявл. 07.03.2006; опубл. 10.02.2008, Бюл. № 4. - 6 с.: ил.
7. Пат. 2447984 Российская Федерация, МПК В24В 49/00, 001В 7/12. Устройство для активного контроля линейных размеров изделий / В. И. Леун, А. В. Леун, А. С. Ковальчук; заявитель и патентообладатель Омский госуд. техн. ун-т. - № 2010110832/02; заявл. 22.03.2010; опубл. 20.04.2012, Бюл. № 11. - 6 с.: ил.
357
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
Библиографический список
