pronikov_a_s_2000_t_3 (830968), страница 55
Текст из файла (страница 55)
9.7. Основные размеры расточных головок с микрорегулировкой, мм Вылет резца регулируют посредством поворота лимб-гайки; цена одного деления лимба соответствует радиальному перемещению резца на 0,01 мм. Винт 8 служит для фиксирования державки и резца в заданном положении. Предварительная настройка на размер производится вне станка на приборе, а окончательная подналадка осуществляется по рабочему 274 проходу. Как показал опыт эксплуатации таких головок, они обеспечивают точность регулирования резца при растачивании отверстий по 7-му квалитету.
Конструкция головки отличается высокой жесткостью, ее успешно применяют при получистовом растачивании с припуском до 3...5 мм. Основным направлением значительного повышения эффективности процессов резания на ГПС является их улучшение путем диагностики текущего состояния всех элементов обрабатывающей системы, построения на основе диагностических сигналов систем управления процессами резания и перехода на системы автоматического регулирования (САР). Системы управления процессом резания подразделяют на три класса: 1) защитные системы, прекращающие обработку на станке при достижении принятым диагностическим признаком некоторого критического (порогового) значения; 2) системы автоматического регулирования резания; они обеспечивают автоматически, без непосредственного участия оператора, оптимальные условия обработки; эти системы поддерживают постоянными или изменяют по заданному закону один или несколько параметров обработки; 3) системы, совмещающие функции первых двух систем или обеспечивающие управление резанием сразу по нескольким критериям оптимального регулирования.
Для построения средств настройки и диагностики инструментальных систем все чаще применяют ЭВМ. В этом случае количественные критерии оптимального регулирования, принятые для данной операции обработки резанием, должны быть пригодны для использования в алгоритме автоматического управления. Для этого используют, например, математический аппарат распознавания образов. Степень конструктивной сложности системы диагностики и автоматического управления резанием в значительной степени зависит от стоимости изготавливаемой детали и применяемого на данной операции обрабатывающего оборудования; чем выше эти показатели (например, при производстве конструктивно сложных деталей из труднообрабатываемых материалов на ГПС), тем выше эффективность этих систем.
Диагностика процесса резания по действующей силе резания является одним из наиболее распространенных методов. Обычно измеряют одну из составляющих силы резания, например, расходуемую мощность привода шпинделя станка; при этом по значению действующей силы резания судят об износе инструмента. Измерение силы резания часто используют для построения систем ограничивающих, например, предельный крутящий момент, что исключает поломку сверл и метчиков. Измерение силы тока электродвигателя применяют обычно в тех случаях, когда сила резания от инструмента непосредственно на подшипники станка не передается; этот метод также применяют как дополнительный, например, при аварийной поломке инструмента.
Диагностический сигнал, основанный на измерении радиальной силы, наиболее часто используют для управления резанием; упругий передающий элемент динамометра конструктивно выполнен вместе с головкой и Рис. 9.5. Устройство для управления процессом резания с помошью диагностического сигнала„основанного на измерении радиальной силы корпусом резцедержателя. На рис. 9.5 показано устройство, которое состоит из резцедержателя 1 с упругим элементом, головки резцедержателя 2 с твердосплавной пластинкой 3.
В резцедержателе в вертикальном направлении (перпендикулярно к оси державки) выполнен сквозной паз замкнутого контура 4, в который помещена тяга 9; она позволяет упругому передающему элементу с головкой дополнительно деформироваться под действием измеряемой составляющей силы резания Р. Внутри резцедержателя расположен магнитоупругий дроссельный преобразователь с измерительным наконечником 5. Пластина 7, на которой крепятся рабочий 6 и компенсационный 11 магнитоупругие преобразователи, перемещается при настройке в пазах боковых направляющих пластин 12.
Регулировочный винт 8 с гайкой 10 осуществляет постоянный прижим измерительного наконечника к упругому элементу и служит для выведения на линейный рабочий участок характеристики сила резания — износ инструмента при настройке путем предварительного сжатия магнитопровода. Силоизмерительные подшипники в последние годы все шире применяют для управления резанием (см. т. 2, ч. И, ~ 9.5).
Станки с автоматическими системами управления, в которых в качестве параметра регулирования используют силу резания, позволили создать новый метод обработки с постоянной силой резания. Этот метод широко применяют при сверлении отверстий малого диаметра; при этом повышается стойкость инструмента и резко сокращается число поломок сверл. Обработку с постоянной силой резания используют и при фрезеровании.
Метод обработки с постоянной силой резания дает существенное снижение интенсивности изнашивания инструмента при той же производительности. Система адаптивного управления показана на рис. 9.6. Структурная схема автоматического регулирования фрезерования воздействием на силу 276 Рис. 9.б, Системы адаптивного управления механической обработкой резания показана на рис. 9.б, а. Для обработки использовали вертикально- фрезерный станок 6П10.
Значение упругого перемещения, зависящее от режимов обработки, устанавливают при настройке технологической системы задатчиком Зу. Датчик Д измеряет отклонение составляющей силы резания Р„и подает его в виде электрического сигнала от через усилитель в сравнивающее устройство СС. После сопоставления полученного сигнала с заданным определяются значение и знак сигнала согласования, которые в виде электрического сигнала через усилитель подаются в серводвигатель— управляющее устройство (РО). Он выполняет поворот в необходимую сторону движка реостата. Серводвигатель включен в электросхему бесступенчатого изменения частоты вращения вала электродвигателя.
Он измеряет значение подачи стола станка до тех пор, пока сила Р„не достигнет заданного значения ЭДС. Датчик 1, измеряющий упругие перемещения пиноли задней бабки, подает сигнал через усилитель 2 в сравнивающее устройство. Задатчик 3 обеспечивает необходимое значение д (при данных режимах резания заготовки) в виде электрического сигнала. Это значение корректируется в зависимости от положения резца по длине обрабатываемой поверхности (т.е. относительно датчика 1) устройством 7.
Кроме того, упругие перемещения переднего и заднего центров устраняются программирующим устройством 4. Суммарный сигнал через усилитель 5 управляет работой электродвигателя б, проворачивающего резец Диагностика инструментальных систем по значению температуры в зоне резания широко применяется при построении ГПС; по ее значению определяют износ инструмента и точность обработки.
Для измерения температуры в зоне резания наиболее часто используют естественную термопару (рис. 9.7). В замкнутой цепи станок — приспособле- н ние — инструмент — заготовка (1, 4, 7— изоляторы, 2 — проводник, 3 — токо- Ц~ о 7 съемник, 5 — гальванометр, б — цельный 5 резец) в результате контакта двух Раз- рис. 9.'7.
устройство для измерения нородных металлов (инструмента и об- температуры в зоне резания 277 ливольтметр, включенный в эту цепь, показывает значение электрического потенциала, возникающего в результате нагревания спая этой термопары при резании. Такая термопара дает среднее значение ЭДС, возбужденной во всех точках контакта поверхностей инструмента и заготовки, а следовательно, и некоторую осредненную по всем этим поверхностям температуру. Таким образом, одна из характеристик применяемых станков — их электрическое сопротивление.
Исследования показали, что оно в значительной степени зависит от режима работы станков. Оно возрастает с увеличением угловой скорости шпинделя и скорости перемещения суппортов и уменьшается с повышением нагрузки и температуры масла. Так, электрическое сопротивление токарного станка 1Аб2 при минимальных скоростях равно 2...3 Ом, а при максимальных достигает 70...90 Ом. При таких сопротивлениях термоэлементы системы резец — заготовка способны создавать токи силой 0,2...80 мА.
Метод естественной термопары применяют для построения как защитных систем, так и систем автоматического регулирования. В основу построения указанных систем положена взаимосвязь стойкости инструмента (ширина фаски износа по задней грани), температуры в зоне резания и термоЭДС. В этом случае используют обычные критерии затупления. Наиболее распространенным из них является ширина изношенной контактной площадки по задней поверхности Ь, (см.
рис. 9.9). В качестве критерия затупления используется абсолютное значение сигнала, полученного методом естественной термопары, его относительное изменение, частотный спектр ЭДС и изменение его формы в процессе обработки. Адаптивная система регулирования с использованием метода естественной термопары реализована при торцовой обточке дисков авиационных двигателей. Система позволяет производить обработку с постоянной скоростью резания (ПСР) и постоянной температурой резания (ПТР) одновременно.
Стабилизация скорости Р' и температуры О резания осуществляется путем плавного изменения частоты вращения шпинделя станка. В качестве бесступенчатого главного привода применен объемный гидропривод с регулируемым аксиально-поршневым насосом типа 210.20 и нерегулируемым гидромотором.
В режиме ПСР система работает с датчиком скорости резания, состоящим из тахогенератора постоянного тока и линейного путевого реостата специальной конструкции, изменяющего свое сопротивление пропорционально радиусу обрабатываемой поверхности. В режиме ПТР система работает с датчиком температуры в зоне резания, которым является естественная термопара резец — заготовка. Станок, оснащенный такой системой автоматического регулирования, позволяет вести обработку торцовых поверхностей дисков в трех режимах: 1) постоянного числа оборотов (ПЧО); 2) постоянной скорости резания (ПСР); 3) постоянной температуры резания (ПТР).
На рис. 9.10, а приведены значения сил резания Р„при точении в режиме ПТР торцовой поверхности диска резцами из сплава ВКЗ при различных подачах. Результаты исследований позволяют утверждать, что колебания сил резания в режиме 279 ПТР незначительны, и это повышает точность формы детали, а характер сил резания при различных подачах сохраняется. Аналогичные результаты были получены при обработке торцовых поверхностей дисков ВЖ1О2 резцами из сплава ВК6-М: режим ПТР по стабильности сил резания превосходит режимы ПСР и ПЧО. Рх,мкм Р~, к8 д А мй3 Рис. 9.10. Зависимости силы резания Ру (а) и шероховатости Я, при торцовом точении дисков от их диаметра; остаточные внутренние напряжения, возникающие при торцовом точении нарежимах ПЧО(в), ПСР(г), ПТР(д).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
