Система активного контроля

В процессе хонингования тонкостенных гильз цилиндров измерительный зазор между соплами и стенкой детали увеличивается по двум причинам: вследствие обработки хонинговальной головкой внутренней поверхности детали и температурных деформаций детали при ее обработке.

Передаточное отношение термокомпенсационнот устройства выбрано с таким расчетом, что изменения диаметра наружной поверхности детали приведены к изменениям диаметра внутреннего отверстия, для которого предназначена система термокомпенсации.

Принцип действия термокомпенсационного устройства заключается в следующем. При установке детали и включении системы в процессе обработки в зависимости от начального размера наружного диаметра детали в чувствительных элементах 3 и 22 преобразователя устанавливается некоторое давление, соответствующее действительному наружному диаметру детали. При этом суммирующий рычаг преобразователя находится в среднем положении, так как давление изменяется одинаково в чувствительном элементе 3 и в чувствительном элементе 22. Затем это установленное давление в чувствительном элементе 22 автоматически перекрывается электроуправляющим клапаном и, таким образом, запоминается на протяжении всего цикла обработки детали. В течение всего процесса хонингования в чувствительном элементе 22 сохраняется давление, соответствующее размеру наружного диаметра детали до обработки внутреннего отверстия.

Чувствительный элемент имеет небольшой внутренний объем (около 30 см3), который немного изменяется при взаимодействии с суммирующим рычагом других чувствительных элементов преобразователя. Для того чтобы погрешность от этих изменений не превышала 1% допуска на обработку отверстия 0,02 мм, между электроуправляемым клапаном 20 и чувствительным элементом 22 включают дополнительную емкость 21 (объем 300 см3), увеличивающую время, за которое в чувствительном элементе 22 устанавливается давление. Для обеспечения задержки включения цикла обработки на требуемое время в электрическую схему станка включается реле времени. При этом суммирующий рычаг остается по-прежнему в среднем (нулевом) положении. В чувствительном элементе 25 преобразователя 1 всегда поддерживается постоянное противодавление, установленное при настройке системы по эталону. В процессе обработки по мере снятия припуска зазор между измерительными соплами 7 (основного управляющего прибора с эжектором 23) и внутренней поверхностью обрабатываемого отверстия увеличивается и эжектируемое (разреженное) давление сжатого воздуха в чувствительном элементе 2 уменьшается. В связи с этим суммирующий рычаг переместится (так как противодавление в чувствительном элементе постоянное) и займет положение по внутреннему диаметру обрабатываемого отверстия с учетом нагрева детали.

Одновременно в процессе обработки наружный диаметр также увеличивается в связи с нагреванием, и первоначально установленное давление в чувствительном элементе 3 уменьшается пропорционально изменению зазора между поверхностью наружного диаметра детали и системой сопло - пятка компенсационного устройства 12. В результате изменения давления уменьшается противодавление измерительному усилию в измерительном сильфоне 2, связанном, через эжектор с измерительными соплами хонинговальной головки. При этом суммирующий рычаг займет соответствующее положение и замкнет управляющий электроконтакт 24 преобразователя. Этим обеспечивается выдача команды на прекращение цикла обработки с учетом действительной величины температурной деформации детали. Настройку преобразователя производят по образцовой детали.

На рис. 14 показана схема самонастраивающейся системы активного контроля в процессе обработки гильз тракторных двигателей на хонинговальных станках, выполненная на базе стандартных элементов пневмоавтоматики. Применение этих элементов существенно упрощает способы автоматического учета изменяющихся условий обработки и измерения, особенно при выполнении компенсационных контуров, а также позволяет повысить быстродействие пневматических систем. Система состоит из двух измерительных устройств: основного, непрерывно контролирующего обрабатываемый размер изделия, и дополнительного, корректирующего основной измерительный сигнал по результатам непрерывного контроля тепловых деформаций изделия в процессе обработки.

Первое измерительное устройство включает два выносных эжектора Г, Д, смонтированных на штангах, а также два выходных сопла А и Б, установленных в хонинговальной головке. Входные эжекторные сопла и специальная схема их подключения к выходным соплам применены для обеспечения возможности «плавания» хонинговальной головки относительно обрабатываемого изделия в диаметральном направлении на величину до ±0,1 мм без снижения точности системы.

Рис. 14. Схема самонастраивающейся системы активного контроля в зоне обработки гильз тракторных двигателей.

Давление после стабилизаторов 2 по манометрам 1 становится равным 0,15 МПа. Параметры эжекторов: диаметр входного дросселя 1,2 мм, диаметр выходного дросселя 1,5 мм, расстояние между дросселями 0,4 мм, длина выходного дросселя 18 мм. Внутренний диаметр выходных сопел А и Б равен 1,5 мм, наружный диаметр торца 2,5 мм. Эти пневматические параметры обеспечивают нелинейность характеристики системы до 2% на рабочем участке длиной 0,2 мм (середина рабочего участка 0,3 мм).

Давление от эжекторов Г и Д суммируется в первом пя-тимембранном усилителе 4, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий внутреннему диаметру гильзы. Сопла 5 и 5' предназначены для создания регулировочного давления.

Второе измерительное устройство выполнено из входного сопла 5" и выходного сопла В, закрепленного в скобе-наезднике. Это устройство измеряет необрабатываемый размер гильзы и, следовательно, реагирует на ее тепловые деформации. Различие внутреннего и наружного диаметров гильзы учитывается коэффициентом передачи второго устройства. Диаметр отверстия входного сопла 5" составляет 1,3 мм, диаметр торца выходного сопла 2,5 мм. Эти параметры обеспечивают нелинейность характеристики до 2% на участке длиной 0,14 мм (середина рабочего участка 0,12 мм). Данная ячейка предназначена для запоминания исходного наружного размера гильзы. Изменение давления на выходе элемента пропорционально изменению обрабатываемого размера изделия с учетом его возможных тепловых деформаций. Электроуправляемый клапан 7 и дополнительная емкость 6 служат для запоминания давления, соответствующего исходному наружному размеру гильзы.

С выхода усилителя 4' давление поступает на счетно-командное устройство 3, снабженное двумя электрическими управляющими контактами. Предусмотрена возможность смещения нуля этого устройства с помощью регулировочной системы, состоящей из входного сопла 5''' и регулируемого входного сопла в датчике 3.

Плату из органического стекла непосредственно присоединяют к датчику посредством трех винтов и двух прокладок; На плате выведены штуцеры для подключения шлангов от измерительных систем, а также для контроля давления в разных точках системы (I - IX). Испытания системы показали, что погрешность суммирования измерительных сигналов и смещение настройки после 3600 срабатываний находится в пределах ±1 мкм. Для обработки сравнительно коротких отверстий (гладких и прерывистых) на многих машиностроительных предприятиях используется система активного контроля «падающий калибр».

Принцип действия прибора активного контроля с измерителем в виде калибра, западающего в обрабатываемое отверстие, показан на рис. 15. При возвратно-поступательном движении хонинговальной головки калибр 1 вначале заходит в отверстие обрабатываемой детали на незначительную глубину. По мере нарастания съема металла диаметр отверстия увеличивается. Когда диаметр отверстия достигнет заданной величины, то калибр опустится на 10-15 мм и заплечиком надавит на упор рычага 2, что приведет к замыканию контактов электроконтактного датчика 3 и прекращению цикла хонингования.

Рис. 15. Система активного контроля типа «Падающая пробка-калибр»

При обработке коротких отверстий падающий калибр обеспечивает получение погрешности обработки по 6-7 квалитету точности. Для повышения долговечности калибры оснащаются твердосплавными вставками.