Глава 5 Приборы для круглошлифовальных станков

При обработке деталей на круглошлифовальных центровых станках широко применяют устройства для контроля наружного диаметра детали в процессе шлифования. На торцекруглошлифовальных станках, кроме того, применяют устройства для контроля положения шлифуемого торца, расстояния между торцами или для установки стола с деталью в определенное положение относительно шлифовального круга по ее торцу. Следует  отметить, что круглое наружное шлифование – наиболее распространенная область применения  активного контроля.

5.1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ОСНАСТКИ

Для измерения наружных диаметра деталей используют ряд схем, которые принято различать по числу контактных и базовых наконечников, соприкасающихся с обрабатываемой поверхностью. В устройствах, работающих по трехконтактной схеме (рис. 5.1), скоба 8 снабжена жестко связанными с ней контактным 1 и базирующим 9 наконечниками, опирающимися на обрабатываемую поверхность и обеспечивающими строго определенное взаимное расположение оси обрабатываемой детали 2 и скобы.Второй контактный наконечник связан со стержнем 5, который может перемещаться относительно скобы 8. Изменение размера D обрабатываемой детали воспринимается отсчетным устройством 7 или чувствительным элементом этого устройства (индикаторной головкой, индуктивным преобразователем, измерительным соплом), жестко связанным со скобой.

В большинстве случаев скоба с помощью  ручного подводящего устройства закрепляется на кожухе шлифовального круга. Это удобно для установки и съема детали, так как бабка шлифовального круга отводится от детали на значительное расстояние. Такое закрепление удобно также при шлифовании одним кругом последовательно нескольких шеек обрабатываемой детали.

В случае шлифования с продольной подачей скобу крепят на столе станка, на передней или задней бабке, чтобы исключить относительное перемещение скобы и детали вдоль ее оси, влияющее на точность измерения. Здесь диаметр обрабатываемой детали измеряется в одном сечении вдоль ее оси. Конструкция устройства для установки трехконтактной скобы на станке (рис. 5.1) обеспечивает необходимые степени свободы для ее самоустановки на поверхности детали благодаря наличию шарниров 4 и 6. Поджим наконечников 1 и 9 к поверхности детали осуществляется грузом 3 или спиральной   пружиной подводящего устройства.

При контроле деталей больших размеров и особенно таких, обработка которых ведется в люнетах, применяют измерительную оснастку с призмой (“наездник”). Существующие устройства этого типа строят по двум различным измерительным схемам. На рис. 5.2 приведена принципиальная схема, где косвенное измерение диаметра вала осуществляется измерительной головкой по диагонали угла, образованного опорными поверхностями призмы. Существенным недостатком этой схемы является то, что передаточное отношение к отклонениям от правильной геометрической формы (овальность, огранка) оказывается значительно большим, чем к изменению диаметра вала. Поэтому при овальности, равной, например, допуску на диаметр, практически невозможно точно контролировать обрабатываемый диаметр.

Передаточное отношение схемы (рис. 5.2) к изменению диаметра контролируемого вала

КD = (1/sin α -1)/2

Чувствительность схемы при измерении овальности

      K= (1  – sin α) (1 + 2sin α)/ 2sin α

Таким образом, если контролировать детали, предельные размеры которых соответствуют одному и тому же допуску, но одни из них имеют правильную цилиндрическую форму, а другие овальность, то перемещения измерительного стержня головки от первоначального настроечного положения будут различными для этих двух групп деталей.

Так, при изменении диаметра вала (рис. 5.3) на Δd = dmахdmin  перемещение стержня датчика составит ΔS = АС — BD.

При контроле же овальной детали, у которой минимальный размер также равен d, а максимальный dmах перемещение измерительного

стержня будет равно ΔS1 = АС – В1D1 .

Из рис. 5.3 видно, что ΔS1 значительно больше ΔS. Такое различие определяется отношением            Ko / КD = 1+ 2sinα.

В другой схеме (рис. 5.4) косвенное измерение диаметра осуществляется по линии, перпендикулярной к биссектрисе угла между опорными поверхностями призмы 1, измерительной головкой 2 с помощью передающего рычага 3. Чувствительность такой схемы к
овальности, огранке практически равна чувствительности при
измерении диаметра вала. Поэтому данная схема обладает более высокими метрологическими свойствами.

Чувствительность схемы при измерении диаметра

    K1d = 1/2;
при измерении овальности

Ko1 = (1 + 1/8 sin2α)/2
Тогда соотношение передаточных отношений будет

K1o/ К1D   =  1 + 1/8 sin2α

В случае контроля длинных деталей, обрабатываемых с продольной подачей, или деталей с несколькими обрабатываемыми шейками измерительную оснастку типа “наездник” обычно крепят к кожуху шлифовального круга. При этом “наездник” будет непрерывно вести контроль по всей шлифуемой длине детали. В других случаях “наездники” крепят к столу станка или к его передней бабке.

К преимуществам трехконтактной схемы (скоба, наездник) следует отнести независимость показаний измерительного устройства от изменения взаимного положения обрабатываемой детали и узлов станка, так как измерительные устройства базируются непосредственно по измеряемой поверхности.

В схеме можно использовать в качестве отсчетных устройств сравнительно   простые   измерительные   головки   и   индикаторы   с механической передачей, так как конструкция скобы (призмы) позволяет без особых затруднений вынести эти головки из зоны обработки, что исключает их загрязнение и их показания хорошо видны оператору.  К недостаткам схемы следует отнести трудность автоматизации ввода измерительной скобы в рабочее положение, необходимость в значительном ходе при вводе и выводе скобы для установки и съема обрабатываемых деталей на станке, затруднения в обработке с продольной подачей при обычном закреплении скобы на кожухе шлифовального круга.

Устройства с измерительной призмой («наездники») широко применяли при активном контроле и было разработано много разнообразных конструкций. Но недостаточная точность измерения и влияние отклонений формы контролируемой детали на погрешность контроля привели к полному отказу от их применения. Но недавно фирма «Marposs» выпустила прибор с наездником, который будет описан ниже.

В устройствах, работающих по двухконтактной схеме (рис. 5.5), контактные наконечники 1 и 3 закреплены на каретках (рычагах) 5 и 6, позволяющих наконечникам следить за изменением обрабатываемого размера D детали 2. С одной из кареток связано отсчетное устройство 4 (или чувствительный элемент этого устройства), а с другой кареткой — упор 7.

5.5. Двухконтактная измерительная скоба

При такой схеме случайные перемещения детали по линии измерения, вызванные силами резания или тепловыми деформациями, не влияют на результаты контроля. Влияние перемещений детали перпендикулярно к линии измерения в значительной степени устраняется за счет уменьшения силы резания в конце обработки.  Двухконтактные скобы с помощью подводящего устройства 8 обычно крепят на столе станка и с помощью этих скоб контролируют деталь в одном сечении. Прямолинейная траектория ввода и вывода устройства  позволяет наиболее просто автоматизировать эти движения.

Двухконтактные измерительные схемы получили наибольшее распространение на автоматических станках.

При одноконтактной схеме измерения  отсчетное устройство или его чувствительный элемент закрепляют обычно на столе станка и измеряют расстояние обрабатываемой поверхности детали 1 от поверхности стола станка (базы). Полагая, что высота центров в процессе обработки постоянна, можно считать, что измеряется радиус детали — расстояние от оси центров до обрабатываемой поверхности.

Одноконтактная схема проста по конструкции, нет необходимости     в вводе и выводе измерительного устройства, и отсутствуют помехи при установке и съеме обрабатываемых деталей. Недостатки этой  схемы следующие. В измерительную цепь входят узлы станка (стол, задняя и передняя бабки и т.д.) и на точность контроля влияют силовые и температурные деформации этих узлов. Кроме того, контролируется изменение радиуса детали, что также снижает точность измерений. Однако при достаточно стабильных режимах обработки применение одноконтактной схемы позволяет получать детали 6 — 7го квалитетов допуска.  На современных станках одноконтактная схема измерения диаметров, как правило, не применяется. Однако одноконтактные устройства применяют при осевой ориентации и при плоском шлифовании.

5.2.  ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВАЛОВ С

                      НЕПРЕРЫВНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ             

            Навесная индикаторная скоба БВ-3156

Хотя механический прибор с визуальным отсчетным устройством (индикаторной головкой) не является автоматическим прибором, он применяется для измерений в процессе обработки, а замыкающим звеном обратной связи в данном случае служит оператор.

Трехконтактные навесные индикаторные скобы применяют на центровых круглошлифовальных полуавтоматах и универсальных станках, главным образом, в ремонтном производстве, например, при перешлифовке коленчатых валов, при которой необходимо получить все шейки одинакового размера.

Конструкция  трехконтактной навесной индикаторной скобы БВ–3156 с кронштейном БВ–3221 показана на рис. 5.6.            Рис. 5.6.  Навесная  индикаторная скоба БВ–3156

Выпускается  четыре  исполнения скобы с  диапазоном измерения: 4—40; 10—80;  40—125 и 80—200 мм.

Конструкция кронштейна 24 позволяет навесной скобе в процессе контроля поворачиваться относительно осей 2 и 3. Этим обеспечивается самоустановка скобы неподвижными твердосплавными наконечниками 13 и 17 на поверхности контролируемой детали. Изменение размера детали воспринимается штоком 19, оснащенным твердосплавным измерительным наконечником 18, и передается его опорной пяткой 5 на измерительный стержень индикатора 4 часового типа ИЧ-10 с ценой деления 0,01 мм. Прекращение процесса обработки осуществляется оператором в момент совмещения стрелочного указателя с нулевой отметкой шкалы. Измерительное усилие создается пружиной 7. Усилие прижатия  неподвижных наконечников обеспечивается спиральной пружиной, размещенной в стакане 1 кронштейна 24. Для защиты плоских пружин 11 от поломки перемещение штока 19 ограничивается винтом 6.  При снятии скобы с обработанной детали рычаг 25, поворачиваясь вокруг осей 2 и 3, приподнимает скобу, освобождая рабочую зону для загрузки очередной заготовки.

Настройка трехконтактной скобы осуществляется по установленной в центрах образцовой детали, размер которой соответствует примерно середине поля допуска. Последовательность операций настройки следующая.

Закрепить скобу на оси 3 так, чтобы она установилась против середины абразивного круга, и надеть ее на образцовую деталь. Установить корпус скобы 8 с наклоном 10—15° от вертикали в сторону рабочего. Для этого отпустить болт 21, крепящий крон-штейн к кожуху абразивного круга. Повернуть кронштейн 24 вокруг болта 21 так, чтобы обеспечился нужный наклон скобы. Установку контактных поверхностей измерительных наконечников скобы в плоскость, перпендикулярную оси центров, отрегулировать с помощью трех установочных болтов 20, 22, 23 кронштейна.

Настройку индикатора 4 следует произвести при вращении образцовой детали. Окончательная корректировка настройки производится после шлифования пробной партии деталей и определения их размеров с помощью универсальных измерительных средств.

В процессе эксплуатации станка абразивный круг подвергается износу. Благодаря этому возрастает угол наклона скобы и ее измерительные наконечники смещаются с поверхности контролируемой детали. Неперпендикулярная установка скобы относительно линии центров может вызвать повышенную вибрацию стрелочного указателя. Для восстановления работоспособности прибора необходимо периодически производить правильную ориентацию скобы с помощью установочных болтов 20, 22, 23 кронштейна.

Возрастание погрешности показаний прибора может возникать в случае ослабления крепления деталей, входящих в измерительную цепь, при выработке рабочей поверхности опорной пятки 5 и чрезмерном износе контактных поверхностей измерительных наконечников, в случаях повреждения плоских пружин или выхода из строя индикатора.

Прибор  БВ–4270 с настольной скобой

Прибор предназначен для управления процессом обработки валов с непрерывной поверхностью на центровых   круглошлифовальных  станках. Прибор долгое время выпускался серийно Челябинским инструментальным заводом. Хотя в настоящее время прибор не выпускается вследствие того, что морально устарел, большое количество приборов до сих пор эксплуатируется на автомобильных и машиностроительных заводах.

Параметры и характеристики прибора соответствуют ГОСТ 8517–90. Комплектация прибора в различном сочетании типовыми структурными единицами обеспечивает его широкие функциональные возможности для условий серийного и массового производства.

Прибор БВ-4270 состоит из следующих функциональных узлов:

– электронного блока  управления  БВ-6230 (см. гл.4);

– измерительной оснастки (скобы);

– индуктивного преобразователя БВ-6067 или БВ-6240 (см. гл.3);

– подводящего устройства.

Контроль изменения диаметра вала в процессе обработки методами врезания или продольной подачи на круглошлифовальных автоматах и полуавтоматах обеспечивается двухконтактной скобой 1 (рис. 5.7), снабженной  индуктивным преобразователем БВ-6067 или БВ-6240. При помощи кронштейна 2 скоба установлена на каретке 3, имеющей возможность наладочных перемещений для ориентации контактных наконечников скобы относительно диаметральной плоскости шлифуемой заготовки.

Рис. 5.7. Схема установки двухконтактной измерительной скобы на     круглошлифовальном станке

Автоматизация подвода скобы к заготовке, ее стабильная ориентация и возврат в исходное положение обеспечиваются гидравлическим цилиндром 4 мод. БВ-3326 (см. рис. 4.8).

Монтажная планка 1 служит для крепления скобы к кронштейну гидравлического цилиндра. Контактные наконечники 10 и 11 выполнены в виде резьбовых вставок, снабженных кристаллами из синтетических алмазов. Сменные измерительные ножки 9 и 12 переустанавливаются при настройке скобы в требуемые фиксированные положения на колонках 8 и 13. В качестве направляющих для поступательного перемещения измерительных кареток служат плоскопараллельные пружины 5 и 16. Микрометрический винт 6 взаимодействует с контактным наконечником индуктивного преобразователя 15. Для регулировки контактного усилия, обеспечиваемого пружинами растяжения 2 и 18, предусмотрены зксцентрики 4 и 17. Упоры 3 и 19, служащие ограничителями хода подвижных кареток, используются в качестве базы при настройке скобы. Для защиты механизмов  скобы  от загрязнений  служат манжеты   7  и   14 из маслобензостойкой  резины. Скоба БВ-3268 выпускается в четырех исполнениях с диапазоном измерения  2,5–40, 10–80, 40–125 и 125–200 мм.Рис.  5.8. Конструкция настольной двухконтактной индуктивной

                             скобы  БВ-3268

Рабочий цикл шлифования методом врезания с применением двухконтактной скобы осуществляется следующим образом (см. рис. 5.6). В начальной фазе цикла скоба 1 и шлифовальная бабка занимают исходное положение. Для исключения выдачи ложных команд в нерабочем положении скобы из электрической схемы станка в блок управления прибора поступает сигнал, обеспечивающий блокировку цепей выдачи команд управления. После закрепления заготовки на позиции обработки без участия прибора осуществляются ускоренный подвод шлифовальной бабки и переход на форсированную или черновую подачу. В момент, предшествующий снятию черновой части припуска, гидросистема станка реверсирует потоки масла, поступающие к гидроцилиндру 4. Благодаря этому двухконтактная скоба 1 получает плавное перемещение в сторону заготовки. Одновременно для снятия с блокировки командных цепей управления схема станка формирует сигнал, выполняющий запуск электронного реле времени в блоке управления. Реле времени oбеспечивает  включение командных цепей с задержкой, превышающей на 1,5–2 с время, необходимое для совершения рабочего хода и установки скобы в рабочее положение.

В процессе обработки индуктивный преобразователь воспринимает перемещение измерительных кареток скобы. Выходной сигнал преобразователя, пропорциональный изменению размера шлифуемого вала, после усиления электронной схемой блока преобразуется в аналоговый сигнал для показывающего устройства блока и в дискретные команды для исполнительных органов станка.

Предварительные команды обеспечивают переход от форсированной к черновой и чистовой подачам абразивного круга. На завершающей фазе цикла в режиме чистового или доводочного шлифования с заготовки снимается оставшаяся часть припуска. В момент достижения заданного размера формируется окончательная команда для ускоренного отвода шлифовальной бабки и двухконтактной скобы на исходную позицию.

В случае обработки валов методом продольной подачи, команды управления, поступающие от прибора, воспринимаются схемой электроавтоматики станка в конце продольного хода стола.

Прибор БВ-4270, комплектуемый двухконтактными скобами, обеспечивает получение точности обработки валов с непрерывной поверхностью  по 5-му квалитету допуска.

               Прибор  БВ-4270 с навесной скобой

Также имеется исполнение прибора БВ-4270, оснащенного трехконтактными навесными скобами БВ-3154 (рис. 5.9) с индуктивными преобразователями БВ-6067 или БВ-6240.

Рис. 5.9. Навесная индуктивная скоба БВ–3154

Скобу  устанавливают на станке с помощью унифицированного кронштейна  БВ-3221, закрепляемого обычно на кожухе шлифовального круга. При обработке с продольной подачей практикуется установка кронштейна со скобой на одной из бабок или на столе шлифовального станка. Оба способа крепления навесной скобы обеспечивают измерение диаметра шлифуемой детали в одном сечении.

Для шарнирной подвески корпуса 9 скобы  применена скалка 1, установленная на двух осях вращения 18 и 2. Ось 18 представляет собой подшипник скольжения, на котором свободно поворачивается скоба, а ось 2 кронштейна установлена на шариковых подшипниках 3 и 5 в корпусе  6 кронштейна. Спиральная пружина  4, смонтированная в корпусе кронштейна 6, создает момент силы относительно оси 2, обеспечивающий контактное усилие на нижнем наконечнике 13. Подпружиненный плунжер 2 служит для амортизации удара при отводе скобы в исходное положение. Измерительная каретка 16 подвешена к корпусу скобы на плоскопараллельных пружинах 8 и 11. На каретке установлен микрометрический винт 7, взаимодействующий со штоком индуктивного преобразователя 17. Контактное усилие на верхнем наконечнике 15 обеспечивается пружиной растяжения 10. Сменная штанга с нижним наконечником 13 снабжена шкалой для облегчения настройки скобы на заданный номинальный размер. На штанге закреплен движок 12 с боковым базирующим наконечником 14.

Рабочий цикл круглошлифовального полуавтомата при использовании прибора с навесной скобой аналогичен описанному выше циклу шлифования с настольной скобой. Отличие заключается в том, что запуск реле времени РВ осуществляется не внешними цепями станка, а элементами электросхемы блока управления по сигналу индуктивного преобразователя, возникающему в момент установки контактных наконечников скобы на заготовку, имеющую припуск. Уровень срабатывания этого сигнала в блоке управления БВ-6230 соответствует точке минус 15 мкм. Установку навесной скобы в контролирующее положение и возврат на исходную позицию осуществляют вручную.

Прибор, оснащенный навесными трехконтактными скобами, обеспечивает получение точности  валов с непрерывной поверхностью по 6-му квалитету допуска.

  Технические характеристики  прибора БВ-4270

Диапазон настройки скоб, мм ………………….     2,5—200

Диапазон показаний по шкале, мм

– с ценой деления 0,001 мм …………..     0,060

– с ценой деления 0,010 мм …………..     0,600

Число управляющих команд …………………… …..   2 и 4

Диапазон электрической коррекции нуля, мм………. ……..±0,075

Параметры выходного аналогового сигнала  постоянного тока:

– диапазон сигнала напряжения, В ……………от -2 до +10

– диапазон перемещения, соответствующий сигналу

напряжения, мм  …………………………………от -0,1 до +0,5

номинальная чувствительность сигнала, мВ/мкм   …….      20

Контактное усилие скобы, Н:

двухконтактной ………………………………      4±0,5

трехконтактной ……………………………….      6±1

Предел допустимой погрешности (размах) срабатывания

окончательной команды, мкм ……………………        0,3

Предел допустимой погрешности выходного аналогового

сигнала, мкм   ………………………………….      1,0

Потребляемая мощность, ВА   ……………..                           50

Продолжительность работы прибора без

корректировки настройки……………………………………………..4

                 Прибор БВ–4304 с навесной скобой

Прибор  активного контроля БВ-4304 с навесной трехконтактной скобой и микропроцессорным блоком   предназначен для  управления процессом обработки валов с непрерывной поверхностью на круглошлифовальных центровых станках и полуавтоматах.

Предусмотрено 4  исполнения прибора:

БВ-4304      — с диапазоном измерения      4-40 мм;

БВ-4304-01 — с диапазоном измерения    10-80  мм;

БВ-4304-02  — с диапазоном измерения   40-125 мм;

БВ-4304-03  — с диапазоном измерения  125-200  мм.

Прибор БВ-4304 (рис.5.9) состоит из следующих функциональных узлов:

– микропроцессорного  блока  управления  БВ-6425–01;

– трехконтактной навесной скобы БВ-3154;

– индуктивного преобразователя  БВ-6240;

– кронштейна (подводящее устройство) БВ-3221.

Прибор является аналогом выше описанного прибора БВ-4270 с навесной скобой, но снабженного микропроцессорным блоком управления.

  Технические характеристики  прибора БВ-4304

Характеристика шлифуемых изделий:

Валы диаметром, мм                                             от 5 до 200

Квалитет допуска диаметра по ГОСТ 25346-89         от 6 до 9

Диапазон показаний по шкале, мкм …..                   60 и 600

Цена деления шкалы, мкм                                         1 и 10

Дискретность цифрового отсчета, мкм                        1,0

Диапазон показаний цифрового отсчета, мкм          ±999

Количество управляющих команд                                 4

Диапазон настройки команд, мкм                  от минус 100 до +500

Предел допустимой погрешности  срабатывания

окончательной команды, мкм, не более                            0,8

Предел допустимой погрешности срабатывания

предварительной команды, мкм, не более                           1,5

Предел допустимой погрешности  смещения настройки

окончательной команды после 1500 циклов измерений,

но не более 4ч. работы, мкм, не более                                1,5

Аналоговый выходной сигнал постоянного тока

– чувствительность, мВ/мкм                                             20

– диапазон, В                                                         от +10 до -2

Контактное усилие наконечников скобы, Н …………….6,0+1,0

                Прибор БВ-4305 с настольной скобой 

Прибор БВ-4305 с настольной двухконтактной скобой   предназначен  для управления  процессом  обработки  валов  с непрерывной поверхностью на круглошлифовальных станках-автоматах, полуавтоматах и станках с ЧПУ.

Предусмотрено 4  исполнения прибора (табл.5.1).

Таблица 5.1

Обозначениеисполненияприбора Диапазонизмеренияскобы, мм Рабочий ходгидроцилиндра,мм
БВ-4305БВ-4305-01БВ-4305-02БВ-4305-03       2,5-4010-8040-12580–200            6060100160 

Прибор БВ-4305 состоит из следующих функциональных узлов:

– электронного блока  управления  БВ-6425;

– двухконтактной скобы БВ-3268;

– индуктивного преобразователя  БВ-6240;

– гидроцилиндра БВ-3326.

Прибор является аналогом выше описанного прибора БВ-4270 с настольной скобой, но снабженного микропроцессорным блоком управления и усовершенствованной двухконтактной скобой.

  Технические характеристики  прибора БВ-4305

Диаметр шлифуемых валов, мм                         от 5 до 200

Квалитет допуска диаметра по

ГОСТ 25346-89                                                              от 5 до 9

Диапазон показаний по шкале, мкм                       60 и 600

Цена деления шкалы, мкм                                         1 и 10

Диапазон показаний цифрового отсчета, мкм          ±999,9

Дискретность цифрового отсчета, мкм                        0,1

Количество управляющих команд                                 4

Диапазон настройки команд, мкм            от минус 100 до +500

Предел допустимой погрешности  срабатывания

окончательной команды, мкм, не более                            0,3

Предел допустимой погрешности  срабатывания

предварительных команд, мкм, не более                           1,2

Предел допустимой погрешности  смещения настройки

окончательной команды после 1500 циклов измерений,

но не более 4ч. работы, мкм, не более                                 0,8

Аналоговый выходной сигнал постоянного тока

– чувствительность, мВ/мкм                                             20

– диапазон, В                                                         от +10 до -2

Кодовый выходной сигнал                                              RS-232

Диапазоны электрической корректировки

нуля, мкм                                                                           200 (±100)

Измерительное усилие наконечников скобы, Н …………4,0+0,5

Потребляемая мощность, ВА                                         10

5.3  ПРИБОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВАЛОВ С

                 ПРЕРЫВИСТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

     Прибор БВ 4306. Прибор  предназначен для управления процессом обработки деталей с прерывистой поверхностью на центровых и круглошлифовальных автоматах и полуавтоматах. Возможно использование прибора при обработке валов с непрерывной поверхностью.

Предусмотрено 2 варианта исполнения прибора:

– БВ-4306   с диапазоном измерения     10-80  мм;

– БВ-4306-01 с диапазоном измерения   40-125 мм;

Прибор БВ-4306 состоит из следующих функциональных узлов:

– микропроцессорного блока   БВ-6425-02;

– измерительной оснастки (скобы или двух одноконтактных головок);

– гидроцилиндра БВ-3326.

На рис. 5.10, а показана  механическая часть прибора, содержащая двухконтактную скобу 1 мод. БВ-3340-03 с диапазоном 10—80 мм, установленную на типовом гидроцилиндре 3 мод.БВ-3326, который обеспечивает стабильную ориентацию при автоматическом подводе скобы к шлифуемой заготовке. Подвижная каретка 2 позволяет  установить измерительные наконечники скобы  на наибольший диаметр измеряемого вала.

Рис. 5.10. Прибор для контроля деталей с прерывистой поверхностью БВ-4306.     а – с двухконтактной скобой (диапазон 10–80 мм); б – с двухконтактной скобой, собранной из двух головок

Кинематическая схема двухконтактной скобы БВ-3340-ОЗ показана на рис. 5.11. В герметичном корпусе скобы установлены два автономных, идентичных по конструкции измерительных устройства — верхнее и нижнее. Для подвески равноплечего измерительного рычага 1 применен упругий шарнир 15, выполненный в виде цельной пластины с выемкой, очерченной по дуге окружности.

Поворот измерительного рычага осуществляется вокруг точки, расположенной по середине перемычки, имеющей минимальную толщину. На внутреннем плече  рычага 1 установлен ферритовый якорь 3, взаимодействующий с магнитной системой недифференциального индуктивного преобразователя 5 мод. БВ-6182. Сменная измерительная ножка 16 с контактным наконечником 17 закреплена в державке, снабженной упором 14, ограничивающим поворот рычага 1. Контактное усилие обеспечивается пружиной 6. В центре индуктивного преобразователя 5 расположен регулируемый упор 4, используемый в качестве базы для настройки скобы и предохраняющий от повреждений  торцевые поверхности якоря 3 и магнитопровода преобразователя 5. Каждое измерительное устройство снабжено электромагнитом арретирования 10. Якорь 7 электромагнита арретирования 10 выполнен в виде шарнирно установленного на оси 11 двуплечего рычага с толкателем 2, сообщающим перемещение измерительному рычагу 1 за счет усилия пружины 13. Для ограничения поворота якоря служит упор 12. При подаче электрического питания на обмотку 8 электромагнита якорь притягивается к полюсному наконечнику 9, освобождая   рычаг 1, и наконечник 17 опускается на поверхностью обрабатываемого вала. Внутренняя полость скобы заполнена вязкой полиметилсилоксановой демпфирующей жидкостью ПМС2500 (ГОСТ 13032—77), служащей для гашения вибраций измерительных рычагов и уменьшения глубины западания контактных наконечников в разрывы обрабатываемой поверхности вала. Скоба содержит два индуктивных преобразователя, позволяющих осуществлять электрическое суммирование перемещений двух измерительных рычагов. Статическая характеристика преобразователей нелинейна. Линеаризация достигается за счет применения специальной программы в микропроцессорном блоке управления. Выходной сигнал преобразователей пропорционален сумме двух зазоров δ = δ1 + δ2, зависящих от изменения диаметра контролируемого вала. В случае смещения центра обрабатываемого вала вдоль линии измерения на ±150 мкм суммарный зазор δ остается постоянным, а погрешность алгебраического суммирования не превышает 1,5 мкм.

Приборы, имеющие диапазон измерения  более 80 мм, оснащают двухконтактными скобами (рис. 5.10, б), собранными из двух одноконтактных головок 4 и 7 мод. БВ-3343-01 и БВ-3344-01 (см. рис. 6.9, б). Во внутренней полости каждой головки, заполненной демпфирующей жидкостью, установлены измерительные устройства, конструкция которых аналогична с устройствами, содержащимися в двухконтактной скобе. Расширение диапазона настройки осуществляют без увеличения длины и массы измерительных рычагов и ножек 5 и 6, благодаря чему не ухудшаются динамические свойства подвижных частей, входящих в измерительную цепь скобы. Переналадка в пределах заданного диапазона проводится за счет переустановки одноконтактных головок 4 и 7 на вертикальном кронштейне 1, закрепляемом на гидроцилиндре 3 при помощи каретки 2.

Одноконтактная головка  БВ-3343-01, применяемая в двухконтактной скобе, может быть использовано в качестве автономного измерительного устройства в случаях, когда по условиям работы или размещения применение двухконтактной скобы невозможно. Примером применения одноконтактного устройства может служить необходимость управления процессом шлифования торцовой или цилиндрической прерывистой поверхности, в том числе с нечетным число выступов.

В начале рабочего цикла управления процессом шлифования гидросистема станка обеспечивает отвод шлифовальной бабки и двухконтактной скобы в исходные положения. Заготовка вала закрепляется в центрах станка. По сигналу, поступающему от электросхемы станка, электронная схема блока управления возвращается в исходное состояние, блокируется поступление ложных команд на станок и обеспечивается арретирование (разведение) измерительных рычагов с контактными наконечниками. Готовность прибора к началу рабочего цикла подтверждается поступлением в схему станка двух сигналов — “Прибор готов” и “Наконечник арретирован”.

По цикловой команде станка без участия прибора осуществляются быстрый ход шлифовальной бабки вперед, шлифование на форсированной подаче и начало шлифования на черновой подаче. Одновременно с переходом на черновую подачу гидравлическая схема станка обеспечивает подвод скобы в рабочее положение, а по сигналу от системы управления  станка включается блокировочное реле времени РВ прибора. Через 1—1,5 с с момента установки скобы в переднее положение заканчивается промежуток времени задержки на реле времени. Благодаря этому деблокируются электроцепи выдачи управляющих команд в схему электроавтоматики станка, обеспечивается подвод к заготовке контактных наконечников скобы и в схему станка поступает сигнал “Наконечник скобы в рабочем положении”.

В процессе снятия припуска контактные наконечники скобы сбли-жаются, что приводит к уменьшению рабочих зазоров индуктивных преобразователей и, как следствие, к изменению параметров их выходных электрических сигналов. Поступившие в блок управления сигналы после суммирования и усиления электронной схемой преобразуются в дискретные команды управления рабочим циклом станка.

В процессе шлифования вала, имеющего прерывистую поверхность, на вход электронной схемы прибора поступают чередующиеся сигналы — полезные, пропорциональные размеру вала по выступам, и ложные при западании контактных наконечников во впадины. Электронная схема блока БВ-6425-02 содержит программное устройство, позволяющее воспринимать только полезную информацию (размер выступов), не пропуская ложных сигналов, поступающих от впадин.

Графики прохождения сигналов на различных стадиях преобразования показаны на рис. 5.12.

Рис. 5.12. Графики прохождения сигналов при контроле деталей с прерывистой поверхностью:

Cигнал а, соответствующий диаметру шлифуемой заготовки, поступает от индуктивных преобразователей А и В   на вход микропроцессорного блока.  График изменения амплитуды сигнала а = f(t), показанный на рис. 5.12, совпадает с траекторией движения контактного наконечника скобы. Сигнал а в процессе снятия припуска будет содержать ряд последовательно уменьшающихся значений а1, а2, …, ап. В блоке сигнал превращается в набор кодов, соответствующих текущему значению  уровня сигнала за данный цикл измерения.

Программное устройство блока  выбирает несколько значений кодов по заданному  признаку, например, одинаковых кодов, соответствующих размеру выступа (на линии В—Г траектории наконечника, показанной на рис. 3.18). На этом  участке выбирается несколько значений, которые усредняются и передаются в процессор блока. Усредненные значения c1, c2 ….,cn соответствуют размеру обрабатываемой детали за цикл измерения. Программное устройство позволяет в процессе наладки  с помощью клавиш передней панели выбирать значения времени t1 подъема наконечника на выступ детали, время  tвремя отрыва и успокоения  наконечника и время t3 положения наконечника, соответствующего размеру выступа детали. Сигналы, поступающие за время t1 и t2 игнорируются, а сигналы, поступающие за время t3 усредняются и преобразуются в цифровые показания и выходные команды блока управления.  Подбором времен t1,tи  t3 можно легко перестраивать программное устройство блока на контроль детали с любой прерывистой поверхностью.

Функция гидравлического демпфирования измерительных рычагов
заключается в устранении отрыва контактных наконечников от
набегающего края выступа шлифуемой прерывистой поверхности и уменьшения их западания в  разрыв  поверхности.

В процессе снятия припуска в схему управления станка поступают от прибора предварительные команды для перехода с черновой на чистовую и доводочную подачи. В момент достижения заданного диаметра вала в схему станка выдается окончательная команда для быстрого хода шлифовальной бабки назад. При этом схема станка снимает сигнал включения блокировочного реле времени прибора, благодаря чему обеспечиваются отвод контактных наконечников скобы и выдача сигнала на станок “Наконечник арретирован”. По этому сигналу гидросистема станка осуществляет отвод скобы на исходную позицию. Рабочая зона станка освобождается для удаления обработанной детали и установки в центры станка очередной заготовки.

В исходном положении скобы ее электромагниты арретирования обесточены, а контактные наконечники разведены.

Размах рассеяния диаметров вала с прерывистой поверхностью, обеспечиваемый системой станок—прибор, соответствует 6–9-му квалитетам допуска.

Технические характеристики  прибора БВ-4306

Диаметр      шлифуемых валов, мм ……………. от 10 до 125

Диапазон показаний по шкале, мкм                       60 и 600

Цена деления шкалы, мкм                                         1 и 10

Диапазон показаний цифрового отсчета, мкм          ±999,9

Дискретность цифрового отсчета, мкм                        0,1

Количество управляющих команд                                 4

Диапазон настройки команд, мкм                        от  -100 до +500

Измерительное усилие наконечников скобы, Н ..…………1,0+0,5

Предел допустимой погрешности срабатывания

окончательной команды, мкм, не более ……………………0,8—1,0

Предел допустимой погрешности срабатывания

предварительных команд, мкм, не более                               1,5

Предел допустимой погрешности смещения настройки

окончательной команды после 1500 циклов измерений,

но не более 4ч. работы, мкм, не более                                     1,0

         5.4  ПРИБОРЫ ДЛЯ СОПРЯЖЕННОГО ШЛИФОВАНИЯ

Существует два способа  получения заданных малых зазоров (натягов) в соединениях деталей, например, в деталях топливной аппаратуры. В одном случае точные сопряжения обычно достигаются в условиях частичной взаимозаменяемости за счет сортировки деталей с отверстиями и валов, обработанных со сравнительно широкими, экономически выгодными допусками, на селективные группы по размеру, а затем сборки сопрягаемых деталей из одноименных селективных групп. Внутри каждой из таких групп при этом осуществляется полная взаимозаменяемость.

Применение селективной сборки возможно только в массовом или крупносерийном производстве, где имеется достаточное число деталей и, следовательно, всегда находятся детали одноименных групп. При селективной сборке требуется большое количество контрольных приборов или автоматов, контролеров, складов и т.п.

В индивидуальном и мелкосерийном  производстве получение сопряжений такой точности достигается трудоемкой и дорогостоящей ручной пригонкой.

Более прогрессивным и экономным является способ  сопряженной обработки одной из деталей соединения (чаще всего вала) по результатам измерения другой детали. В этих случаях применяют прибор активного контроля, который  состоит из измерительной скобы, контролирующей обрабатываемый вал, устройства, измеряющего диаметр обработанного отверстия, и блока управления, суммирующего сигналы, поступающие с обоих измерительных устройств и управляющего циклом обработки станка.

Применение  прибора для сопряженного шлифования рационально в серийном и мелкосерийном производстве и позволяет получать цилиндрические сопряжения высокой точности без ручной пригонки. Необходимым условием при этом является обеспечение круглошлифовальным станком заданной точности размера детали, правильной геометрической формы и шероховатости обработанной поверхности, обеспечивающих допуск на зазор (натяг) в сопряжении.

     Прибор БВ-4309. Прибор  предназначен для управления процессом сопряженного шлифования валов с непрерывной поверхностью, пригоняемых с требуемым зазором (натягом) к окончательно обработанным отверстиям в корпусах и гильзах. Прибор применяют на центровых прецизионных круглошлифовальных полуавтоматах.

Предусмотрено 2  исполнения прибора.

– БВ-4309   с диапазоном измерения      10-80  мм;

– БВ-4309-01 с диапазоном измерения   40-125 мм;

Прибор БВ-4309 (рис. 5.13) состоит из следующих функциональных узлов:

– микропроцессорного блока   БВ-6425-03;

– измерительной оснастки для контроля диаметра вала (скобы БВ-3352 или двух головок БВ–3343 и БВ–3344) ;

– измерительной оснастки для контроля диаметра  отверстия в виде столика или   пробки.

– гидроцилиндра БВ-3326 или специального гидроцилиндра  для станков с небольшой высотой центров.

            Рис. 5.13. Прибор БВ-4309 для сопряженного шлифования

Конструкция двухконтактной скобы БВ-3352 показана на рис. 5.14, а ее кинематическая схема на рис. 5.15. Номера позиций одноименных элементов конструкции на этих рисунках совпадают. К герметичному корпусу 16 крепится шарнир 8, выполненный в виде цельной металлической пластины с двумя упругими перемычками. К  шарниру подвешены двуплечие измерительные рычаги 7 и 15. Оси поворота рычагов проходят через середины перемычек шарнира, имеющих минимальную толщину.

На верхнем измерительном рычаге установлен якорь 2, взаимодействующий с магнитной системой дифференциального индуктивного преобразователя 1, прикрепленного к нижнему рычагу. Сменные измерительные ножки 11 и 14 служат для настройки скобы на диапазон диаметров валов 10–80 мм. Для настройки в диапазоне 2,5–10 мм скоба оснащена комплектом ножек 12 и 13. Контактные наконечники выполнены из поликристаллов синтетических алмазов со сферической формой контактной поверхности.

Контактное усилие, создаваемое пружинами 3, регулируется с помощью винтов 4. Регулируемые упоры 5, ограничивающие поворот измерительных рычагов, служат в качестве баз при настройке скобы. Для предохранения от повреждений индуктивного преобразователя и упругих шарниров предусмотрены жесткие упоры 6. Герметизация скобы обеспечена резиновыми уплотнениями 9, 10 и 17.

Для валов  диаметром 40-125 мм прибор комплектуют скобами (рис. 5.16), состоящими из двух автономных одноконтактных головок БВ-3343 и БВ-3344, каждая из которых содержит индуктивный преобразователь.

Рис.5.16. Кинематическая схема двухконтактной скобы,  собранной из двух головок.

1 и 3 – одноконтактные головки; 2 – кронштейн;  4 — магнитопровод индуктивного преобразователя; 5 – якорь индуктивного преобразователя; 6 – пружина контактного усилия; 7 и 8 регулировочные упоры, ограничивающие поворот измерительного рычага; 9 – измерительный рычаг; 10 – упругий шарнир; 11 – измерительная ножка.

Кинематическая схема устройства для измерения отверстий показана на рис. 5.15. На нижней плите 32 закреплен мостик 27, имеющий возможность в процессе наладки поворачиваться на небольшой угол вокруг оси 28, обеспечивая ориентацию контактных наконечников относительно центрирующей пробки. На мостике 27 с помощью двух плоскопружинных шарниров 31 крепят все кинематические звенья измерительного устройства. Подвешенные на упругих шарнирах 19 и 36, измерительные рычаги 24 и 35 снабжены направляющими каретками, вдоль которых в процессе настройки на размер могут перемещаться измерительные ножки 20 и 22 с контактными наконечниками. К левому измерительному рычагу крепят магнитную систему дифференциального индуктивного преобразователя 29, соосно которой на правом измерительном рычаге установлен ферритовый якорь 23. Контактное усилие создается пружинами растяжения 25 и 30. Перемещения измерительных рычагов ограничиваются регулируемыми упорами 26 и 33, применяемыми в качестве баз при настройке устройства на размер отверстия.           При помощи юстировочного винта 34 все кинематические звенья измерительного устройства можно поворачивать вокруг горизонтальной оси шарниров 31 на небольшой угол, чем обеспечивается совмещение точек контакта измерительных наконечников с диаметральной плоскостью контролируемого отверстия. Силовое замыкание механизма юстировки осуществляется при помощи цилиндрической пружины сжатия 18.

Вместо сложного по конструкции устройства для контроля отверстий, перестраиваемого на диапазон диаметров,  предусмотрена также устройство в виде пробки для контроля одного диаметра. Пробку применяют в тех случаях, когда число размеров сопряжений, обрабатываемых на станке ограничено.

Конструкция устройства для контроля отверстий в виде пробки показана на рис.5.17.

На плите 1 закреплено массивное кольцо 3, предохраняющее пробку от опрокидывания.  На крышке 4 кольца  3 вертикально  установлена двухконтактная индуктивная пробка.  Основание пробки 18 выполнено заодно целое с измерительными рычагами  7  и  13, причем  рычаги  подвешены на плоскопружинных шарнирах 17.  В рычаге 7 установлен магнитопровод 5 индуктивного преобразователя,  в рычаге 13 установлен якорь 15. Индуктивный преобразователь соединяется кабелем 2 с микропроцессорным блоком. На концах рычагов расположены твердосплавные измерительные наконечники 8 и 11.  Пробка закрыта защитным цилиндрическим стаканом  14. Выступающая  часть  10  стакана служит базой для измеряемой детали 9. Для арретирования измерительных рычагов 7 и 14 при надевании  измеряемой  детали  в стакане 14 установлены пальцы 6, отжимаемые пружинами. Арретирование производится вручную нажатием на пальцы 6,   которые сводят  измерительные рычаги 7 и 13. При отпускании пальцы отводятся пружинами и освобождают измерительные рычаги.

           Рис.5.17. Конструкция устройства для отверстий в виде пробки

При большом допуске на диаметр отверстия для надежного центрирования измеряемой детали в верхней  части 10 пробки установлены три шарика, расположенные под углом 1200. Шарики  разжимаются конусным пальцем  под действием пружины.     Каждое исполнение устройства-пробки предназначено  для  измерения  одной конкретной детали. Все пробки имеют аналогичную конструкцию.  Они отличаются лишь диаметром и способом базирования измеряемой детали: с одной центрирующей шариковой опорой, с двумя центрирующими шариковыми опорами  или без центрирующих шариков и без арретирования рычагов.

При сопряженнии небольших диаметров, например, менее 10 мм целесообразно применять пневматическую пробку с пневмоиндуктивным преобразователем.

В приборе применяют  конструктивную модификацию микропроцессорного  блока управления   БВ-6425-03. К блоку управления присоединяют   индуктивные преобразователи двухконтактной скобы и    устройства для отверстий или пробки.

При наладке прибора  обеспечивается подключение к блоку управления каждого индуктивного преобразователя А,  В и А+В для работы в режиме алгебраического суммирования их выходных электрических сигналов. Блок позволяет осуществлять линеаризацию устанавливать строго одинаковую чувствительность каждой измерительной оснастки   и проверять их в режиме алгебраического суммирования.

Рабочий цикл шлифования методом врезания с применением прибора осуществляется следующим образом (см. рис. 5.14).

В начальной фазе цикла шлифования бабка и настольная скоба 16 отведены в исходное положение. Предназначенную для сопряжения с валом втулку или корпус устанавливают на центрирующую пробку устройства для отверстий. С помощью механизма арретирования вводят контактные наконечники в соприкосновение с контролируемой поверхностью отверстия. Взаимное положение кареток 24 и 35, определяемое размером отверстия, контролируется индуктивным преобразователем 23, 29. Выходной электрический сигнал преобразователя А, пропорциональный диаметру отверстия Dотв (рис. 5.14), поступает в блок управления 21.

После закрепления в центрах станка заготовки сопрягаемого вала осуществляется ускоренный подвод шлифовальной бабки и снятие черновой части припуска. Рабочее перемещение скобы 16 в сторону шлифуемой заготовки обеспечивается гидроцилиндром 37, ориентирующим контактные поверхности наконечников скобы в плоскости, перпендикулярной к оси изделия. Изменения диаметра сопрягаемого вала Dв воспринимаются индуктивными преобразователем 2 скобы 1. Сигнал преобразователя В, поступая в блок управления, вычитается из сигнала А. Благодаря этому вырабатывается усиленный и преобразованный электронной схемой результирующий сигнал ∆ = А — В, соответствующий зазору или натягу в сопрягаемой паре.

В случае применения в составе прибора скобы, содержащей две одноконтактные головки, выходные сигналы первичных индуктивных преобразователей В1 и В2 каждой головки суммируются в блоке управления, т.е. В = B1 + В2.

Автоматическое управление рабочим циклом шлифования  осуществляется дискретными командами прибора при достижении заранее установленных значений ∆. В процессе снятия припуска предварительные команды изменяют скорость подачи шлифовальной бабки при переходе с черновой на чистовую и доводочную подачи. Команда, предшествующая окончательной, может быть использована для перехода к выхаживанию — снятию остаточной части припуска без подачи шлифовальной бабки. Окончательная команда прекращает цикл обработки в момент достижения заданного значения зазора или натяга в сопрягаемой паре. При выдаче окончательной команды шлифовальная бабка и настольная скоба отводятся  на исходную позицию.

В случае шлифования методом продольной подачи, команды управления циклом, поступающие от прибора, воспринимаются схемой электроавтоматики станка в конце продольного хода стола.

Станок, предназначенный для получения прецизионных сопряжений, должен обеспечивать на завершающей фазе автоматического цикла стабильность режимов шлифования с подачами менее микрометра, сопоставимыми с требуемой точностью сопряжений. Установленные значения подач шлифовальной бабки должны исключать возникновение недопустимых динамических погрешностей, силовых и температурных деформаций, обеспечивать получение постоянства диаметра обработанных валов не более 25% от допуска зазора в сопряжении. Система станок–прибор должна работать в помещении, обеспечивающем нормальные условия измерений. Для поддержания стабильных технологических параметров обработки и температурного режима процесс сопряженного шлифования рекомендуется осуществлять без неоправданных перерывов. Поступающая из станка охлаждающая жидкость должна омывать не только шлифуемую заготовку, но и двухконтактную скобу с ее измерительными ножками. Изменение температуры охлаждающей жидкости не должно превышать 1,0–1,5°С в течение времени, установленного для работы прибора  без корректировки  настройки. Для получения сопряжений высокой точности заготовки валов должны иметь центровые отверстия с минимальными отклонениями по геометрической форме и соосности. Центровые отверстия должны быть выполнены с предохранительным конусом, а заготовки — предварительно прошлифованы для обеспечения припуска под сопряженное шлифование порядка 0,03–0,04 мм.

Для настройки прибора рекомендуется применять меру–отверстие (кольцо) и меру–вал. Желательно, чтобы действительный диаметр меры–отверстия DM соответствовал середине поля допуска сопрягаемого отверстия и был равен Dм = D0 (рис. 5.18). Допускается диаметр меры–отверстия изготовлять в пределах от DQ до Dmin,  где Dminнаименьший предельный размер сопрягаемого отверстия. Непостоянство диаметра меры–отверстия не должно превышать 0,2 мкм в зоне ±3 мм от контролируемого поперечного сечения, где обеспечивается контакт с наконечниками устройства для отверстий. Торцовое биение базового торца меры относительно отверстия не должно превышать 0,02 мм.Рис. 5.18. Схема полей допусков сопряжения:

ТА – допуск отверстия; D0 –  диаметр меры-отверстия, соответствующий середине поля допуска ТА ;  Dм min  —  наименьший диаметр меры-отверстия;  ±∆ Di– отклонение сопрягаемого отверстия от D0 ;  ТZ  — допуск зазора сопряжения; Z0  — средний зазор сопряжения; d0 – диаметр меры—вала, соответствующий среднему зазору сопряжения  Z;  dм min– наименьший диаметр меры—вала;  ±∆ di – отклонение сопрягаемого вала от  d0

Желательно, чтобы действительный диаметр меры-вала dM соответствовал значению

dM=d0       d0  =  DМ  –  Z0

 Z0  =(Zmax +  Zmin) /2,

где Z0 — средний зазор сопряжения; DMдействительный диаметр меры-отверстия.

Допустимое отклонение диаметра меры–вала dM от d0:

dM=d0±0,25Z0.

При пониженных требованиях к точности сопряжения допускается:

dM = d0 ± 0,5Z0.

Если диаметры мер отличаются от значений D0 и d0,, то настройку нуля прибора корректируют с учетом действительных отклонений.

Непостоянство диаметра меры-вала должно быть не более 0,2 мкм в зоне ±3 мм от контролируемого поперечного сечения, где обеспечивается контакт с наконечниками скобы. Мера–вал должна быть снабжена доведенными центровыми отверстиями, форма В по ГОСТ 14034–74. Допуск радиального биения поверхности, установленной в центрах меры, не должен превышать 0,25 мкм. В рабочей зоне мер должна быть обеспечена твердость HRCэ 61 —63, параметры шероховатости Rа ≤ 0,05 мкм по ГОСТ 2789—73

Диаметральные плоскости сечений мер, где произведена их аттестация, должны быть обозначены рисками. Действительный диаметр мер должен быть маркирован.

В качестве средств измерения сопрягаемых пар (готовых отверстий  и шлифованных валов) применяют универсальные и специальные средства измерения линейных размеров с ценой деления шкалы 0,1 мкм и пределом допустимой основной погрешности, не более:

для валов   …………………………….δв=0,15 (/T2);

для отверстий ………………………..  δ0=0,25(/T2),

где (IT2) — числовое значение допуска квалитета 2  по ГОСТ 25346—89 для соответствующих номинальных размеров сопрягаемой пары.

Точность сопряженного шлифования определяется полем рассеяния зазоров (или полем отклонения зазоров от заданного значения ZQ) в партии сопрягаемых пар.

Перед измерением сопрягаемые детали выдерживают не менее 2 ч для достижения температуры помещения, в котором будут проводиться измерения. Измерения сопрягаемых деталей проводят в той же последовательности, в которой проводилось шлифование. Контролируемые поперечные сечения при обработке деталей и при определении их размеров после обработки должны совпадать.

Средства измерения, используемые для оценки качества сопряженного шлифования, настраивают по мерам, применявшимся для настройки  прибора активного контроля. Настройку нуля этих средств проводят по мерам с диаметрами D0 и d0.

Вначале фиксируют отклонения диаметров отверстий и валов (∆Di и ∆dii) от соответствующих диаметров мер D0 и d0 (см. рис. 5.16):
∆Di = D0 Ďi

или

∆Di=  (∆Dimax+  ∆Dimin) /2;

Ďi   =  (∆Dmax+  ∆Dmin) /2;      ∆dii =d0   –  đi;

∆dii =  (∆diimax  +  ∆ diimin) / 2 ;       đi= (∆dimax   +  ∆dimin) / 2 ;

где  ∆Dimax,  ∆Dimin,  diimax ,  diimin  – полученные за счет непостоянства диаметров наибольшие и наименьшие отклонения диаметров отверстий и валов в измеряемом поперечном сечении; Ďi и điсредние значения, принимаемые за диаметры отверстия и вала; D0  и d0диаметры мер отверстия и вала, соответствующие среднему зазору Z0 и нулевой настройке средств измерения; i — номер детали сопрягаемой пары.

Отклонения от D0  и d0 , соответствующие увеличению диаметров отверстий и валов, учитывают со знаком “плюс”, а уменьшению — со знаком “минус”. Когда не требуется наивысшая точность, за диаметры сопрягаемых пар принимают наибольший диаметр вала и наименьший диаметр отверстия.

Отклонения полученных зазоров (Zi) от среднего значения (Z0) определяются разностью:

∆Zi = Z0 – Zi, или  Z0 =  ∆Di – ∆dii.

Оценку точности сопряженного шлифования  проводят по случайной и систематической составляющим погрешностей обработки. Случайная составляющая определяется полем рассеяния зазоров в сопряжениях. Оценку методом размаха случайной составляющей для партии 100 шт. рекомендуется проводить следующим образом.

Зафиксированные в той же последовательности, в которой проводилось шлифование, зазоры сопряжений (или их отклонения от Z0) разбивают на 20 серий по 5 шт. в каждой.

Для каждой серии вычисляют размах варьирования мгновенной выборки:

Ri =  ∆Zimax  –  ∆Zimin

где Riразность экстремальных значений для каждой из 20 серий по п = 5  измерений.
Среднее значение размаха при k = 20

Ř = 1/k Σ Ri

Среднее квадратическое отклонение определяют методом размахов по формуле

S = Ř /dn,

где dn коэффициент, изменяющийся в зависимости от объема п мгновенной выборки; для п = 5  dn = 2,326.

Величина поля рассеяния зазора в сопряжениях рассчитывается по формуле

ω = 4S.

Величина систематической погрешности δс оценивается разностью средних арифметических значений отклонений зазоров от Z0 в последней и первой выборках по 5 сопрягаемых пар в каждой:

δс  = |∆ŹK – ∆Žн |,

где ∆ZK — среднее арифметическое отклонение зазоров в последней выборке:

100

∆Žk = 1/5  Σ  ∆Zi

i=95

a  ∆Žн — среднее арифметическое отклонение зазоров в первой выборке:

∆Žн = 1/5  Σ  ∆Zi .

Точность сопряженного шлифования считается соответствующей установленным требованиям, если соблюдается условие:

с + ω) ≤ Tz   (IT2)       

где Tz — допуск зазора в сопряжении; (IT2) — квалитет по ГОСТ 25346 –82, определяющий наименьшее числовое значение допуска в сопряжении.

Способ обработки результатов измерений деталей после сопряженного шлифования может отличаться от приведенного выше примера. Но очень важно соблюдать следующие правила. Меры для настройки прибора должны быть изготовлены точно и   правильно аттестованы. Измерения диаметров обработанных деталей должны проводиться на высокоточных приборах.

В процессе наладки и эксплуатации прибора возникает необходи-мость согласования масштабов выходных сигналов индуктивных преобразователей измерительной оснастки. Очень важно правильно провести согласование масштабов скобы и устройства для отверстий, так как от этого зависит  погрешность алгебраического суммирования  сигналов. Особенность получения одинаковых масштабов выходных сигналов преобразователей состоит в том, что преобразователи расположены в совершенно разных по конструкции измерительных оснастках (скобе, головках  или пробке).

Возможно несколько методик проверки согласования масштабов. Наиболее простая и точная методика заключается в настройке масштаба скобы по 2–3 аттестованным мерам-валикам, а настройка устройства для отверстий – по 2–3 аттестованным мерам-кольцам. Требования к точности изготовления мер приведены выше. Размер одной меры должен быть равен  примерно середине поля допуска. По таким нулевым  мерам настраивают скобу и устройство для отверстий так, чтобы на выходе преобразователей был  нулевой  сигнал. Размер еще двух мер должен соответствовать диапазону измерений или допуску на вал и отверстие. Микропроцессорный блок позволяет точно настроить масштаб по каждому каналу А и В и затем проверить алгебраическое суммирование в канале А — В.

 Результирующий выходной сигнал преобразователей ∆ = A — В может изменять свое значение лишь в пределах допустимой погрешности суммирования. Для прибора БВ-4309 эта погрешность составляет 0,25 мкм в диапазоне суммирования ±10 мкм и 0,5 мкм в диапазоне ±50 мкм. Если погрешность суммирования   превышает допустимое значение, следует повторить согласование масштабов  индуктивных преобразователей  А и В.

    Технические характеристики  прибора БВ-4309

Диаметр шлифуемых валов и сопрягаемых

отверстий, мм                                                              от 2,5 до 125

Параметры шероховатости Ra,

по ГОСТ 2789–73, мкм                                                       от 0,025 до 0,2

Квалитет по ГОСТ 25346–89, определяющий наименьшее

числовое значение допуска зазора в сопряжении                    2

Постоянство диаметра вала и отверстия

в поперечном сечении в зоне контакта с наконечниками,

в процентах от допуска зазора                                              25-30%

Допуск отверстия, мкм не более                                               50

Припуск под шлифование вала на диаметр, мм ……от 0,03 до 0,05

Количество управляющих команд                                             4

Диапазон регулирования уровней  срабатывания

команд, мкм                                                       от минус 100 до +500

Диапазоны электрической корректировки нуля, мкм  ………. ±100

Диапазон показаний по шкале, мкм…………….. ……….. ±30  и  ±300

Цена деления шкалы, мкм …………………                            1 и 10

Диапазон показаний цифрового отсчета, мкм ………        ±999,9

Дискретность цифрового отсчета, мкм …………….                  0,1

Предел допустимой погрешности срабатывания

окончательной команды, мкм, не более …………………………    0,2

Предел допустимой погрешности срабатывания

предварительных команд, мкм, не более…………………………1,2

Предел допустимой погрешности смещения настройки

окончательной команды после 1500 циклов измерений,

но не более 4ч. работы, мкм, не более ………………………       0,8

Допускаемая погрешность суммирования, мкм

– в диапазоне ±10мкм от нуля шкалы …………                   0,30

– в диапазоне ±50мкм от нуля шкалы ………………            0,50

Достижимая точность получения зазора в  сопряжении

при шлифовании, мкм……………………………………………    2-4

Измерительное усилие наконечников, Н

скобы ……..…………………………………1,0+0,5

устройства для отверстий……………………0,5+0,25

5.5  ПРИБОРЫ ДЛЯ ОСЕВОЙ ОРИЕНТАЦИИ (ПОЗИЦИОНЕРЫ)

Осевую ориентацию торцовых поверхностей валов относительно режущей кромки абразивного круга  применяют на торцекруглошлифовальных станках, оснащенных механизмами автоматического перемещения детали вдоль линии центров и осуществляющих совместную обработку методом врезания цилиндрических и торцовых поверхностей валов. В результате обработки обеспечиваются диаметральные и осевые размеры многоступенчатых валов с заданной точностью.

Необходимость осевой ориентации обусловлена непостоянством установочных баз из-за различной глубины зацентровки заготовок и колебанием припуска под торцовую обработку.. При закреплении таких заготовок в центрах станка не обеспечивается их однозначное осевое положение относительно режущих кромок абразивного круга.

Для осевой ориентации много лет выпускался прибор БВ-4116-07, который до сих пор применяется на автомобольных заводах. Вместо него в настоящее время НИИизмерния и ЧИЗ выпускают аналогичные по назначению и по конструкции приборы БВ-4310 и БВ-4312 с микропроцессорным блоком управления.

     Прибор БВ-4310.  Прибор (рис. 5.19 и. 5.20) предназначен для управления автоматическим циклом осевой ориентации торцовых поверхностей валов относительно режущей кромки шлифовального круга на центровом  торцекруглошлифовальном станке, осуществляющем одновременную обработку методом врезания торцовой и цилиндрической поверхности.

Прибор БВ-4310 состоит из следующих функциональных узлов:

– микропроцессорного блока   БВ-6425-02;

– одноконтактной головки мод. БВ-3339-02 без  арретира или

одноконтактной головки мод. БВ-3339-03 с  арретиром;

–  гидравлического подводящего устройства БВ-4116.05.

Рис. 5.20. Прибор осевой ориентации для станков с Dуст < 200 мм

Конструкция одноконтактной головки БВ-3339-03 показана на рис. 5.21, а ее кинематическая схема на рис. 5.22. Номера позиций одноименных элементов конструкции на этих рисунках совпадают. К корпусу 15 на шарнире 14 подвешен двуплечий рычаг 5 и 9. Внешнее плечо рычага 9 выполнено в виде державки с посадочным отверстием. На торце державки нанесена стрелка 23, указывающая направление перемещения рычага при осевой ориентации. К державке с помощью болта 12 крепят сменные ножки 11, оснащенные твердосплавными контактными наконечниками. Конструктивные разновидности ножек зависят от конфигурации и расположения ориентируемой поверхности детали. Перемещения внутреннего рычага 5 сообщаются якорю 2. Индуктивный преобразователь 20 закреплен в корпусе 15. Измерительное усилие обеспечивается пружиной растяжения 19.

Рис. 5.21. Конструкция одноконтактной головки   БВ-3339-03

Рис. 5.22. Кинематическая  схема     одноконтактной головки БВ-3339-03

Для защиты кинематических звеньев головки от влаги и загрязнения элементы конструкции заключены в стакан 10, внутренняя полость которого герметизирована манжетой 13 и кольцами 21, 22 из маслобензостойкой  резины.

Электромагнит арретирования 17 закреплен на корпусе 15. Якорь электромагнита, выполненный в виде шарнирно установленного на оси 7 двуплечего рычага 6 со сферическим толкателем 3, сообщает движение рычагу 5 за счет усилия пружины 8. Поворот якоря ограничивается регулируемым упором 16. Катушка электромагнита 18 установлена на сердечнике, снабженном полюсным наконечником 4. При подаче электрического питания на катушку якорь притягивается к полюсному наконечнику, благодаря чему рычаг освобождается и контактный наконечник входит в соприкосновение с поверхностью ориентируемого вала. Для ограничения хода измерительного рычага служит упор 1. Резьбовое отверстие, закрытое заглушкой 24, служит для подачи сжатого воздуха при проверке герметичности головки.

Рабочий цикл осевой ориентации осуществляется следующим образом (рис. 5.19 и 5.20). В начале цикла шлифовальная бабка отведена на исходную позицию. Измерительная головка 2 усилием пружины 3 удерживается в исходном положении, показанном ни рис. 5.18 штриховой линией.

После закрепления в центрах станка заготовка смещается в осевом направлении так, чтобы освободить зону для установки измерительного рычага 1 и, таким образом, исключить его повреждение при подводе.

Поворот измерительной головки в рабочее положение обеспечива-ется подачей масла из гидросистемы станка в рабочую полость гидроцилиндра 4. В конце поворота, совершаемого вокруг оси 8, рычаг 7 воздействует на микровыключатель 5, благодаря чему освобождается измерительный рычаг 1 и вырабатывается сигнал для начала осевого перемещения центров вместе с заготовкой в заданном направлении. При ускоренном осевом движении ориентируемая торцовая поверхность 9 контактирует с измерительным рычагом 1. Перемещение сообщается якорю недифференциального индуктивного преобразователя. При достижении торцом заданного  осевого положения  блок управления выдает первую команду на переход от ускоренного к замедленному движению заготовки. В момент достижения торцовой поверхностью 9 заданного осевого положения в схему станка поступает вторая команда для окончания цикла осевой ориентации остановки вала. В случае, если команда на прекращения осевого перемещения не исполнится, схемой или механизмами станка, прибором выдается 4ая блокировочная команда, используемая для отключения цикла автоматической ориентации станка и предотвращения поломки прибора. Уровень настройки блокировочной команды — от минус 5 до минус 25 мкм.

По окончательной или блокировочной  команде измерительный рычаг освобождается, гидросистема станка обеспечивает слив масла из рабочей полости гидроцилиндра 4 и измерительная головка усилием пружины 3 поворачивается в исходное положение, контролируемое микровыключателем 6. По сигналу “Наконечник арретирован”, поступающему от прибора в схему станка, осуществляется переход к завершающей фазе автоматического цикла — врезному шлифованию диаметра и торца обрабатываемой детали.

Описанная выше измерительная головка обеспечивает осевую ориентацию деталей, имеющих открытые торцовые поверхности. В случае осевой ориентации закрытых торцовых поверхностей, расположенных в узких проточках (кольцевых канавках), установке измерительного рычага в положение контроля, препятствует цилиндрическая поверхность детали, расположенная вблизи ориентируемого торца. Для осевой ориентации такого рода деталей механизм передачи измерительной головки (рис. 5.23) оснащен сменным узлом — дополнительным рычагом 7, шарнирно соединенным с осевым двуплечим рычагом 3. Для кинематической связи рычагов предусмотрены пружина 8 и упор 9.

Рис. 5.23. Кинематическая схема механизма передачи одноконтактной головки прибора для осевой ориентации закрытых поверхностей:

а — измерительный рычаг и момент соприкосновения контактного наконечника с неконтролируемой поверхностью детали; б — измерительный рычаг головки в положении контакта измерительного наконечника с ориентируемой поверхностью

Цикл осевой ориентации в этом случае осуществляется следующим образом.

Установленная в центрах станка деталь перемещается в крайнее левое положение (рис. 5.23, а). При помощи гидравлического механизма измерительная головка 2 (рис. 5.23, б) поворачивается в положение контроля. Измерительный наконечник входит в соприкосновение с неконтролируемой цилиндрической поверхностью (рис. 5.22, а), а дополнительный рычаг поворачивается вокруг шарнира 5. При осевом движении детали в направлении ориентации, указанном на рис. 5.23, б стрелкой, измерительный наконечник 6 проскальзывает вдоль образующей детали, а рычаг 3 под действием пружины 11 сохраняет свое начальное положение, определяемое упором 10. При дальнейшем движении детали измерительный наконечник под действием пружины 8 западет в выточку детали, а дополнительный рычаг прижмется упором к основному измерительному рычагу 3, образуя с ним одно целое. При соприкосновении измерительного наконечника с ориентируемой торцовой поверхностью основной измерительный рычаг 3 поворачивается вокруг шарнира 4, разъединяясь с упором 10, отклоняя якорь индуктивного преобразователя 1.

Точность осевой ориентации детали зависит от динамических характеристик системы станок–прибор. На точность осевой ориентации оказывают влияние следующие факторы:

v — скорость осевого перемещения детали в момент выдачи окончательной команды на прекращение движения;

Δv — непостоянство скорости v;

tи — время исполнения окончательной команды механизмами станочной автоматики;

∆tи — нестабильность tи;

to  — постоянная времени прибора.

Систематическая динамическая погрешность осевой ориентации определяется зависимостью

δΔc  = v(totи).

При v = 5 мм/мин, t0 = 0,05 с и tи = 0,2 с  δΔc = 0,02 мм. Эту погрешность можно скомпенсировать смещением уровня настройки окончательной команда прибора.

Случайные соcтавляющие динамической погрешности представляются зависимостями:

δΔv =   Δv to    

δΔt  =   Δv tи.

При   Δv =  0,5 мм/мин,   v = 5 мм/мин, to = 0,05 с и  Δtи = 0,06 с;

δΔv = 0,0004 мм;  δΔt = 0,005 мм.

  Технические характеристики прибора  осевой  ориентацией БВ-4310

Наибольшая скорость осевого перемещения ориентируемой

торцовой поверхности, мм/с …..  ……………………   0,7

Диапазон показаний по шкале, мкм ………………………  60 и 600

Цена деления шкалы, мкм    ……….                                     1 и 10

Диапазон показаний цифрового отсчета, мкм……….          ±999

Дискретность цифрового отсчета, мкм ………..                       1,0

Погрешность осевой ориентации в условиях работы

на станке, мм  …………………………………………………… …   0,02

Контактное усилие головки,  .  ……………………..   1,5 ± 0,2

Ход арретирования контактного наконечника, мм………….  1+0,5

Предел допустимой погрешности (размах) срабатывания

окончательной команды, мм……………… г ………….0,001

     Прибор БВ-4312 для осевой ориентации  и контроля  диаметра. Прибор  с настольной скобой и устройством для осевой ориентации  предназначен для управления процессом обработки валов с непрерывной поверхностью и их предварительной осевой ориентацией на торцекруглошлифовальных  станках-автоматах, полуавтоматах и станках с ЧПУ.

Прибор БВ-4312 состоит из следующих функциональных узлов:

– электронного блока  управления  БВ-6425-04;

– измерительной двухконтактной скобы БВ-3268;

– индуктивного преобразователя  БВ-6240;

– гидроцилиндра БВ-3326 подвода скобы;

– одноконтактной головки  БВ-3339-02 без  арретира;

или БВ-3339-03 с  арретиром;

–  гидравлического подводящего устройства БВ-4116.05 головки осевой ориентации.

Особенность прибора БВ-4312 в том, что он состоит из двух измерительных оснасток для осевой ориентации (канал А) и для активного контроля диаметра обрабатываемой шейки вала (канал В), причем обе  оснастки подключены к одному микропроцессорному блоку. Управление процессом ориентации и шлифования осуществляется автоматически последовательно – сначала осевая ориентация, затем шлифование диаметра и торца.

Рабочий цикл осевой ориентации  осуществляется следующим образом.

В исходном положении измерительная головка осевой ориентации  отведена от детали (опущена вниз),  масло в гидроцилиндр подводящего устройства не подается; двухконтакная скоба отведена в исходное положение (назад).

Блокировочная цепь  блока управления БВ-6425-04 замкнута электроконтактами схемы станка. Команды от блока в станок не поступают. Схема блока находится в исходном положении. Контактный рычаг головки арретирован (отведен). Микропереключатель исходного положения, расположенный на подводящем устройстве, нажат. От прибора в станок поступают сигналы: от блока – “Начало цикла”  и от микропереключателя “Исходное положение”.

По команде от станка в гидроцилиндр подводящего устройства позиционера подается давление, измерительная головка начинает поворачиваться в рабочее положение, освобождается переключатель  исходного  положения и в станок поступает соответствующая команда (снимается сигнал “Исходное положение”).  В конце поворота нажимается переключатель “Рабочее положение” (расположенный на подводящем устройстве). Срабатывает электромагнит арретира и освобождает измерительный рычаг. Начинается ускоренное движение заготовки в заданное положение. Через заданный “РВ-А” блока управления промежуток времени (0,3-0,5 с) деблокируются управляющие команды блока управления. При достижении торцом заготовки заданных  промежуточных положений блоком управления выдаются 1ая и 2ая команды для замедления скорости осевого движения заготовки.  При достижении торцом заготовки заданного  конечного положения блоком управления выдается 3ая окончательная команда. При этом движение заготовки прекращается. В случае, если команда на прекращения осевого перемещения не исполнится,  механизмами станка, прибором выдается 4ая блокировочная команда, используемая для отключения цикла автоматической ориентации станка и предотвращения поломки прибора. Уровень настройки блокировочной команды от минус 5 до минус 25 мкм.

При выдаче 3ей или 4ой команды в гидроцилиндр подается масло, головка отводится в исходное положение,  микропереключатель исходного положения нажат. В результате блокируется поступление ложных команд от позиционера в станок, арретируется измерительный рычаг. Снимается команда “Рабочее положение”. В станок поступают команды “Начало цикла шлифования” и “Исходное положение” и начинается  врезное шлифование цилиндрической и торцевой поверхности заготовки.

В начале цикла обработки скоба и шлифовальная бабка занимают исходное положение. По команде от станка осуществляется ускоренный подвод шлифовальной бабки и переход на форсированную или черновую подачу. Одновременно реверсируется масло в гидроцилиндре скобы и начинается ее плавное перемещение в рабочее положение к обрабатываемой заготовке. В начале или конце подвода скобы выдается сигнал запуска “РВ-В” реле времени  канала В. “РВ-В” обеспечивает подключение выходных командных цепей прибора к схеме управления станка с небольшой (1,5-2с) задержкой, необходимой для завершения рабочего хода скобы и установки ее наконечников на поверхность шлифуемого вала.

В процессе шлифования прибор выдает последовательные управляющие предварительные команды для перехода с форсированной подачи на черновую, с черновой на чистовую, с чистовой на выхаживание. В момент достижения заданного диаметра прибор выдает окончательную команду на прекращение процесса обработки, отвод круга от детали и отвод скобы в исходное положение.

Технические характеристики прибора  БВ-4312 соответствуют характеристикам приборов БВ-4305 и БВ-4310.

  Приборы для осевой ориентации и контроля   диаметров

                                  коленчатых валов.      

       На современных торцекруглошлифовальных автоматах и полуавтоматах одним абразивным кругом осуществляют совместную обработку методом врезания торцовых поверхностей щек и цилиндрических поверхностей шеек коленчатых валов. Конечной целью обработки является обеспечение осевых размеров между торцовыми поверхностями щек и диаметральных размеров шеек коленчатых валов.

Непостоянство установочных баз на заготовках валов, например из-за различной глубины центровых отверстий, приводит к тому, что при закреплении этих заготовок в центрах или зажимных приспособлениях станка не обеспечивается однозначное осевое положение торцовых поверхностей щек относительно режущих торцовых поверхностей абразивного круга. Поэтому необходимо до начала шлифования выставить заготовку  так, чтобы круг снимал одинаковый припуск с обеих щек.

Для этих целей  разработаны приборы типа БВ-4255  для автоматического управления циклом осевой ориентации двух противолежащих торцовых поверхностей с обеспечением симметричного распределения припусков относительно режущих поверхностей абразивных круга.

Риc. 5.24. Схема прибора для осевой ориентации двух поверхностей

Каждая модель прибора состоит из позиционера 11 (рис. 5.24), двуплечие рычаги 3 и 12 которого вводятся в контакт с ориентируемыми поверхностями и взаимодействуют с индуктивными преобразователями 6 и 10, присоединенными к микропроцессорному блоку управления 5 и механизма арретирования рычагов, снабженного гидравлическим цилиндром 7 и микропереключателем 8 контроля арретирования.

Рабочий цикл осевой ориентации коленчатого вала осуществляется следующим образом. В начале цикла позиционер 11 и абразивный круг 1 отведены из рабочей зоны в исходную позицию. Двуплечие рычаги 3 и 12 сведены усилием пружины 9. Установленная в центрах станка заготовка 2 смещается в осевом направлении в крайнее левое положение. После подвода позиционера в рабочее положение гидроцилиндр 7 обеспечивает разведение рычагов 3 и 12. При этом контактные наконечники установятся на торцовые поверхности щек, имеющие припуски Р1 и Р2. Контактные усилия наконечников создаются пружиной 4. По команде микровыключателя 8 центрам станка вместе с заготовкой сообщается ускоренное осевое движение в направлении ориентации, указанном на рис. 5.23 стрелкой.

Перемещения S1 и S2 ориентируемых поверхностей при помощи рычагов, имеющих передаточное отношение ½,  сообщаются штокам индуктивных преобразователей 6 и 10. Электрические выходные  сигналы А и В преобразователей, пропорциональные перемещениям S1/2 и S2/2, поступают на вход электронного блока 5, где суммируются по схеме Δ = А + В. Суммарный сигнал вырабатывает первую команду станку на переход от ускоренного к замедленному осевому движению заготовки. При достижении суммарным сигналом значения Δ=0 обеспечивается равенство распределения припусков на шлифование 1 = Р2) вне зависимости от изменения их величины в пределах допусков на припуски. В этот момент, соответствующий конечному осевому положению торцовых поверхностей, электронная схема прибора выдает вторую команду станку для прекращения осевого движения заготовки. По этой же команде рычаги позиционера арретируются, заготовке сообщается вращение вокруг оси центров и станок переходит к завершающей фазе цикла — врезному шлифованию торцовых поверхностей щек, а затеем шейки коленчатого вала.

Обеспечение прибором симметричного распределения припусков позволяет предотвратить неравномерный износ и преждевременное искажение профиля абразивного круга, снизить вспомогательное время, необходимое для восстановления профиля, сократить расход абразивных кругов.

В случае необходимости осевой ориентации одной левой торцовой поверхности ее осевое положение определяют с помощью одного индуктивного преобразователя 10. При этом второй преобразователь 6 отключают от электронного блока управления.

Когда расстояние между щеками коленчатого вала больше ширины круга H, шлифование осуществляют несколькими врезаниями. Для этого случая в приборе  предусмотрен вариант работы с раздельной осевой ориентацией левой, а затем правой торцовых поверхностей.

Для управления процессом финишной обработки коренных и шатунных шеек коленчатых валов на торцекруглошлифовальных автоматах и полуавтоматах разработан ряд приборов.  В состав каждого прибора включены унифицированные функциональные узлы: двухконтакные скобы с дифференциальными индуктивными преобразователями и различные модификации   электронного   блока   управления   БВ-6425.   Автоматизация перемещений скоб и их ориентация по отношению к шлифуемой заготовке   обеспечиваются   гидравлическими подводящими устройствами.

Конструкция скоб разработана с учетом возможности встройки совместно со следящими люнетами в ограниченную по ширине рабочую зону станка. Так как  между щекой вала и люнетом небольшое расстояние скобы имеют  ширину 10–12 мм. Все скобы оснащены контактными наконечниками из поликристаллов синтетических алмазов.

Кинематические схемы скоб показаны на рис. 5.25 и 5.26.

Риc. 5.25. Схема  узкой двухконтактной скобы, применяемой для контроля шатунных  шеек коленчатого вала.

Риc. 5.26. Схема  узкой двухконтактной скобы, применяемой для контроля коренных  шеек коленчатого вала.

При шлифовании шатунных шеек коленчатых валов применяют скобу БВ-4226.01 (рис 5.25). К корпусу скобы 4 прикреплен индуктивный преобразователь 2 мод.БВ-6240.  Верхний контактный наконечник 5 также связан с корпусом скобы 4. На шлифуемую поверхность вала этот наконечник устанавливается за счет шарнирной подвески 3 корпуса. Нижний контактный наконечник 6 закреплен на конце двуплечего рычага, шарнирно подвешенного к корпусу на Т-образных плоских пружинах. Контактные усилия наконечников обеспечиваются пружинами 1 и 7.

При шлифовании коренных шеек коленчатых валов малых и средних размеров  применяют узкие скобы (рис. 5.26). Верхний контактный наконечник прикреплен к сменной ножке 5, жестко связанной с корпусом скобы 4. Контакт верхнего наконечника со шлифуемым валом обеспечивается за счет шарнирной подвески корпуса скобы на подшипниковом узле 1. Встроенный в герметичную полость корпуса малогабаритный индуктивный преобразователь 3 своим якорем 2 взаимодействует с кареткой 7, несущей нижний контактный наконечник 6.

Для подвески каретки к корпусу скобы применены плоскопарал-лельные пружины. Контактное усилие на нижнем наконечнике обеспечивается спиральной пружиной 8. Ширина скобы составляет 10 мм.

При шлифовании коренных шеек коленчатых валов больших размеров отсутствуют жесткие ограничения к габаритным размерам индуктивных скоб. В этом случае прибор  комплектуют стандартными  двухконтактными скобами или двумя одноконтактными головками.

Рабочий цикл шлифования шеек вала начинается после завершения осевой ориентации и шлифования торцовых поверхностей щек.

По окончании врезного шлифования шейки на черновой подаче наконечники индуктивной скобы контактируют с обрабатываемой поверхностью. По мере снятия припуска  электронный блок выдает  управляющие  команды, поступающие к исполнительным органам станка. Предварительные команды обеспечивают переход от черновой к чистовой подаче шлифовальной бабки, а затем переход к доводочному шлифованию или выхаживанию. В момент достижения заданного диаметра вала прибор выдает окончательную команду для прекращения цикла обработки и ускоренного отвода шлифовальной бабки и скобы на исходную позицию.

Приборы, управляющие процессом обработки на станках-автоматах в составе автоматических линий КАМАЗа, имеют дополнительную функцию — контроль непостоянства диаметра шлифованной поверхности без снятия детали со станка. Постоянство диаметра определяется разностью наибольшего и наименьшего диаметров в поперечном сечении вала, в плоскости контакта с наконечниками индуктивной скобы.

Непостоянство диаметра определяется на завершающем этапе автоматического цикла станка, во время ускоренного отвода шлифовальной бабки от окончательно обработанной шейки вала. В процессе контроля вал получает вращение с постоянной угловой скоростью в пределах 90–120 об/мин. Если отклонения формы находятся в пределах допуска (5 мкм), прибор выдает сигнал “Годен”, по которому коленчатый вал поступает на дальнейшую обработку.

В случае, если отклонения формы выходят за предел установленного допуска, от электронного блока в схему автоматики станка и линии поступает блокировочная команда “Брак”. По этой команде автоматический цикл выключается и подается светосигнальная индикация о необходимости вмешательства наладчика в регулировку узлов станка, влияющих на качество формы. Благодаря этому исключается поступление дефектных валов для последующей обработки на технологическом оборудовании автоматических линий.

     5.6 ПРИБОРЫ С БЫСТРОНАЛАЖИВАЕМОЙ

                 ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ОСНАСТКОЙ

При автоматизации шлифовальных станков с помощью  приборов активного контроля  большое значение для производительности обработки и для удобства и простоты  его обслуживания имеет время настройки прибора на размер и перестройки с одного размера на другой. Чем больше время настройки, тем ниже производительность обработки. С появлением станков с ЧПУ  уменьшение времени настройки прибора и упрощение настроечных операций приобрели еще большее значение. Появился самостоятельный вид приборов с быстроналаживаемой оснасткой (головки, скобы, «наездники»). Такие приборы особенно удобны при обработке деталей небольшими партиями, когда требуется частая переналадка приборов. Возможны несколько конструктивных  решений перенастройки прибора  с одного изделия на другое: традиционная ручная настройка, автоматическая перестройка, быстрая ручная настройка без применения слесарных инструментов, оснастка, не требующая настройки (например, наездник с длинными губками, измерительная пробка).

Настройка прибора на размер состоит из нескольких последовательных операций: настройки нижнего и верхнего наконечников, фиксации наконечников, многократного переключения электронного блока и т.п.. Сравнительно просто настраивать головки и скобы на круглошлифовальных станках, где имеется открытый доступ к наконечникам скобы. Неудобно настраивать приборы на внутришлифовальных станках, так как наконечники находятся в обрабатываемом отверстии и доступ к ним затруднен. Поэтому настроечные элементы переносят на кронштейн, на котором  установлены две одноконтактных головки. Прибор  настраивают поворотом всей головки без фиксации или с ее фиксацией.

Существуют несколько способов и конструкций быстрой настройки приборов. Предпринимались попытки создания быстроналаживаемых приборов с быстросменными губками.  Известны конструкции с револьверными головками, главным образом, для навесных скоб на круглошлифовальных станках. Над станком на поворотной головке навешивали до пяти трехконтактных скоб, заранее настроенных на разные диаметры.

В скобах, предназначенных для внутреннего шлифования, в которых нет доступа к измерительным наконечникам, применяли поворотные кулачки и выдвижные упоры. С их помощью при настройке на размер измерительные рычаги устанавливали в положение, соответствующее нулевому показанию отсчетного устройства, а сами рычаги выполняли «ломающимися». При этом наружные концы рычагов могут поворачиваться до соприкосновения контактных наконечников с поверхностью отверстия. При настройке на размер конец рычага, связанный с измерительным преобразователем, фиксируется между выдвижным упором и поворотным рычажком при нулевом показании отсчетного устройства, а второй «ломающийся» конец рычага доводится до контакта с обрабатываемой внутренней поверхностью. После настройки измерительные рычаги освобождают и окончательно настраивают прибор регулировочными  элементами блока управления.

Рассмотренные методы  упрощают процесс настройки прибора на размер и сокращают время настройки. Однако такими способами можно было настраивать прибор либо на несколько наперед заданных размеров, либо в узком диапазоне размеров.

Итальянская фирма “Марпосс” в течение нескольких лет выпускала гамму быстроналаживаемых скоб и головок очень сложной конструкции. Однако они  не получили широкого распространения.

В настоящее  время фирма «Marposs» выпускает одноконтактные быстоналаживаемые головки (собираемые в скобу) более простой конструкции. Особенностью этой конструкции (рис.5.27) является то, что механизм быстрой настройки вынесен из корпуса головки и размещен на наружном конце измерительного рычага, выступающим из головки.  Механизм состоит из двух основных элементов – тормоза и упора. Тормоз служит для фиксации державки с измерительным наконечником после настройки и ее отпускания для настройки. Упор, привернутый к корпусу головки, служит для сохранения нулевого положения измерительного рычага и индуктивного преобразователя  в процессе настройки.

Процесс настройки очень прост. Для настройки на размер на станок устанавливается обработанная (образцовая) деталь с  размером, соответствующим середине поля допуска. Поворотом небольшой рукоятки освобождается державка  с наконечником. Одновременно рукоятка поворачивает эксцентрик, расположенный на выступающем из корпуса конце измерительного рычага. Эксцентрик упирается в упор, привернутый к корпусу.  В этом положении якорь индуктивного преобразователя занимает среднее положение относительно магнитопровода и с преобразователя поступает нулевой сигнал. Оператор вручную  поворачивает державку, прижимая наконечник к поверхности образцовой детали. Поворотом рукоятки в обратном направлении фиксируют державку и отводят эксцентрик от упора, освобождая  измерительный рычаг. При необходимости производят подстройку нуля с помощью настроечных элементов  блока управления.  Предусмотрено два исполнения механизма быстрой настройки для наружных (рис. 27, а) и внутренних (рис. 27, б) измерений.

Рис. 5.27. Схема быстроналаживасмой скобы Marposs

Во НИЙизмерения также разработана конструкция быстроналаживаемой скобы. Кинематическая схема скобы показана на рис. 5.28.

Рис. 5.28. Конструкция быстроналаживаемой скобы БВ-3391

В корпусе 11 установлены два измерительных узла, которые могут поворачиваться на осях 25, установленных в шарикоподшипниках 28. Каждый измерительный узел состоит из основания 3 и измерительного рычага 26 с державкой 1. Измерительный рычаг 26 установлен на основании 3 на шарнире из плоской пружины 2. Причем оси поворота рычага 26 и основания 3 совпадают. На конце рычага 26 установлен ферритовый якорь 5 недифференциального индуктивного преобразователя 6, закрепленного на основании 3. Рычаг 26 и основание 3 стянуты пружиной 4, создающей контактное усилие. Основание 3 удерживается от поворота двумя фрикционными пластинами 22 и 29, закрепленными на корпусе 11 и стянутыми сильной пружиной 27.

Для настройки на размер измерительные рычаги 26 должны быть установлены в заданное положение относительно индуктивных преобразователей 6, соответствующее нулевому показанию блока управления. Для этого на основании 3 на вертикальной оси 9 расположена поворотная втулка 13 с опорной пяткой 7. Втулка 13 с пяткой 7 может занимать два положения. Пятка 7 находится под рычагом 26, регулируемый упор 16 прижат к торцу пятки 7 пружиной 4, между якорем 6 и преобразователем 6 устанавливается зазор, соответствующий нулевому показанию блока управления.

Рычаг 26 находится в положении настройки. Пятка 7 поворотом втулки 13 выведена из-под упора 16 рычага 26. Рычаг 26 свободно перемещается в диапазоне измерения. Скоба имеет вертикальный вал 15 с двумя планками 14, 17, кулаками 12, 18 и рукояткой 10. Вал 15 может занимать два положения, фиксированных подпружиненным шариком 20.

Для настройки прибора на размер рукояткой 10 поворачивают вал 15 на 90° в положение “Настройка”. Планки 14 и 17 скосом 19 нажимают на упоры 27, поворачивают втулки 13, и пятки 7 устанавливаются под упоры 16 рычагов 26. Одновременно кулаки 12 и 18 разводят фрикционные пластинки 22 и 29, освобождая основание 3. Теперь для настройки на размер рукой сводят державки 7 до контакта наконечников 24 с настроечной деталью 23. При этом оба измерительных блока свободно поворачиваются на оси 25. Удерживая державки 1, поворачивают рукоятку 10. Планки 14 и 17 отходят ох упоров 21 втулки 13, поворачиваются под действием пружин 8 и отводят пятку 7, освобождая измерительные рычаги 26. Одновременно кулачки 12 и 18 опускают планки 22 и 29, которые фиксируют основание 3. Если после этого показания индикатора блока управления отличаются от нуля, с помощью регулировочных элементов на передней панели блока устанавливают  нуль. Прибор настроен и готов к работе.

Прибор имеет три пары сменных державок, с помощью которых можно получить диапазоны, измерения от 5 до 170 мм (5–60, 60–115 и 115–170).

Итальянская фирма Marposs неожиданно выпустила приборы для  контроля диаметров шеек коленчатых валов  компрессоров, снабженные измерительной оснасткой в виде индуктивного наездника.  Эти наездники в диапазоне измерения (25 мм) вообще не требуют  настройки измерительных губок. Наездник представляет собой жесткую призму, контактные поверхности которой выполнены из   твердого сплава. Угол призмы примерно 900 . По биссектрисе угла расположен индуктивный преобразователь. Достоинством наездника также является его малая ширина, позволяющая разместить наездник между щеками небольшого коленчатого вала.  Однако следует учитывать, что наездник можно применять только при хорошей форме контролируемой поверхности.