Способ управления процессом правки шлифовального круга

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования на всех металлообрабатывающих предприятиях, применяющих обработку абразивными кругами, особенно в условиях автоматизированного производства. Технический результат - повышение производительности процесса правки и уменьшение расхода шлифовальных кругов и правящего инструмента при заданной производительности процесса шлифования и качестве шлифованных деталей. Согласно изобретению в способе управления процессом правки, при котором в цикле правки регистрируют амплитуду акустического сигнала, соответствующую первому слою абразива, снимаемому при правке, производят вторую правку (проход) с той же глубиной слоя и определяют отношения амплитуд при последующей и предыдущей правке. Сравнивают величины отношения с заданной предельной величиной, при этом, если это отношение превысит заданную предельную величину, глубину снимаемого слоя абразива на следующих проходах правки уменьшают в 3-4 раза от начального значения, пока амплитуда звукового сигнала не достигнет или будет меньше величины амплитуды сигнала на первом проходе правки, после чего осуществляют выхаживание круга. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано на всех металлообрабатывающих предприятиях, применяющих обработку абразивными кругами, особенно в условиях автоматизированного производства.

Известен способ управления правкой круга (см. авт. свид. СССР N 1748995 A1, кл. B 24 a 49/00, 1985 г.), в котором управление правкой осуществляют путем намагничивания металлических частиц, налипших на зернах или в порах шлифовального круга, и считывания магнитных полей, создаваемых этими частицами, при этом управляющий сигнал формируют при засаливании шлифовального круга или после заданного количества циклов правки. Если величина сигнала засаливания равна или больше заданной, схема сравнения выдает сигналы на управление подачей узла правки.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе необходима частая настройка датчиков для поддержания определенного зазора между торцами круга и датчиками по мере износа и правки круга, а также невозможность использования данного способа при шлифовании немагнитных материалов.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ управления процессом правки шлифовального круга (см. заявка DE, 2651513, B2, кл. B 24 b 53/00, 1980 г.), включающий осуществление правки в несколько проходов и измерение в каждом из них сигнала, характеризующего процесс правки, принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе не учитываются все изменения в состоянии рабочей поверхности шлифовального круга, а качество правки и объективность измерения усилий правки зависят от характеристики шлифовального круга, так как при одной и той же степени затупления круга сопротивление материала шлифовального круга при правке может быть различным.

Сущность изобретения заключается в следующем. С целью повышения качества правки и расширения области применения управление правкой круга производят путем измерения параметров акустического (звукового) излучения в процессе правки круга.

Технический результат - повышение производительности процесса правки и уменьшение расхода шлифовальных кругов и правящего инструмента при заданной производительности процесса шлифования и качестве шлифованных деталей.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе управления процессом правки шлифовального круга, включающем осуществление правки в несколько проходов и измерение в каждом из них сигнала, характеризующего процесс правки, особенность заключается в том, что в качестве сигнала, характеризующего процесс правки, используют акустический сигнал, определяют амплитуду акустического сигнала в каждом из проходов при снятии слоя абразива со шлифовального круга с заданной начальной глубиной, определяют отношение амплитуды акустического сигнала, полученной в каждом следующем проходе, к амплитуде акустического сигнала, полученной в каждом предыдущем проходе, сравнивают величину отношения амплитуд акустических сигналов с заданной предельной величиной и при ее превышении на следующих проходах уменьшают в 3-4 раза глубину снимаемого слоя абразива по отношению к значению глубины на первом проходе, на последующих проходах сравнивают амплитуду акустического сигнала с ее величиной, полученной на первом проходе, и переходят к выхаживанию шлифовального круга при условии, когда амплитуда акустического сигнала на очередном проходе будет равна или меньше амплитуды акустического сигнала, определенной на первом проходе.

Между отличительными признаками и вышеизложенным техническим результатом существует причинно-следственная связь, заключающаяся в повышении амплитуды (или уровня звуковой мощности) акустического сигнала по мере увеличения глубины снимаемого слоя абразива со шлифовального круга при правке.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "Изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа, результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Описываемое изобреение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида, имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "Изобретательский уровень".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата: на фиг. 1 дана блок-схема реализации способа; на фиг. 2 - график зависимости амплитуды A₃ акустического (звукового) сигнала и глубины h снимаемого слоя абразива при каждом проходе правки во времени.

Способ управления процессом правки шлифовального круга осуществляют по схеме, представленной на фиг. 1.

Преобразователь 1 звуковых колебаний, в качестве которого используют, например, микрофон, устанавливают во вращающийся шлифовальный круг 2, закрепленный жестко на шпинделе (на чертеже не показан) и планшайбе 3, имеющей осевую полость и несколько радиальных каналов 4 для бесконтактного взаимодействия с центрирующей поверхностью круга 2, который контактирует с правящим инструментом 5. Преобразователь 1 электрически связан с узкополосным фильтром 6, пороговым усилителем звуковой частоты 7, детектором 8, блоком сравнения 9 и микропроцессором 10 управления подачей узла правки.

Акустические (звуковые) колебания, возникающие в процессе правки и резонируемые шлифовальным кругом, через систему каналов 4 в планшайбе 3 регистрируются преобразователем 1 и преобразуются в электрический сигнал, который передается в блоки обработки сигнала: узкополосной фильтр 6, усилитель звуковой частоты 7 и детектор 8, а с него в блок 9 сравнения, где он сравнивается с уставкой A₃, величина которой соответствует верхнему допустимому пределу амплитуды звукового сигнала. Регистрируемый диапазон частот (1500-1600) Гц является наиболее информативным для определения амплитуды (или уровня звуковой мощности) акустического сигнала, так как в этом диапазоне устраняются посторонние шумы.

По мере снятия слоя абразива глубиной h при правке (фиг. 2) возрастает амплитуда звукового сигнала. Если величина амплитуды сигнала при правке равна или больше заданной предельной величины A₃, блок сравнения выдает сигнал на микропроцессор 10 управления подачей узла правки - уменьшение глубины съема абразива и выхаживание круга без съема абразива.

Предлагаемый способ включает регистрацию амплитуды акустического сигнала на протяжении каждого из n проходов правки (фиг. 2). Как видно из фиг. 2, от прохода к проходу (1,2,...К) с постоянной глубиной h₁ снимаемого слоя абразива амплитуда акустического сигнала увеличивается, что свидетельствует о восстановлении режущей способности шлифовального круга (остроте абразивных зерен). Определяют отношение амплитуд акустических сигналов при последующей и предыдущей правке (проходам). При достижении этим отношением предельно допустимой величины (1,2- 1,25) глубину снимаемого слоя абразива на следующих проходах правки (К+1, К+2) уменьшают в (3-4) раза от начального значения h₁, пока амплитуда звукового сигнала не достигает или будет меньше величины амплитуды сигнала на первом проходе правки, после чего осуществляют выхаживание круга без съема абразива.

Таким образом, благодаря хорошей корреляционной зависимости амплитуды акустических колебаний от глубины снимаемого слоя абразива при правке, предлагаемый способ позволяет регулировать цикл правки и поддерживать остроту абразивных зерен круга, обеспечивая возможность повышения качества правки.

Достижение технического результата подтверждено экспериментально на станке ЗЕ711В. Перед шлифованием каждой заготовки из быстрорежущей стали Р6М5 производили правку шлифовального круга характеристики 92А25НСМ17К20. Окружная скорость круга при шлифовании и правке V_k = 33-35 м/с. Заготовки шлифовали с постоянным съемом припуска z = 0,2 мм при скорости стола 15 м/мин и вертикальной подачей круга S_t = 0,01 мм/дв.х. Шлифование заготовок и правку круга производили с подачей 2%-ной эмульсионной СОЖ НГЛ-205.

Правку круга производили алмазными карандашами типа C-2, C-10 и "Славутич". Режимы правки круга каждым карандашом и показатели процесса шлифования заготовок приведены в таблице.

Регистрацию амплитуды акустического (звукового) сигнала при правке круга производили на частоте 1540 Гц с полосой пропускания 5 Гц. Амплитуду звуковых колебаний Аз измеряли по амплитудному значению эффективного напряжения исследуемого звукового давления.

Значение амплитуды акустического сигнала на первом проходе правки (n-7) принято в качестве отсчетного (см. таблицу). Установлено, что независимо от режима правки круга существует определенная суммарная глубина съема абразива h_Σ = (0,035-0,040) мм, соответствующая верхнему предельному значению амплитуды звукового сигнала, принимаемому за уставку. Так, при 2-ом, 3-ем режимах правки и предлагаемому по изобретению режиму правки верхнее предельное значение амплитуды акустического сигнала достигается на (n-6) проходе, а при 1-ом режиме правки - на (n-5) проходе, при этом отношение амплитуд на последующем и предыдущем проходах правки равно или больше 1,22, т.е. A_{3 n-6}/A_{3 n-7} и A_{3 n-5}/A_{3 n-6}≥1,22. При превышении этого отношения на следующих проходах правки глубину h снимаемого слоя абразива уменьшали в (3-4) раза от начального (отсчетного) значения, пока величина амплитуды звукового сигнала будет равна или меньше величины амплитуды A₃ на первом проходе правки, т. е. на (n-7) проходе, после чего осуществляли выхаживание (проходы n-2, n-1, n). Как видно из таблицы, по предлагаемому способу правки, практически без ухудшения качества шлифованных поверхностей заготовок и одинаковом износе шлифовального круга в процессе шлифования, можно уменьшить расход шлифовальных кругов на (37-70)% и сократить время цикла правки на 40%. Ограничение акустического сигнала сверху обеспечивает независимость измерения амплитуды звуковых колебаний от глубины снимаемого слоя абразива и типа правящего инструмента, повышает точность определения момента окончания правки круга.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (способа) следующей совокупности условий: - средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно на металлообрабатывающих предприятиях, применяющих обработку абразивными кругами, особенно в условиях автоматизированного производства; - для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов; Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Способ управления процессом правки шлифовального круга, включающий осуществление правки в несколько проходов и измерение в каждом из них сигнала, характеризующего процесс правки, отличающийся тем, что в качестве сигнала, характеризующего процесс правки, используют акустический сигнал, определяют амплитуду акустического сигнала в каждом из проходов при снятии слоя абразива со шлифовального круга с заданной начальной глубиной, определяют отношение амплитуды акустического сигнала, полученной в каждом следующем проходе, к амплитуде акустического сигнала, полученной в каждом предыдущем проходе, сравнивают величину отношения амплитуд акустических сигналов с заданной предельной величиной и при ее превышении на следующих проходах уменьшают в 3 - 4 раза глубину снимаемого слоя абразива по отношению к значению глубины на первом проходе, на последующих проходах сравнивают амплитуду акустического сигнала с ее величиной, полученной на первом проходе, и переходят к выхаживанию шлифовального круга при условии, когда амплитуда акустического сигнала на очередном проходе будет равна или меньше амплитуды акустического сигнала, определенной на первом проходе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3