Способ контроля процесса вибро-обработки конструкций и устройстводля его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

« 798185 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 090479 . (21) 2749548/22-02 (51)М. Кл.з

С 21 0 1/04 с присоединением заявки No

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 784.

° 375 (088. 8) Опубликовано 230181, Бюллетень Н9 3

Дата опубликования описания 230181 (72) Авторы изобретения

Б.И.Минцерис и В;С.И.Крищюнас (71) Заявитель

Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (Вильнюсский филиал) (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ .ПРОЦЕССА BHBPOOSPABOTKH КОНСТРУКЦИЙ

ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ HAHPHEEHHA И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к иэмеренй ям при снятии остаточных напряжений, образовавшихся в металлических конструкциях после их сварки, терьыческой обработки или литья, а именно для контроля снижения остаточных напряжений путем вибрации основных. несущих конструкций координатно-измерительных машин и металлорежущих станков, где релаксация остаточных напряжений может вызвать деформацию конструкций во время их эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля, используемый в методе вибростарения для снятия остаточных напряжений, и устройство для осуществления этого способа. Способ состоит в том, что деталь подвергают механическому возбуждению в диапазоне частот и регистрируют реакцию детали, т.е. резонансные максимумы колебаний в этом диапазоне. Такое возбуждение осуществляют многократно (при этом резонансные максимумы меняют свое положение на оси частот). Снятие остаточных напряжений (т.е. конец процесса виброобработки) завершается. тогда, когда положение этих резонансных максимумов на шкале частот стабилизируется, и при дальнейшем возбуждении смещение резонансных максимумов. отсутствует.

Способ базируется на теории, что меФ талл, имеющий остаточные .напряжения, характеризуется резонансными максимумами (максимум .приходится на определенные значения. частот), сдвинутыми по шкале частот от положений, которые эти максимумы занимают у металла, свободного от напряжений, или со стабильным их расположением, 15 т.е. резонансные максимумы занимают

"ошибочные" положения в напряженном (нестабильном) металле и "действительные" положения в ненапряженном (стабильном) металле, во время виб20 рообработки резонансные максимумы смещаются из "ошибочных" положений в "действительные". При снятиях или стабилизированных .напряжениях максимумы больше не смещаются, так как занимают свои "действительные" (естественные) положения.

Итак, наблюдая за смещением резонансных максимумов и регистрируя мо30 мент стабилизации их положения на

798185 шкале частот, узнают об окончании процесса снятия остаточных напряжений.

Способ осуществляют устройством, содержащим вибровозбудитель механических колебаний, установленный на конструкции (детали), датчик вибраций, также установленный на конструкции (детали) и через фильтр подключенный к регистрирующему устройству (например, двухкоординатному самописцу), позволяющему записывать амплитуду вибрации в зависимости от частоты возбуждения (1) ..

Известный способ обладает рядом недостатков: если обрабатываемая деталь характеризуется пологими резонансными максимумами, то установить соответствующую этому максимуму частоту достаточно сложно, неточная регистрация этих частот приводит к ошибкам при фиксации момента стабилизации положений этих частот на час- щ тотной.шкале, т.е. не позволяет точно установить момент окончания технологического процесса виброобработки. В цеховых условиях это приводит к увеличению затрат времени, связанных как с определением отсутствия смещения частот резонансных максимумов, так и с искусственным и .неоправданным затягиванием процесса виброобработки, что в конечном итоге ведет к уменьшению производительнос- 36 ти труда-.

Кроме того, в сложных конструкциях с большим количеством степеней свободы вероятно присутствие, например, двух резонансных максимумов, 35 расположенных очень близко друг к другу. При регистрации кривой эти .два максимума могут слиться в один при укаэанном способе и устройстве регистрации. При этом снижается достоверность информации, что ведет к тем же указанным выше недостаткам.

Цель изобретения — повышение точности регистрации момента окончания процесса виброобработки и уменьшение времени виброобработки.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют действительную часть амплитудно-фазо-частотной характеристики детали, а снятие и стабили- $p зацию.остаточных напряжений фиксируют по прекращению смещения точек

-(перехода измеренной кривой через нуль.

Устройство, позволяющее осуществить предлагаемый способ, дополнительно содержит датчик силы с фильтром и фаэочувствительный умножитель, а датчики силы и вибраций через фильтры подключены .ко входам фазочувствительного умножителя, выход которого соединен с регистрирующим устройством.

На фиг. 1 изображены регистрируемые кривые по известному (А) и по предлагаемому способу (Б); на фнг. 2 — устройство для осуществления предложенного способа.

Устройство содержит вибровОзбудитель 1 механических колебаний, датчик 2 силы, обрабатываемый объект 3, датчик 4 вибрации, фильтры 5 и б, обеспечивающие фильтрацию шумов, помех и паразитных сигналов, фазочувствительный умножитель 7 и регистрирующее устройство 8.

Устройство работает следующим образом.

Вибровозбудитель 1 механических колебаний (a качестве него можно использовать электромагнитный, электрогидравлический, электродинамичес-. кий, механический дебалансный, кулачковый вибратор возбуждает обрабатываемую деталь (конструкцию) 3.

Частота возбуждающей силы может изменяться. Частотное управление вибратором осуществляется специальными блоками управления (на чертеже не показаны). Этими блоками могут быть генератор электрического периодического напряжения или электропривод постоянного тока в зависимости от применяемого вибратора. На выходе вибровозбудителя 1 установлен датчик

2 силы, который вырабатывает сигнал, пропорциональный возбуждающему усилию. Этот датчик осуществляет прямое (с помощью динамометра) или косвенное (например, по магнитному полю, по силе тока, по давлению рабочей жидкости — в зависимости от типа вибратора) преобразование силы в электрический сигнал. Сигнал силы записывается в виде F = X F„s i и (i t ), где F — сила, i — номер" гармонической составляющей, Й вЂ” частота возбуждения. Обогащение сигнала высшими гармониками происходит из-за нелинейности детали, принципа работы вибратора, шумов, помех и паразитных вибраций, которыми характеризуются цеховые условия. Все искажающие информацию частоты отфильтровываются фильтром 5, на выходе которого есть сигнал F=F sinai.t, Реакция детали на.возбуждение измеряется в виде виброперемещения детали с помощью датчика 4 вибраций и записывается в виде х= x,: s i n (i%t+(P„ ), где х амплитуда виброперемещения, y — фаза сигнала виброперемещения относительно сигнала возбуждающего .усилия.

После фильтрации в фильтре б х=х1siи(g,t+ ф„).

Типичная кривая реакции (виброперемещения) детали на возбуждение в диапазоне частот (фиг.1,A) характеризуется резонансными максимумами, которые могут быть пологими, с тупой вершиной (а,б,в,г). Практически невозможно по таким записям точно определять частоты, соответствующие таким резонансным максимумам.

798185

В предложенном способе осуществляют измерение.не резонансных максимумов, а действительной части амплитудно-фазо-частотной характеристики.

Сигналы, образованные. на выходах фильтров 5 и б, подвергаются фазочувствительному перемножению в умножителе 7. При этом сигнал на его выходе 0 x F cos Q<. Этот сигнал и записывается в регистрирующем. устройстве 8 в функции частоты возбуждения.

Такая характеристика составляет хgF) сО5 (pg = .f (33) (фиг ° 1рБ).

Как известно из теории. колебаний, в местах резонансных максимумов сдвиг фазы между возбуждающим усилием " вибрационным перемещением равен девяноста градусам, поэтому в этих местах функция х F cos(р» обращается в нуль. На фиг. 1.пунктиром показано соответствие между резонансными максимумами и местами точек перехода 20 через нуль. Регистрация. переходов через нуль легко. осуществима. Простота фиксации этих информационных точек на шкале частот позволяет автоматизировать конец процесса вибро- д старения с последующим автоотключением вибраторов, возбуждающих механические колебания. Снятая характеристика х F„cos (p< f (Я ) и представляет собой действительную часть амплитудно-фазо-частотной характеристики.

Описанная методика осуществления способа контроля процесса вибрационной обработки показывает, что при любых формах резонансных максимумов осуществима точная фиксация процесса снятия остаточных напряжений деталей, что в реальных цеховых условиях повышает производительность, уменьшая общее время процесса виброобработки. 40

Осуществление предложенного способа позволяет: точно фиксировать места переходов через нуль измеренной кривой, тем самым регистрировать момент прекращения смещений этих точек на шкале частот; точно регистрировать реакцию детали на возбуждение, в том числе и близко расположенные резонансные частоты, что в целом увеличивает достоверность информации об окончании процесса вибростарения; точно регистрировать время окончания процесса вибростарения, т.е. снятие и стабилизацию остаточных напряжений, тем самым повышать производительность труда" автоматизировать регистрацию момента окончания снятия и стабилизации остаточных напряжений с последующим отключением вибраторов, т.е. принципиально обеспечить автоматизацию технологического процесса вибростарения.

Формула изобретения

1. Способ контроля. процесса виброобработки конструкций для снижения остаточных напряжений, основанный на многократном вибровозбуждении обрабатываемой детали в диапазоне частот и одновременной регистрации окончания виброобработКи по моменту стабилизации смещения частот реакции детали, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности регистрации момента -окончания виброобработки и уменьшения времени виброобработки, определяют.действительную часть амплитудно-фазо-час:тотной характеристики детали и заканчивают обработку по прекращению смещения точек перехода амплитуднофазо-частотной характеристики через нуль.

2. Устройство для осуществления способа цо п.1, содержащее вибровозбудитель, датчик вибрации, связанный с обрабатываемой деталью и соединенный с фильтром и регистраторг отличающееся тем,,что оно дополнительно содержит датчик силы, второй фильтр и умножитель, причем датчик силы последовательно соединен через. второй фильтр с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом nepaoro фильтра, а выход — с регистратором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент C2IA Р 3741820, кл. 148-12.9 (с 21 д 1/04), 1973.

798185

Составитель A.Àáðîñèìîâ

Техред M. Табакович, Корректор В.Синицкая

РедаКтор A.Ñóäûí

Заказ 9953/31 Тираж б29 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4