Алмазное хонингование глубоких отверстий

КОНТРОЛЬ РАЗМЕРОВ И ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ОТВЕРСТИЙ

Средства пассивного контроля отверстий. На рис. 39 приведена схема специального устройства для измере­ния диаметров глубоких отверстий [5]. Оно состоит из

сборного корпуса 4 с центрирующим мостиком, выполненным в виде под­пружиненных плоскими пружинами 17 планок 16. В корпусе смонтировано несколько измерительных узлов, каждый из кото­рых имеет регулируемые измерительные наконеч­ники 10, установленные подвижно в плоскости, перпендикулярной про­дольной оси корпуса. Их радиальное перемещение ограничивается планками 11. Разжимные конусы

Рис. 39. Устройство для изме-
рения диаметров глубокого от-
верстия

14 свободно сидят на подвижном стержне 3 и поджи­маются к наконечникам 10 пружинами 13, опирающи­мися на шайбы 12, жестко связанные со стержнем. В корпусе параллельно оси стержня установлены две тяги 5 и 9, которые поджимаются в противоположных направлениях пружинами 1 и 15. Тяги снабжены эле­ментами, выполненными в виде пазов, которые взаимо­действуют с буртиками разжимных конусов. Число па­зов соответствует числу измерительных узлов. Пружина 8 служит для перемещения стержня 3 в рабочее положение. Торцы тяг связаны с двумя отсчетными индика­торами 6 и 7, из которых один показывает максималь­ное, а другой минимальное значение диаметра всех измеряемых сечений отверстия в детали 2.

Устройство работает следующим образом. В исход­ном положении стержень 3 принудительно поднят вверх, шайбы 12 удерживают конусы в верхнем положении и наконечники утоплены. Для осуществления измерения освобождают стержень 3, который под действием пру­жины 5 перемещает шайбы 12. Под действием пружин 13 перемещается конус и раздвигаются измерительные наконечники до соприкосновения с контролируемой по­верхностью. При этом разжимной конус, переместив­шийся на максимальную величину, нижним торцом своего буртика перемещает тягу 5, и индикатор 6 по­казывает максимальное значение диаметра. Разжимной конус, переместившийся на минимальную величину, верхним торцом своего буртика ограничивает перемеще­ние тяги 9, и индикатор 7 показывает минимальное значение диаметра. Торцы буртиков остальных разжим­ных конусов с тягами не взаимодействуют.

Данное устройство в отличие от известных позволяет измерять максимальные и минимальные значения диа­метров по всей длине в заданных сечениях без переус­тановок измерительного устройства.

Контроль размера диаметра отверстия, овальности и конусности длинномерных деталей типа труб произво­дится пневматическим калибром, представленным на рис. 40. Калибр состоит из корпуса 7, в котором за­прессованы два жиклера 2 с сообщающимися отвер­стиями. Воздух из подающей системы через стабили­
затор давления поступает в пневматический электро- контактный датчик, а затем через резиновый шланг 3 к отверстиям жиклеров калибра. Процесс контроля осу-

Рис. 41. Пневматическая разжимная скалка для из­мерения изогнутости канала в трубных изделиях

ществляется путем измерения изменения расхода воз­духа, выходящего из жиклеров. Контроль диаметра заготовки из трубы проводится путем протягивания ка­либра по всей длине отверстия заготовки в одной плос­кости.

Для контроля овальности измерения производят в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. В зависи­мости от размера и геометрии отверстия изменяется расстояние от внутренней поверхности отверстия заго­товки до поверхности жиклера, что вызывает изменение расхода воздуха, которое фиксируется пневматическим датчиком. Для настройки датчика предусмотрены два калибра-кольца с внутренним диаметром, равным ми­нимально и максимально допускамой величине контро­лируемого диаметра заготовки из трубы.

Контроль изогнутости заготовки из трубы осуществ­ляется пневматической разжимной скалкой (рис. 41). Она состоит из верхней 2 и нижней 7 планок, которые перемещаются относительно друг друга по направляю­щим цилиндрам 4, запрессованным в тело нижней план­ки. Для полного прилегания поверхностей нижней и верхней планок и поверхности контролируемого отвер­стия в полостях направляющих цилиндров предусмот­рены пружины 5. Для ограничения хода верхней планки относительно нижней служит специальный винт 6. В центре верхней планки установлен регулировочный винт 9, который конусом входит в отверстие жиклера <3, запрессованного в корпус нижней планки. Отверстие жиклера соединяется с медной трубкой 3, через кото­рую подается воздух.

Процесс контроля осуществляется путем определе­ния изменения расхода воздуха, который зависит от степени перекрытия отверстия жиклера конусом регули­ровочного винта. Настройка разжимной скалки осу­ществляется калибрами-кольцами и регулировочным винтом. В процессе контроля разжимная скалка протя­гивается по внутренней поверхности контролируемого отверстия и в зависимости от изогнутости оси отверстия скалка сжимается или раздвигается, что вызывает из­менение расхода воздуха, выходящего из жиклера. Из­менение расхода воздуха фиксируется шкальным пнев­матическим электроконтактным датчиком, соединенным с раздвижной скалкой резиновым шлангом 1. Воздух поступает в датчик через стабилизатор давления.

Для более точного определения характера и формы кривизны канала заготовки из трубы раздвижные скалки изготовлены трех длин 150, 450 и 600 мм. При контроле заготовки раздвижные скалки последователь­но протягивают по отверстию, и полученные размеры позволяют определить форму и величину кривизны по всей длине.

Устройство для активного контроля глубоких отвер­стий при хонинговании должно обеспечить измерение возможно большего числа геометрических параметров втулки в процессе хонингования. Надежность в работе и простота обслуживания должны позволять применять это устройство в цеховых условиях.

Внедрение селективного способа сборки глубинных насосов с использованием ЭЦВМ потребовало резуль­татов измерения в цифровой форме.

Конструктивно устройство активного контроля со­стоит из двух узлов: датчика, размещенного на хонин­говальной головке, и вторичного измерительного при­бора, представляющего собой измеритель частоты с цифровым выходом.

Для упрощения схемы устройства и конструкции хо­нинговальной головки, учитывая высокую износостой­кость алмазных брусков, применяемых в качестве изме­рительных наконечников, был вы­бран контактный метод измере­ния (рис. 42). При данном мето­де размер обрабатываемого от­верстия определяется положени­ем конуса /, разжимающего ко­лодки 2 с закрепленными на них алмазными брусками 3. Торец ко­нуса касается подпружиненного толкателя 4 сердечника 5 индук­тивного датчика 6, закрепленного в нижней части хонинговальной головки.

С изменением диаметра обра­батываемого отверстия изменяет­ся положение конуса, разжимаю­щего бруски, и сердечнику дат­чика сообщается перемещение, изменяющее его индук­тивность. Это изменение индуктивности измеряется вто­ричным устройством.

Электрическая связь между датчиком, расположен­ным на вращающейся хонинговальной головке, и вто­ричным устройством осуществляется через ртутный токосъемник.

Дискретное устройство, разработанное во ВНИИ- ПТнефтемаше, позволяет автоматически производить следующие операции: измерение внутреннего диаметра втулки и ее конусности, выбор размерной группы, к ко­торой будет отнесена втулка после обработки, и оста­новка станка при достижении заданного размера.

В основу устройства положен способ преобразования параметра датчика (емкости или индуктивности) в час­тоту. Две половины дифференциального (например, ин­дуктивного) датчика поочередно подключаются к гене­ратору. Время Т включенного состояния ключей опре­деляется генератором. При неравновесном состоянии дифференциального датчика индуктивность одной поло­вины уменьшается и равна L—AL, а индуктивность вто­рой половины равна L + AL. При поочередном подклю­чении их к генератору частота последнего будет равна в первом случае f+Af, во втором f—Af, и число им­

пульсов, проходящих в течение промежутков времени Т ni = T(f+&f); п₂ = Т (f—А/).

Если на реверсивном счетчике произвести подсчет числа импульсов П\ и вычесть из него число импульсов, равное п₂, то на счетчике останется число импульсов n = tii—n₂=2TAf.

Основным преимуществом способа является (при ли­нейности функции преобразования) независимость пока­заний счетчика от значения начальной частоты гене­ратора.

Измерение внутреннего диаметра втулки и конусно­сти, определяемой сравнением результатов двух изме­рений диаметра на концах втулки, не представляет осо­бых технических трудностей. При определении оваль­ности следует учесть следующее: произвольное расположение осей эллипса в плоскости измерения поз­воляет измерить овальность специальным датчиком, ре­гистрирующим экстремальные значения входной вели­чины (в данном случае максимальное и минимальное значение диаметра), или же получить значения этой ха­рактеристики, проведя за один оборот хонинговальной головки большое количество измерений с последующей обработкой результатов. Подобное усложнение схемы себя не оправдывает, поэтому в разработанном устрой­стве производится не измерение, а учет овальности.

Бели форма внутренней поверхности втулки соответ­ствует форме правильного цилиндра, то полученная информация при единичном измерении находится в пре­делах точности устройства, соответствует действитель­ному значению диаметра и зависит от точки измерения на поверхности втулки.

Возникающая в случае овальности неопределенность начала времени измерения относительно осей эллипса приводит к тому, что информация, полученная при еди­ничном измерении, может включать все возможные зна­чения диаметров эллипса от максимального до мини­мального. Сказанное справедливо для времени изме­рения Г, много меньшего времени одного оборота хо­нинговальной головки. Чтобы исключить получаемую неопределенность и уменьшить погрешность контроля при овальных втулках, время измерения Т принято равным времени одного оборота хонинговальной голов­ки. Информация, полученная при этом, определяет сред­нее значение диаметра втулки.

Структурная схема разработанного устройства при­ведена на рис. 43. Работу схемы удобнее рассмотреть с момента, когда хонинговальная головка находится в одном из крайних положений, например в верхнем.

В этом случае с блока определения верхнего положе­ния 11 хонинговальной головки подается импульс, уста­навливающий счетчик в исходное положение. При этом с дешифратора 10 на схему совпадений 8 подается сиг­нал, разрешающий прохождение импульсов с генерато­ра 7, определяющего время измерения Г, на счетчик 9.

Первым импульсом генератора 7 осуществляется подключение к генератору 5 через ключ 3 половины дифференциального датчика 2. Генерируемые генерато­ром импульсы, число которых ni = 7(f + Af), определя­ются индуктивностью обмотки U записываются через усилитель 6, схему совпадения 16 и усилитель 20 в ре­версивный счетчик 22. Режим работы реверсивного счетчика определяется триггером знака 21, который уп­равляется сигналами с дешифратора 10. Второй им­пульс с генератора 7 устанавливает триггер 21 в поло­жение «Вычитание» и подключает вторую половину дифференциального датчика 2 через ключ 4 к генера­тору 5. Вторая серия импульсов с числом n₂ = T(f—Af) подается на реверсивный счетчик, вычитается из ра­нее записанного числа импульсов п\. В результате на счетчике остается число импульсов n = 2TAf.

Третий импульс генератора запрещает работу схе­мы определений 8, и через усилитель 28 с дешифратора 23 подается разрешающий сигнал. Появляющийся на одном из выходов дешифратора сигнал, определяемый числом, записанным в реверсивном счетчике, поступает в релейный блок 24 и запоминается.

При установлении хонинговальной головки в ниж­нее положение цикл работы повторяется. В этом случае сигналы с генератора 5 на реверсивный счетчик 22 будут проходить по цепи усилитель 6, схема совпадений 17 и усилитель 20. Однако в релейном блоке будут хра­ниться не два числа, а больше, что будет соответство­вать большему измеренному диаметру втулки. По это­му большему числу и происходит выбор ближайшей размерной группы, к которой будет отнесена втулка в конце обработки.

Затем циклы измерения продолжаются до тех пор, пока в одном нижнем или верхнем положении размер внутреннего диаметра втулки не совпадет с выбранным размером. В этом -случае с релейного блока 24 подается сигнал на схему подсчета числа совпадений 25, сигна­лизирующий о том, что, например, в верхнем конце втулки значение внутреннего диаметра совпадает с вы­бранными. При этом сигнал со схемы 25 поступает на триггер 15 через схему совпадений 14, на которой име­ется сигнал с блока 11, и запрещает работу схемы совпадений 16. В последующем прохождение сигналов будет возможным только в нижнем положении хонин­говальной головки, там, где внутренний диаметр еще не совпадает с выбранным. Когда размер диаметра в нижней части также совпадает с выбранным, сигнал со схемы подсчета числа совпадений поступит на вы­ходной блок, произведет останов станка и выключит цифровое табло, указывающее номер группы, к которой относится обработанная втулка.

Экономический эффект от применения тех или иных устройств для контроля размеров деталей в процессе обработки определяется следующими факторами: умень­шением брака при выполнении точных операций; по­вышением производительности труда; возможностью многостаночного обслуживания; экономией электро­энергии; уменьшением числа контролеров; увеличением точности обработки деталей; уменьшением себестоимо­сти выпускаемой продукции.