Управление точностью процесса обработки заготовок по входным данным

Наибольшее влияние на поле рассеяния размеров заготовок оказывает изменение таких входных данных, как размеры припуска и твердость материала заготовки, обусловливающих соответственное возрастание диапазона изменения усилий резания и вызываемых ими упругих отжатий, а следовательно, и поля рассеяния размеров обработанных заготовок.

Проще всего уменьшить поле рассеяния путем непосредственного измерения размеров и твердости заготовок с последующей сортировкой их на группы и внесением необходимых поправок в размер статической настройки станка, учитывающих различие упругих отжатий технологической системы при обработки заготовок разных групп.

Большим недостатком этого метода, ограничивающим его практическое применение, является его трудоемкость и организационная сложность.

Методы адаптивного управления точностью обработки основаны на принципе компенсации упругих отжатий в технологической системе, вызванных колебаниями припуска и твердости заготовки, упругими перемещениями элементов системы в противоположном направлении.

В своих трудах проф. Б. С. Балакшин указывает, что важным преимуществом использования подачи в качестве параметра управления силой резания является возможность создания очень тонкого и чувствительного механизма управления упругими перемещениями технологической системы, не имеющего никаких скачков. Действительно, поскольку поправка вносится за счет самих упругих перемещений технологической системы, никаких относительных перемещений узлов станка не требуется. При этом размер статической настройки сохраняется неизменным в течение всего времени обработки заготовок между двумя поднастройками, необходимыми для компенсации размерного износа режущего инструмента и осуществляемыми с помощью механизма активного контроля или вручную.

Управление подачей может осуществляться рабочим вручную или с помощью системы автоматического регулирования. Подача может изменяться дискретно или непрерывно и автоматически. При ручном изменении подачи рабочий наблюдает за отклонениями стрелки прибора и вносит требуемые изменения в величину подачи до тех пор, пока стрелка прибора не возвратится в исходное положение. При автоматическом регулировании подачи эти функции выполняет САР (система автоматического регулирования). В этих случаях при обработке заготовки с чрезмерно большой величиной припуска и твердости рабочий или САР соответственно уменьшают величину подачи, а при обработке следующей заготовки с меньшей величиной припуска на обработку— увеличивают ее.

УПРАВЛЕНИЕ УПРУГИМИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМИ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ

СИСТЕМАТИЧЕСКИХ И ПЕРЕМЕННЫХ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ, ВЫЗЫВАЮЩИХ ПОГРЕШНОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ЗАГОТОВОК

Регулирование подачи в процессе обработки заготовок дает возможность не только уменьшить поле рассеяния размеров обработанных заготовок, но и повысить точность их геометрической формы. При обработке заготовок на шлифовальных и токарных станках по мере продвижения инструмента вдоль обрабатываемой заготовки жесткость технологической системы не остается постоянной в связи с различной податливостью самой обрабатываемой заготовки по ее длине. Соответственно меняются по длине заготовки упругие отжатая системы и величина обработанного диаметра, вследствие чего нарушается правильность геометрической формы обработанной заготовки. Для получения правильной геометрической формы обработанной заготовки необходимо компенсировать не только колебания силы резания, вызванные непостоянством припуска и твердости заготовки, но и упругие отжатия по ее длине, связанные с изменением податливости технологической системы. Для обеспечения точности геометрической формы по длине заготовки требуется создать дополнительное устройство, изменяющее силу резания по длине обработки по определенной программе соответственно колебанию жесткости технологической системы. Изменение силы резания и в этом случае удобно осуществить за счет соответствующего регулирования продольной подачи На станках с ЧПУ подобные изменения подачи по длине обрабатываемой заготовки должны быть предварительно внесены в управляющую программу.

Управление упругими перемещениями путем изменения продольной подачи позволяет:

1) существенно повысить точность обрабатываемых заготовок и других показателей качества за счет уменьшения поля рассеяния, порождаемого совокупным действием факторов, являющихся случайными при обычной обработке; повышение точности обработанных заготовок при этом тем больше, чем выше удельное влияние поля рассеяния, создаваемого совокупным действием случайных факторов, в поле допуска, установленного на соответствующий параметр точности заготовки;

2) увеличить штучную производительность подавляющего большинства технологических систем; рост производительности обработки достигается за счет применения наивысших режимов резания, допускаемых технологической системой при заданной точности и реально существующих колебаниях твердости и размеров исходной заготовки и жесткости системы по длине обработки, а также за счет прохождения режущим инструментом холостых ходов и участков обработки с минимальным припуском при максимальной подаче;

3) использовать чрезвычайно тонкий и чувствительный механизм регулирования технологической системы, работающей без скачков, с сохранением постоянного размера статической настройки;

4) обеспечить обработку заготовок с равномерной нагрузкой технологической системы, что способствует более экономичному использованию системы и режущего инструмента, повышает долговечность работы системы и снижает затраты на режущий инструмент.

К недостаткам метода управления упругими перемещениями технологической системы следует отнести влияние изменения продольной подачи на шероховатость обработанной поверхности. Известно, что при увеличении продольной подачи шероховатость обрабатываемой поверхности возрастает, поэтому при колебаниях продольной подачи (при ее регулировании с целью компенсации изменения усилия резания) шероховатость поверхности становится неоднородной. Следует, однако, заметить, что во многих случаях обработки этот недостаток не является существенным, так как наиболее ответственные детали, для служебных свойств которых важно постоянство шероховатости поверхности, после обычных получистовых и чистовых операций проходят более тонкую доводочную обработку.

Системы автоматического управления точности обработки нашли применение в ряде конструкций станков, выпускаемых отечественной промышленностью. Вместе с тем следует отметить, что, несмотря на большие достоинства систем адаптивного управления, имеется ряд факторов, ограничивающих их использование. К ним относятся рост стоимости станков, оснащаемых этими системами; усложнение и удорожание их наладки, обслуживания и ремонта. В случаях многоинструментальной обработки системы адаптивного управления в значительной мере теряют свои преимущества.