КОМПЛЕКС ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ТОКАРНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ТОЧНОСТИ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована на предприятиях металлообрабатывающей промышленности при диагностике технологических систем на основе токарных станков по показателям точности обрабатываемых деталей.
Известно устройство для измерения траектории перемещения оси вращения шпинделя, установленного в подшипниковом узле, включающем упорный подшипник и фланец, содержащее регистрирующее устройство и два емкостных датчика, предназначенных для измерения радиального перемещения шпинделя при вращении и выполненных в виде полуколец, установленных над поверхностью шпинделя и расположенных под углом 90° друг к другу в плоскости перпендикулярной оси шпинделя, причем корпус датчика состоит из посадочной и измерительной частей, соединенных при помощи упругой части, причем посадочная часть корпуса датчиков закреплена на фланце шпиндельного подшипника и установлена до упора в подшипник шпинделя (Патент СССР №1301646; МПК B23Q 15/00; опубл.: 07.04.1987).
Данное устройство предназначено для встраивания в шпиндель станка и позволяет отслеживать биение шпинделя в одном сечении. К недостаткам следует отнести узкие технологические возможности не позволяющие отслеживать угловые перемещения оси шпинделя.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве ближайшего аналога является устройство диагностики токарных станков по параметрам точности, содержащее оправку, которая предназначена для установки на переднем конце шпинделя в процессе ее обработки по выбранным режимам резания, снабженное предназначенным для взаимодействия с задним концом шпинделя отсчетчиком угла его поворота, двумя парами датчиков перемещений, служащих для измерения радиального биения оправки в двух ее поперечных сечениях, а также микрометрической линейкой и связанной с ней дополнительной парой датчиков перемещения, предназначенных для измерения перемещения вершины резца в двух плоскостях, причем две пары датчиков и микрометрическая линейка предназначены для размещения на станине станка, а пара дополнительных датчиков - для закрепления на резцедержавке, причем в каждой из трех указанных пар датчики перемещения расположены под углом 90° относительно друг друга (Патент РФ №2123923; МПК B23Q 15/00, В23В 25/06; опубл.: 27.12.1998).
Устройство позволяет отслеживать перемещение резца относительно точно обработанной микрометрической линейки, а также положение мгновенного центра в процессе обработки получить геометрический образ обработанной детали. К недостаткам устройства следует отнести необходимость сложной модернизации станка, зачастую невозможную по условиям гарантии. Кроме этого вибрации в процессе обработки снижают точность измерений и качество диагностики.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель является улучшение качества диагностики за счет исключения влияния вибраций на процесс получения информации, а также за счет обеспечения возможности прослеживания системы измеренных показателей до и после обработки в единой системе координат.
Указанная задача решается тем, что комплекс для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей, содержащий оправку, снабженный отсчетчиком угла ее поворота, дополнительно содержит однокоординатный прибор для измерения высот (например, может быть использован высотомер Digimar 817 CLM [1], предназначенный для измерения высотных размеров в диапазоне от 0 до 600 мм с точностью 0,0001 мм; измерения выполняются методом контакта щупа и поверхности детали от плоского основания, как правило, от гранитной плиты. /Mahr Exactly. Каталог измерительного инструмента и приборов для линейно-угловых измерений. Германия: 2011, стр.42-44), соединенный с компьютером, а оправка базируется в установочном приспособлении, снабженном элементом ориентации, обеспечивающим единство начала системы координат при измерениях детали до и после обработки и комплектом установочных пластин для базирования измерительного прибора.
Оснащение комплекса для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей, содержащего оправку и снабженного отсчетчиком угла ее поворота, однокоординатным прибором для измерения высот, соединенного с компьютером в сочетании с базированием оправки в установочном приспособлении, снабженном элементом ориентации, обеспечивающим единство начала системы координат при измерениях детали до и после обработки и комплектом установочных пластин для базирования измерительного прибора в трех положениях, соответствующих измерениям в трех осевых сечениях, позволит исключить органические погрешности процесса обработки и получить показатели точности изделия до и после обработки в одной и той же системе координат. В свою очередь это дает возможность рассчитать систему диагностических признаков циклов базирования модулей технологической системы и сделать заключение об их состоянии и необходимости корректирующих действий (подналадка модулей, поднастройка режущего инструмента, выборка зазоров в сопряжениях и т.д).
Заявителю не известны комплексы для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей с указанной совокупностью признаков и заявляемая совокупность признаков не вытекает явным образом из существующего уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где
фиг.1 - Диагностический комплекс (общий вид);
фиг.2 - Вид А на фиг.1;
фиг.3 - Измерение детали до обработки;
фиг.4 - Вид Б на фиг.3.
Комплекс для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей содержит оправку 1, отсчетчик угла ее поворота 2 и однокоординатный прибор для измерения высот 3 соединенный с компьютером 4 (фиг.1). Оправка 1 базируется в установочном приспособлении 5, снабженном элементом ориентации 6, обеспечивающим единство начала системы координат при измерениях детали до обработки 8 и после обработки 9 и комплектом установочных пластин 7 для базирования измерительного прибора 3 в трех положениях соответствующих измерениям в трех осевых сечениях.
1
1
Порядок работы комплекса для диагностики токарной технологической системы по показателям точности обрабатываемых деталей выглядит следующим образом. Деталь 8 до обработки на операции устанавливают на оправку 1, ориентируя ее по необрабатываемым поверхностям (например, ребра жесткости) при помощи ориентирующего элемента 6. Оправку с деталью базируют в установочном приспособлении 5 и фиксируют в определенном положении при помощи отсчетчика угла поворота 2. На приспособление 5, посредством штифтов 10 устанавливают одну пластину 7 из комплекта (фиг.3). В угловые пазы 11 пластины 7 прижимают сферические опоры 12 прибора для измерения высот (фиг.2). При этом обеспечивается положение измерительного наконечника 13 в одной плоскости с осью детали (фиг.4). После чего, касаясь наконечником 13 цилиндрической поверхности (или иной поверхности вращения) детали, производят измерение высотных размеров точек в радиальном сечении с заранее выбранным угловым шагом. После измерения высотных размеров всех точек вдоль окружности на приспособление устанавливают другую пластину 7, длина L которой меньше предыдущей на величину l, и повторяют измерения для другого радиального сечения. Размер l определяется как половина продольного размера измеряемого участка детали. Выполнив измерения в трех сечениях, деталь 8 снимают с оправки и обрабатывают на станке согласно требованиям операционной карты. После чего обработанную деталь 9 повторно устанавливают на оправку 1, обеспечивая идентичность ее ориентации с положением детали до обработки 8, и проводят измерения высотных размеров в тех же точках. После выполнения всех измерений результаты передают на компьютер для математической обработки и вычисления системы диагностических показателей (табл.1), на основе анализа которых, делают заключение о состоянии модулей технологической системы и необходимости корректирующих действий.
Для примера рассмотрим диагностику токарного обрабатывающего центра Monforts RNC400 на операции наружного точения детали «Чашка дифференциала» автомобиля «КАМАЗ». В качестве измерительного прибора использован высотомер Digimar 817 CLM фирмы Mahr (Германия). Обеспечиваемая точность измерений - 0,001 мм. Измерение проводят в течение наладочного цикла. Диагностические показатели точности рассчитываются для результатов измерений выполненных в течение различных циклов (наладочный, настроечный). Отклонение от круглости в течение наладочного цикла говорит о биении шпиндельного узла. Корректирующим действием при этом будет выборка зазоров в подшипниках шпиндельного узла.
Таблица
Система диагностических показателей точности детали «Чашка дифференциала» (токарная операция)
Диагностический показатель точности
Технологическая составляющая
Модуль технологической системы
Причина отклонений
Координаты положения оси обрабатываемого цилиндрического элемента
Отклонение координат положения оси обработанного цилиндрического элемента от опорного
Станочная оснастка (кулачки)
Несоосность оси вращения и оси зажимных кулачков
Радиус обрабатываемого цилиндрического элемента
Отклонение радиуса прилегающего цилиндра обрабатываемого элемента от настроечного значения
Инструментальная оснастка Станочная оснастка
Нежесткость в сопряжениях
Изменение радиуса обрабатываемого цилиндрического элемента за период стойкости инструмента
Отклонение радиуса прилегающего цилиндра обрабатываемого элемента от значения в начале периода стойкости инструмента
Режущий инструмент
Износ формообразующей части инструмента
Отклонение от круглости обрабатываемого цилиндрического элемента
Отклонение поперечного профиля рабочего цилиндрического элемента от прилегающей окружности
Шпиндельный узел
Радиальное биение шпиндельного узла