Контроль размеров заготовок, целостности режущего инструмента и положения деталей на рабочих позициях

Контроль размеров заготовок. Основ­ные параметры заготовок проверяют, как правило, в заготовительных це­хах. Однако в тех случаях, когда чрезмерные колебания размеров заго­товок, поступающих на АЛ, могут привести к повреждению механизмов и узлов АЛ, в начале АЛ следует устанавливать проходной габаритный шаблон, копирующий контур попе­речного сечения заготовки с учетом максимально допустимых размеров и отклонений расположения поверхно­стей. Оператор устанавливает заго­товки на загрузочный транспортер-накопитель, который перемещает их через шаблон. Прошедшие через шаб­лон заготовки захватываются конвейе­ром и подаются на первую рабочую позицию АЛ. Не прошедшие сквозь шаблон заготовки должны автомати­чески удаляться с помощью выталки­вателя или другого подобного устрой­ства.

В тех случаях, когда базирование детали на первых позициях АЛ про­изводят по литым внутренним поверх­ностям, а также при наличии полостей, в которые на АЛ в дальнейшем должны, например, вводиться кронштейны с про­межуточными опорами для борштанг, следует устанавливать устройства для контроля размеров и расположения указанных литых полостей. Контроль­ное устройство может быть выполнено таким образом, что деталь вначале базируется по литым отверстиям или выемкам конусными или разжимными оправками, а потом с помощью выд­вижных штырей проверяются размеры и точность расположения этих отвер­стий относительно наружного контура детали.

Контроль целостности режущих инструментов. На АЛ должен прово­диться контроль целостности стержне­вых инструментов за исключением слу­чаев, когда (для всех инструментов, кроме метчиков): а) число инструмен­тов, установленных в шпиндельной коробке, не более десяти; б) диаметр инструмента равен или свыше 14 мм; в) стойкость инструмента свыше 150 мин; г) длина инструмента равна или меньше трех диаметров; д) нет последующей обработки этого отвер­стия; е) нет особых условий обработки (сверление пересекающихся отверстий, вход инструмента со стороны необ­работанной поверхности, выход ин­струмента со стороны косой поверх­ности и т. п.).

Для метчиков эти условия следую­щие: а) число метчиков, установлен­ных в шпиндельной коробке, не более десяти; б) [размер метчиков М14 и более; в) стойкость метчиков свыше 150 мин. Если хотя бы одно из ука­занных условий отсутствует, целост­ность инструмента необходимо кон­тролировать. Контроль может быть косвенным (путем проверки наличия и глубины обработанных отверстий с помощью щупов) или непосредствен­ным (с помощью пневматических дат­чиков или механического ощупыва­ния вершины инструмента в исходном положении).

Метод контроля стержневого инстру­мента можно выбирать по табл. 3:

Табл.3

Контрольную позицию со щупами следует размещать непосредственно за позицией, на которой работают проверяемые инструменты. После кон­трольной позиции должна быть холо­стая позиция, чтобы можно было уда­лить бракованную деталь. Если на двух последовательно расположенных станках обрабатываются отверстия с одной стороны, причем на втором станке обрабатываются другие отверстия, то щупы могут быть расположены только после второго станка, что дает воз­можность уменьшить число контроль­ных позиций. Если непосредственно после станка расположен вытряхиватель стружки, щупы целесообразно расположить после вытряхивателя.

Схема контрольного устройства со щупами показана на рис. 51.Устрой­ство смонтировано на плите, закреп­ленной на платформе подвижного сто­ла, приводимого гидроцилиндром. В корпусе устройства размещены плун­жеры со щупами, число, размеры и расположение которых соответствуют контролируемым отверстиям. Щуп при упоре в деталь действует через плун­жер на общую плавающую пластину. При этом пластина, поджимаемая пру­жинами растяжения, смещается, рас­тягивая пружины, а рычаг освобож­дает микропереключатель, дающий команду на останов АЛ. Наличие ин­дивидуальных плунжеров способ­ствует снижению усилий на щупе, необходимых для срабатывания кон­трольного устройства, благодаря чему уменьшается опасность повреждения щупов даже сравнительно малого диа­метра. Для проверки отверстий диа­метром 5—7,5 мм следует применять щупы диаметром 4 мм, для отверстий диаметром 8—10 мм — щупы диаме­тром 6 мм, для отверстий диаметром 11—17 мм — щупы диаметром 8 мм.

В тех случаях, когда проверяемые отверстия расположены компактно и шаг транспортирования невелик, кон­трольное устройство со щупами может быть выполнено без индивидуального привода (рис. 52). В этом случае кор­пус 1 контрольного устройства закреп­лен на опорной плите 2, установлен­ной вместо боковой крышки шпин­дельной коробки 3. При перемещении силового стола 4 со шпиндельной ко­робкой вниз щупы 5 входят в прове­ряемые отверстия детали 6 на сосед­ней позиции. При такой компоновке упрощается управление благодаря от­сутствию отдельного привода, но мо­жет быть затруднен доступ к шпин­дельным узлам и режущим инстру­ментам. Однако в данном случае такая компоновка станка целесообразна, так как станок односторонний и рабочая зона станка открыта.

В тех случаях, когда время цикла работы какого-либо силового стола значительно меньше времени цикла работы АЛ (например, при нарезании резьбы в коротких отверстиях), щупы можно устанавливать непосредственно на шпиндельной коробке 5 (рис.53). После окончания обработки силовой стол возвращается в исходное поло­жение, а качающийся цилиндр / устанавливает откидное контрольное устройство 2 со щупами в рабочее положение. Затем силовой стол пере­мещается вперед до тех пор, пока щупы не войдут в обработанные от­верстия в детали 3 на заданную глу­бину. Такая компоновка контрольного устройства позволяет сэконо­мить рабочую позицию и предотвра­тить дальнейший брак из-за поломки инструмента. Возможна также работа контрольного устройства дважды в те­чение цикла, например до нарезания резьбы для проверки целостности сверл, установленных, на предыдущей позиции, и после нарезания резьбы для проверки целостности метчиков 4. Независимо от применяемой конструкции щупов с целью обеспечения правильного положения детали на контрольной позиции необходима фик­сация детали аналогично тому, как это делается в приспособлениях стан­ков. При этом зажим детали в боль­шинстве случаев не требуется, доста­точно установки ограничителей, предотвращающих смещение детали при вводе фиксаторов.

Поскольку причиной поломки по­следующих режущих инструментов мо­жет явиться не только поломка преды­дущих, но и скопление стружки в глу­хих отверстиях, стружку необходимо удалять перед контролем отверстий. При горизонтальном расположении глухих отверстий стружку удаляют путем: а) выдерживания силового узла на жестком упоре с вращающимися сверлами, по винтовым канавкам ко­торых отводится стружка; б) выду­вания стружки из отверстий при вво­де в них щупов; в) вымывания стружки СОЖ (на АЛ, работающих с охлаж­дением инструмента). При проверке отверстий в стальных деталях, а также глубоких отверстий в деталях из лю­бых материалов следует производить двукратный подвод каретки контроль­ного устройства со щупами с целью лучшего выдувания стружки.

При вертикальном расположении глухих отверстий стружку удаляют с помощью вытряхивателя или путем отсоса (или сочетания обдувания с от­сосом в отдельной закрытой камере).

Непосредственный контроль целост­ности инструмента может проводиться с помощью пневматических датчиков (рис.54). Устройство для контроля целостности инструмента имеет эжек­тор, пороговое устройство и пнев­матический датчик-скобу. Устройство получает питание от блока фильтра со стабилизатором мод. 337. Из вы­ходного сопла эжектора 2 воздух по­падает в сопло-излучатель 4, а из блока фильтра со стабилизатором че­рез дроссель 3 в излучатель 7. При на­личии между излучателями инстру­мента 6 в камере эжектора 2 создается отрицательное давление, и пороговое устройство 8 не срабатывает. При отсутствии (поломке) инструмента встречные струи из излучателей вы­зывают повышение давления в камере эжектора, и пороговое устройство сра­батывает. При этом включается микро­переключатель Л дающий команду на останов АЛ. Скоба 5 может быть применена для контроля инструмента диаметром 3—18 мм.

Контроль с помощью пневматиче­ских датчиков дает возможность сок­ратить до минимума число деталей, забракованных из-за поломки режу­щего инструмента, вследствие того, что контроль осуществляется непо­средственно на рабочей позиции. В не­которых случаях это позволяет также сократить общую длину АЛ. Пнев­матические датчики облегчают нахож­дение поломанного инструмента, что сокращает простои АЛ. Однако они довольно дороги и не сигнализируют о скоплении стружки в обрабатывае­мых отверстиях, что заставляет при­нимать меры, гарантирующие ее уда­ление.

В частных случаях, когда режущие инструменты расположены в одну линию по горизонтали, на АЛ применяют непосредственный контроль целост­ности инструментов путем механиче­ского ощупывания вершины инстру­мента в исходном положении с помощью подпружиненных флажков, установ­ленных на поворотном валике.

Контроль положения деталей на ра­бочих позициях. При чистовой обра­ботке отверстий 6-го и 7-го квалитетов и поверхностей, связанных жесткими допусками с базами, в случае, если детали перемещаются транспортером-перекладчиком или поджимаются в приспособлении кверху (независимо от способа перемещения), контроли­руют правильность положения дета­лей на рабочих позициях. Перед конт­ролем необходимо обдувать базовые планки сжатым воздухом, обмывать планки и обрабатываемые детали струя­ми СОЖ. очищать плоскую поверх­ность обрабатываемой детали капро­новыми щетками, закрепленными на входе в приспособление, или прини­мать другие меры для очистки баз от стружки и грязи. Во избежание вы­дачи ложных сигналов эти станки необходимо также оснащать устрой­ствами контроля наличия детали на позиции (рис.55).

После фиксации и зажима обраба­тываемой детали 5 в приспособлении база детали прилегает к базовой план­ке. В базовой планке расположено сопло 3, которое соединено с команд­ным блоком, состоящим из эжектора 1, распределителя 2 тонкой настройки с ручным управлением и порогового элемента 4, схема которого была по-• казана на рис. 5. С помощью распре­делителя тонкой настройки зазор меж­ду деталью и базовой планкой, при котором срабатывает пороговое устрой­ство, может быть принят равным 20 мкм. Если зазор превышает эту величину, то подается соответствую­щая команда и зажигается сигнальная лампа.

Контрольные устройства на автоматических линиях

Внедрение активного контроля деталей, обрабатываемых на по­точных и автоматических линиях в механических цехах машино­строительных заводов, повышает качество изготовляемых деталей, снижает трудоемкость и стоимость изготовления деталей, процент брака, освобождает рабочего от необходимости контролировать размеры обрабатываемых деталей и позволяет применять много­станочное обслуживание. Следовательно, повышение производи­тельности труда рабочих станочников зависит от внедрения актив­ного контроля деталей, обрабатываемых на станках. Внедрение активного контроля деталей также повышает точность заданных размеров путем компенсации погрешностей, вызываемых упругими деформациями технологической системы СПИД и износом режу­щего инструмента.

В машиностроении применяют два метода контроля деталей: впроцессе обработки — активный и послеоперационный — пассив­ный контроль. Контроль деталей, выполняемый в процессе их об­работки на станке специальными измерительными устройствами, является активным, т. е. контролем, управляющим технологическим процессом обработки деталей. Контроль деталей после их обработ­ки на станке с помощью предельных калибров или контрольных по­луавтоматов и автоматов является пассивным контролем. По назна­чению средства активного контроля делят на четыре группы: 1) устройства, контролирующие размеры детали непосредственно в про­цессе их обработки на станке; 2) подналадчики; 3) блокирующие устройства; 4) измерительные устройства, контролирующие детали перед обработкой.

Устройства, контролирующие размеры деталей и положение ре­жущей кромки инструмента непосредственно в процессе обработки детали и через цепь обратной связи, подают команду на прекраще­ние обработки при достижении заданных размеров деталей.

Подналадчики — это измерительные приборы, которые через цепь обратной связи производят подналадку станка или измери­тельного устройства, управляющего работой станка, когда контро­лируемый размер детали выходит за пределы допуска.

Блокирующие устройства контролируют детали непосредствен­но после их обработки на станке. Если размеры деталей выходят за пределы допуска, то блокировочное устройство подает команду на прекращение обработки деталей на станке или линии

Измерительные устройства, контролирующие детали перед об­работкой на станках-автоматических линий, применяют для пре­дупреждения поломки станка или инструмента при поступлении бра­кованной детали с предыдущей операции или детали, имеющей га­баритные размеры больше допустимых, и т. д.

Принципиальные структурные схе­мы автоматических измерительных систем.Измерительной системой назы­вают совокупность средств измерения, (мер, измерительных приборов) и вспо­могательных устройств, предназначен­ных для выработки сигналов о резуль­татах измерений в форме: удобной для автоматической обработки, пере­дачи и использования в автоматичес­ких системах управления. Автомати­ческие системы в зависимости от вы­полняемой функции разделяют на сис­темы автоматического контроля, авто­матического управления и автоматиче­ского регулирования технологического процесса. Эти системы являются слож­ными устройствами, состоящими из ме­ханических, гидравлических, электри­ческих и других звеньев системы.

Все звенья, входящие в автомати­ческую систему, по выполняемым ими функциям можно разделить на типо­вые функциональные элементы. Тогда системы можно представить в виде функциональных структурных схем (рис.56). Элемент В цепи принимает измерительный сигнал от объекта кон­троля ОК и реагирует на изменение измеряемой величины (рис.56).

Воспринимающими элементами из­ мерительных систем, контролирующих

размеры деталей, являются измерительные стержни, измеритель­ные губки, рычаги и т. д. Задающий элемент 3 служит для уста­новки значения величины, характеризующий управляемый процесс и ее воздействия на управляемый процесс. Задающими элементами автоматических измерительных систем являются регулировочные винты неподвижных контактов преобразователей, определяющие продольные размеры контролируемых деталей.

Элемент сравнения С сравнивает величины воздействия, полу­ченные от воспринимающего и задающего элементов, и передает сигнал на преобразующий элемент. Преобразующий элемент П осуществляет преобразование воздействия (сигнала), полученного от элемента сравнения, из одного вида энергии в другой и передает его на измерительный Из и исполнительный И элементы. Преобра­зующим элементом системы является электрическая цепь датчика, подающая сигнал о достижении обрабатываемой деталью заданного размера. Измерительный элемент воспринимает преобразованные воздействия контролируемого объекта и фиксирует числовые зна­чения изменений контролируемой величины на регистрирующем или цифровом отсчетном устройстве. Исполнительный элемент воздей­ствует на рабочие органы управляемого объекта, осуществляя ко­нечное преобразование энергии, получаемой от преобразующего элемента. Например, электромагнит преобразует электрическую энергию в механическую и переключает золотники гидравлической системы, управляющей рабочим органом станка РОС (рис. 56,6).

Автоматические средства пассивного контроля подразделяют на контрольные автоматы, производящие автоматический контроль и сортировку деталей на годные и брак, и контрольно-сортировоч­ные автоматы, которые сортируют обрабатываемые детали на год­ные и брак, а также производят сортировку годных деталей по раз­мерам на несколько групп.

На рис. 56, а показана функциональная структурная схема конт­рольного и контрольно-сортировочного автомата без обратной связи. Обратной связью называется дополнительная связь, направленная от выхода к входу процесса.

Системы активного автоматического контроля в процессе обра­ботки детали управляют технологическим процессом. Они контро­лируют размер обрабатываемой детали и в зависимости от его ве­личины путем передачи воздействий от исполнительного элемента на рабочий орган станка переключают режимы резания или пре­кращают обработку детали. Функциональная структурная схема системы активного контроля в процессе обработки детали имеет разомкнутую цепь воздействия (рис. 56,6), так как регулирование системы на заданный размер детали производится наладчиком. Рабочий орган станка РОС работает от внешних воздействий программного устройства Пр.

Система активного контроля деталей с автоматической подналадкой станка (рис.56, в) сама производит регулирование процес­са обработки деталей.

Контролируя заданный размер обрабатываемых деталей в за­висимости от его величины при необходимости путем передачи воз­действий от исполнительного элемента на корректирующий блок КБ производится подналадка станка для получения заданного раз­мера обрабатываемых деталей. Функциональная структурная схема такой системы имеет замкнутую цепь воздействий с обратной связью и является схемой простой системы автоматического регули­рования процесса по отклонению размера обрабатываемых деталей (рис. 56, в). Выходная (регулируемая) величина воздействует

на воспринимающий элемент В, передающий ее на элемент сравне­ния С, где она сравнивается С заданной величиной х₀ и определя­ется величина отклонения . Последняя через преобразователь П и исполнительный элемент И передается на вход процесса, где в корректирующем блоке КБ производится сложение или вычитание величины , заданной программой на входе, с величиной отклонения . Регулирующая величина (подналадочный импульс) подается на рабочий орган станка.