Идентификация обобщенной характеристики замкнутой технологической системы круглого врезного шлифования
, канд. техн. наук, доцент;
, канд. техн. наук, доцент;
, канд. техн. наук;
К.C. Кисиленко,
Сумский государственный университет, г. Сумы
Существующие нормативы [1] для технического нормирования работ на круглошлифовальных станках с программным управлением предлагают выбор режимов резания и расчет основного времени для
2-ступенчатого рабочего цикла шлифования. Для условий круглого врезного шлифования рассматриваются шлифование на черновой подаче (врезание) и шлифование на чистовой подаче (выхаживание). И здесь неоднозначным и сложным является определение податливости технологической системы (Т-системы), в результате чего переходные процессы рабочего цикла, связанные с изменением скорости врезной подачи, изменением скорости вращения заготовки из-за сложности расчетов не нормируются. В итоге существующие нормативные материалы учитывают в основном возможности действующего, но не проектируемого сегодня оборудования, а значит и эффективность использования современного оборудования снижается.
В работах [2, 3] предложена математическая модель расчета фактического съема металла х (глубины шлифования) для различных этапов рабочего цикла шлифования:
‑ врезание (шлифование на черновой или ускоренной подаче):
, (1)
где So – номинальное значение скорости врезной подачи на оборот заготовки;
Ср – «жесткость» процесса шлифования (коэффициент пропорциональности из линеаризованной зависимости нормальной составляющей силы резания от глубины шлифования Ру = Ср × х);
jс – приведенная жесткость Т-системы;
n – номер оборота заготовки от начала соответствующего этапа рабочего цикла;
‑ выхаживание (шлифование без врезной подачи):
, (2)
где So – номинальное значение скорости врезной подачи на оборот заготовки на этапе, предшествующем выхаживанию;
‑ изменение скорости врезной подачи с So1 на So2 (So1 > So2):
; (3)
‑ изменение частоты вращения заготовки, которое определяет изменение скорости врезной подачи с So1 на So2 и «жесткости» процесса шлифования с Ср1 на Ср2:
, (4)
где xk – глубина шлифования на k-обороте заготовки, предшествующем изменению частоты вращения.
Во всех 4 зависимостях имеет место отношение 
, которое является обобщенной характеристикой замкнутой технологической системы круглого врезного шлифования.
Чем больше жесткость Т-системы jс и чем меньше значение коэффициента Ср, характеризующего режущую способность шлифовального круга, тем производительнее процесс шлифования и тем большая эффективность устранения исходной погрешности формы обрабатываемой поверхности заготовки.
Рассмотрим возможность идентификации указанной обобщенной характеристики для начального этапа рабочего цикла шлифования – врезания.
Фактический съем металла (глубина шлифования) хi на каждом i-м обороте заготовки может быть определен из зависимости (1). Запишем значение глубины шлифования на 1-м обороте заготовки в символьном виде 
, тогда суммарный фактический съем металла на первом обороте (i = 1) составит
.
Для 2-го оборота суммарный фактический съем металла составит
,
для 3-го оборота
.
Тогда суммарный съем металла h составит
.
Если выражение 
представить в виде суммы геометрической прогрессии, то суммарный съем h можно рассчитать из следующей зависимости:
. (5)
Из уравнения (5) можно записать выражение
,
. (6)
Из выражения (6) можно записать уравнение, решением которого будет отношение (его приближенное значение):
. (7)
Рассмотрим возможность идентификации обобщенной характеристики при переходе с одной частоты вращения заготовки на другую. Обозначим отношение 
– до изменения частоты вращения заготовки, 
– после изменения частоты вращения заготовки:
, 
, ® 
.
, 
, ® 
.
Находим отношение
Отношение 
участвует в вычислении значения глубины шлифования по формуле (4) для переходного процесса с изменением частоты вращения заготовки: первое слагаемое вычисляется подстановкой выражения 
; второе слагаемое преобразуем:
.
Преобразуем , и 
.
Таким образом, проведя идентификацию отношений 
и , можно рассчитать значение глубины шлифования xn.
.
.
. (8)
Интересно проследить зависимость второго слагаемого выражения (8) от номера оборота заготовки n. Предположим: xk=10 мкм, q1=0,45,
q2=0,22, Sо2 =30мкм, первое слагаемое – 
, второе слагаемое – 
, тогда
n | 1 | 2 | 3 | 4 |
z1 | 23,40 | 28,55 | 29,68 | 29,93 |
z2 | 6,38 | 1,40 | 0,31 | 0,07 |
z1+z2 | 29,78 | 29,95 | 29,99 | 30,00 |
Переходный процесс происходит очень быстро – (3-4) оборота заготовки. Таким образом, глубина шлифования х на каком-то n-м обороте после изменения частоты вращения заготовки будет функцией
q1, q2, xk. Характеристики q1 и q2 определяются из уравнения (7). Экспериментальное определение аргументов уравнения (7) позволит учесть параметры используемой Т-системы и процесса шлифования наиболее полно и повысит точность расчетов рабочего цикла при техническом нормировании круглошлифовальных операций.
Предлагается несколько способов определения обобщенной характеристики замкнутой Т-системы круглого врезного шлифования на практике. При наличии круглошлифовального станка-полуавтомата, не оснащенного специальными датчиками касания круга детали, момент касания можно определить по факелу искр. При наличии системы ЧПУ, не имеющей возможность контролировать угловое перемещение шпинделя-заготовки и соответственно подсчитывать номер текущего оборота заготовки, последний можно определить по нанесенной на заготовку разметке, – наблюдение за последней можно осуществлять невооруженным глазом – скорость вращения заготовки относительно невелика – примерно (2-3) с-1. Расчет припуска, снятого за n оборотов заготовки с момента касания, может быть проведен во время технологической остановки при шлифовании пробной партии заготовок. Имея соответствующие данные, а именно: число оборотов n, значение снятого припуска h, значение установленной при шлифовании подачи врезания Sо, по формуле (7) подсчитываем приблизительное значение обобщенного показателя жесткости замкнутой Т-системы q.
Устройство ЧПУ высокой организации позволяет через сигналы от приводов вращения заготовки (круга) определять момент касания (начала отсчета количества оборотов n), подсчитывать текущий номер оборота. Наличие системы активного контроля дает возможность без технологических остановов, в процессе обработки, считывать текущий размер заготовки, что позволяет автоматически подсчитывать накопленный с начала обработки съем металла h. В таком случае процесс определения обобщенной характеристики системы врезного шлифования q может быть осуществлен гораздо быстрее и проще по сравнению с вышеизложенным способом.
Summary
The general characteristic of the closed-loop T-system of round in-feed grinding is determined and its function is magnitude of actual metal removal. The specified characteristic as the uniform index characterises rigidity of T-system and cutting ability of a grinding wheel in aggregate. Possibility of experimental definition of the general characteristic of the closed-loop T-system is considered, and this allows to increase accuracy of working cycle calculation during technical normalization of circular grinding operations.
Список лИтературЫ
1. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ [Текст]. Ч.2. Нормативы режимов резания. – М.: Экономика, 1990. – 473 с.
2. Сизый, глубины круглого врезного шлифования на основе его имитационной модели [Текст] / , // Вестник НТУ«ХПИ». – 2001. – № 15. – С. 117-126.
3. Сизий, Ю. А. Розрахунок основного часу круглого врізного шліфування [Текст] / , А. В. Євтухов // Вісник СНАУ. ‑ 2004. ‑ № 11. ‑ С. 82-90.
