RU2490113C2

RU2490113C2 - Automatic control over dressing of aligned surfacing wheels

Info

Publication number: RU2490113C2
Application number: RU2011107492/02A
Authority: RU
Inventors: Леонид Викторович Худобин; Владимир Федорович Гурьянихин; Алексей Дмитриевич Евстигнеев
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2013-08-20
Also published as: RU2011107492A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal-working and may be used in automotive industry and production of bearings for automatic dressing of grinding wheels over face surfaces at specialised NC grinders. In compliance with proposed method, abrasive removal depth is adjusted by amplitude of sound signals recorded at every pass of dressing tool generated by sound pressure sensors. Sad sensors are arranged directly nearby end faces of face grinding wheels. Note here that dressing interval is limited by setting of amplitude of sound signals selected before dressing by pre-dressed face-grinding wheels so that required dressing capacity and quality are ensured.

EFFECT: decreased consumption of grinding wheels in dressing, faster process.

2 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано в автомобильной и подшипниковой промышленности для автоматической правки шлифовальных кругов (ШК) по торцовым поверхностям на специализированных шлифовальных станках с программным управлением при двустороннем торцовом шлифовании (ДТШ).The invention relates to metalworking and can be used in the automotive and bearing industries for the automatic dressing of grinding wheels (HK) on end surfaces on specialized grinding machines with programmed control for two-sided face grinding (DTS).

Известен способ контроля состояния режущего инструмента (см. заявку Японии №52-163861, кл. B23Q 17/00, опубл. 16.12.81 г.), заключающийся в определении степени износа режущей кромки инструмента по амплитуде и частоте вибраций, регистрируемых датчиком вибраций путем суммирования усиленных сигналов и сравнения их в компараторе, при этом суммарную энергию вибраций за определенный интервал времени сравнивают с установленной величиной.A known method of monitoring the condition of the cutting tool (see Japan application No. 52-163861, class B23Q 17/00, publ. 16.12.81), which consists in determining the degree of wear of the cutting edge of the tool by the amplitude and frequency of vibrations recorded by the vibration sensor by summing the amplified signals and comparing them in the comparator, while the total vibration energy for a certain time interval is compared with the set value.

Недостатком данного способа является низкая точность контроля состояния инструмента в процессе резания по причине удаленности датчика вибраций от зоны резания и связанного с этим гашением генерируемых в этой зоне сигналов, а также невозможность управления этим состоянием.The disadvantage of this method is the low accuracy of monitoring the state of the tool during cutting due to the remoteness of the vibration sensor from the cutting zone and the associated damping of the signals generated in this zone, as well as the inability to control this state.

Известен также способ контроля состояния режущего инструмента, включающий регистрацию и анализ сигнала акустической эмиссии в процессе обработки детали инструментом, в котором анализ производят по измерению во времени характеристик кепстра сигнала акустической эмиссии (см. AC SU 1748995 A1, кл. B23Q 17/00, 1992 г.).There is also a method for monitoring the state of a cutting tool, including recording and analyzing an acoustic emission signal during processing of a part with a tool, in which the analysis is performed by measuring the characteristics of the acoustic emission cepstrum over time (see AC SU 1748995 A1, class B23Q 17/00, 1992 g.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится его малая оперативность и низкая точность контроля состояния режущего инструмента из-за влияния узлов технологической системы на частоту несущего сигнала, при этом отсутствует управление состоянием режущего инструмента.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include its low efficiency and low accuracy of monitoring the state of the cutting tool due to the influence of the nodes of the technological system on the frequency of the carrier signal, while there is no control over the state of the cutting tool.

Известен также способ автоматического управления режущей способностью абразивного круга на токопроводящей связке, в котором осуществляют электрохимическую правку круга, а регулирование процесса электрохимической правки ведут путем изменения плотности тока правки в пределах 0,2…0,6 А/см² при изменении мощности резания в процессе шлифования (см. пат.№2268119, Российская Федерация, кл. B23H 7/00, опубл. 20.01.06 г.), принятый за прототип.There is also known a method of automatically controlling the cutting ability of an abrasive wheel on a conductive bond, in which electrochemical dressing of the wheel is carried out, and the process of electrochemical dressing is controlled by changing the dressing current density within 0.2 ... 0.6 A / cm ² when the cutting power is changed in the process grinding (see US Pat. No. 2268119, Russian Federation, CL B23H 7/00, publ. 20.01.06), adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится узкая специализация данного способа, так как он применим только для правки абразивных кругов на токопроводящей связке и не может использоваться при ДТШ.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the narrow specialization of this method, since it is applicable only for dressing abrasive wheels on a conductive bond and cannot be used in DTS.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ автоматического управления процессом правки соосно установленных торцешлифовальных кругов, в котором осуществляют формирование прерывистого макрорельефа на торцах шлифовальных кругов в виде чередующихся круговых канавок в процессе правки кругов по управляющей программе от системы ЧПУ станка (см. пат. №2184025, Российская Федерация, кл. B24B 53/02, опубл. 27.06.02 г.), принятый за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a method for automatically controlling the dressing process of coaxially mounted end grinding wheels, in which intermittent macro-relief is formed on the ends of grinding wheels in the form of alternating circular grooves in the process of dressing circles according to the control program from the CNC machine tool ( see Pat. No. 2184025, Russian Federation, class B24B 53/02, published on 06.27.02), adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится невозможность регулирования глубины съема абразива при правке шлифовальных кругов, так как параметры формируемого в процессе правки прерывистого макрорельефа однозначно определяются траекторией движения правящего инструмента по управляющей программе от системы ЧПУ станка.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype include the inability to control the abrasive removal depth when dressing grinding wheels, since the parameters of the discontinuous macrorelief formed during the dressing process are uniquely determined by the path of the tool in the control program from the CNC system machine tool.

Сущность изобретения заключается в следующем. С целью снижения расхода ШК в процессе их правки, уменьшения времени цикла правки и расширения технологических возможностей способа регулирование глубины съема абразива осуществляют по величине амплитуды звуковых сигналов, регистрируемой в каждом из проходов правящих инструментов от датчиков звукового давления, расположенных непосредственно у торцов торцешлифовальных кругов, при этом время правки ограничивают величиной уставки амплитуды звуковых сигналов, установленной перед началом правки по предварительно выправленным торцешлифовальным кругам из условия обеспечения необходимой режущей способности кругов при заданном качестве правки, что позволяет сократить число проходов правки и своевременно прекратить цикл правки по достижении требуемой режущей способности ШК, а также расширить технологические возможности правки за счет использования предлагаемого способа независимо от типа связки ШК и вида шлифования.The invention consists in the following. In order to reduce the consumption of HF during the dressing process, reduce the dressing cycle time and expand the technological capabilities of the method, the abrasive removal depth is controlled by the amplitude of the sound signals recorded in each of the passes of the power tools from sound pressure sensors located directly at the ends of the end grinding wheels, at this time, the editing time is limited by the value of the amplitude setting of the audio signals established before the start of editing using pre-aligned end-faces from the conditions of ensuring the necessary cutting ability of the circles for a given quality of dressing, which allows to reduce the number of dressing passes and to terminate the dressing cycle in time to achieve the required cutting ability of the barcode, as well as expand the technological capabilities of dressing by using the proposed method regardless of the type of shear barring and type grinding.

Технический результат - уменьшение расхода шлифовальных кругов в процессе их правки и времени цикла правки, а также расширение технологических возможностей предлагаемого способа.The technical result is a reduction in the consumption of grinding wheels in the process of dressing and the time of the dressing cycle, as well as expanding the technological capabilities of the proposed method.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе автоматического управления процессом правки соосно установленных торцешлифовальных кругов снятием с них слоя абразива посредством правящих инструментов, особенность заключается в том, что регулирование глубины съема абразива осуществляют по величине амплитуды звуковых сигналов, регистрируемой в каждом из проходов правящих инструментов от датчиков звукового давления, расположенных непосредственно у торцов торцешлифовальных кругов, при этом время правки ограничивают величиной уставки амплитуды звуковых сигналов, установленной перед началом правки по предварительно выправленным торцешлифовальным кругам из условия обеспечения необходимой режущей способности кругов при заданном качестве правки.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method for automatically editing the coaxially mounted face grinding wheels by removing the abrasive layer from them by means of ruling tools, the feature is that the abrasive removal depth is controlled by the amplitude of the sound signals recorded in each from the passages of the governing instruments from sound pressure sensors located directly at the ends of the end grinding wheels In this case, the dressing time is limited by the setting value of the amplitude of sound signals established before the start of dressing on previously straightened face grinding wheels from the condition of ensuring the necessary cutting ability of the wheels for a given quality of dressing.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата: на фиг.1 дана принципиальная схема реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - вид Б торцешлифовального круга и механизм правки на фиг.1 (ШК (поз.1) условно не показан).Information confirming the possibility of implementing the invention to obtain the above technical result: figure 1 shows a schematic diagram of the implementation of the proposed method; figure 2 is a view B of the end grinding wheel and the dressing mechanism in figure 1 (barcode (pos. 1) is not conventionally shown).

Предлагаемый способ осуществляют по схеме, представленной на фиг.1, в состав которой входят следующие основные элементы: торцешлифовальные круги 1 и 2, расположенные на левом 3 и правом 4 шпинделях шлифовальных бабок торцешлифовального станка, которые устанавливают с помощью их осевой (поперечной) подачи V_s с определенным зазором А между торцами кругов 1 и 2 на глубину h снимаемого слоя абразива при правке за проход. Алмазные правящие инструменты 5 и 6, закрепленные на рычаге 7 механизма правки 8, перемещаются относительно ведущего круга 1 и рабочего круга 2 с постоянной скоростью V_а перемещения правящих инструментов по дуге окружности в плоскости, перпендикулярной оси левого 3 и правого 4 шпинделей шлифовальных кругов 1 и 2. Перемещение шлифовальных кругов 1 и 2 в направлении осевой подачи V_s шлифовальных бабок на глубину h снимаемого слоя абразива обеспечивается управляющей программой по команде УЧПУ 9 станка с помощью шаговых двигателей 10. Датчики прибора активного контроля 11 определяют текущую высоту ШК и соответствующую компенсацию их износа. Датчики 12 и 13, расположенных непосредственно у торцов шлифовальных кругов и представляющие собой минимикрофоны, установленные с торцовой поверхности ведущего 1 и рабочего 2 шлифовальных кругов, регистрируют текущую величину амплитуды звукового сигнала, возникающего при правке, пропорциональную глубине снимаемого слоя абразива h, и передают информацию в аналого-цифровой преобразователь 14 и суммирующий усилитель (сумматор) 15, эквивалентный сумме звуковых сигналов от датчиков звукового давления, который далее поступает в контроллер сопряжения 16. Контроллер сопряжения 16, подключенный к УЧПУ 9 через модули дискретных входов и выходов, обеспечивает ввод информации от датчиков 12 и 13 через преобразователь 14 и суммирующий усилитель (сумматор) 16 в ПЭВМ 17, а также передачу управляющих сигналов от ПЭВМ 17 в УЧПУ 9 и далее на шаговые двигатели 10.The proposed method is carried out according to the scheme shown in figure 1, which includes the following main elements: end grinding wheels 1 and 2 located on the left 3 and right 4 spindles of the grinding headstock of the end grinding machine, which are installed using their axial (transverse) feed V _s with a certain clearance A between the ends of the circles 1 and 2 to a depth h of the abrasive layer to be removed during straightening. Diamond ruling tools 5 and 6, mounted on the lever 7 of the dressing mechanism 8, are moved relative to the leading circle 1 and the working circle 2 with a constant speed V _{and the} movement of the ruling tools along an arc of a circle in a plane perpendicular to the axis of the left 3 and right 4 spindles of grinding wheels 1 and 2. The movement of grinding wheels 1 and 2 in the direction of the axial feed V _{s of the} grinding headstock to a depth h of the abrasive layer to be removed is provided by the control program at the command of the CNC 9 of the machine using step motors 10. Sensors device and active control 11 determine the current height of the barcode and the corresponding compensation for their wear. Sensors 12 and 13, located directly at the ends of the grinding wheels and representing mini-microphones installed from the end surface of the leading 1 and working 2 grinding wheels, record the current value of the amplitude of the sound signal that occurs during dressing, proportional to the depth of the abrasive layer h being removed, and transmit information to analog-to-digital Converter 14 and a summing amplifier (adder) 15, equivalent to the sum of sound signals from sound pressure sensors, which then goes to the controller 16. The interface controller 16, connected to the CNC 9 through the digital input and output modules, provides information from sensors 12 and 13 through the converter 14 and the summing amplifier (adder) 16 to the PC 17, as well as the transmission of control signals from the PC 17 to the CNC 9 and on to stepper motors 10.

Способ реализован следующим образом. Перед началом правки соосно установленных шлифовальных кругов 1 и 2 прекращают подачу заготовок в зону шлифования, включают механизм правки 8, рычаг 7 которого начинает перемещение по дуге окружности из точки B в точку C (фиг.2) с постоянной скоростью V_a перемещения правящих инструментов 5 и 6 из условия их плоскопараллельного движения. Движение рычага 7 ограничено конечными выключателями (на чертеже не показаны). При контакте правящих инструментов 5 и 6 с кругами 1 и 2 генерируются звуковые сигналы, зависящие от глубины снимаемого слоя абразива h, величины амплитуд которых регистрируются датчиками звукового давления 12 и 13. Звуковой сигнал от датчиков 12 и 13 поступает в аналого-цифровой преобразователь 14 и суммирующий усилитель (сумматор) 15, где создается суммированный звуковой сигнал от двух ШК, поступающий далее в контроллер сопряжения 16, подключенный к УЧПУ 9 станка через модули дискретных входов и выходов. Контролер 16 обеспечивает ввод информации от датчиков 12 и 13 в ПЭВМ 17, а также передачу управляющих сигналов от ПЭВМ 17 в УЧПУ 9 и далее на шаговые двигатели 10 для регулирования глубины съема абразива в каждом из проходов правящих инструментов. В ПЭВМ осуществляется сравнение текущего значения амплитуды суммированного звукового сигнала с величиной уставки, установленной экспериментально в режиме обучения перед началом правки по предварительно выправленным шлифовальным кругам. При достижении текущего значения амплитуды суммированного звукового сигнала величины уставки ПЭВМ 17 подает команду УЧПУ 9 на переход системы в режим выхаживания кругов без съема абразива.The method is implemented as follows. Before starting dressing coaxially installed grinding wheels 1 and 2, stop feeding the workpieces to the grinding zone, turn on the dressing mechanism 8, the lever 7 of which starts moving along the circular arc from point B to point C (Fig. 2) with a constant speed V _{a of} movement of the cutting tools 5 and 6 from the condition of their plane-parallel motion. The movement of the lever 7 is limited by limit switches (not shown in the drawing). When ruling tools 5 and 6 come in contact with circles 1 and 2, sound signals are generated depending on the depth of the abrasive layer h, the magnitudes of which are recorded by sound pressure sensors 12 and 13. The sound signal from sensors 12 and 13 is fed to an analog-to-digital converter 14 and a summing amplifier (adder) 15, where a summed sound signal is generated from two HFs, which goes further to the interface controller 16, connected to the CNC 9 of the machine through the digital input and output modules. The controller 16 provides the input of information from the sensors 12 and 13 to the PC 17, as well as the transmission of control signals from the PC 17 to the CNC 9 and then to the stepper motors 10 to control the depth of abrasive removal in each of the passes of the cutting tools. In the PC, the current value of the amplitude of the summed sound signal is compared with the value of the setpoint experimentally set in the training mode before dressing on pre-aligned grinding wheels. Upon reaching the current amplitude value of the summed sound signal, the setpoint value of the personal computer 17 instructs the CNC 9 to transfer the system to the nursing mode without removing the abrasive.

Так как режущая способность ШК формируется в режиме правки, но в полной мере проявляется только в процессе шлифования, номинальное значение уставки амплитуды суммированного звукового сигнала устанавливается экспериментально в режиме обучения для каждой характеристики ШК и марки шлифуемых материалов деталей по предварительно выправленным шлифовальным кругам из условия обеспечения необходимой режущей способности кругов при заданном качестве правки, выявленном по результатам шлифования тестовых деталей, и заносится автоматически в базу данных ПЭВМ.Since the cutting ability of the barcode is formed in the editing mode, but is fully manifested only during the grinding process, the nominal value of the amplitude setting of the summed sound signal is set experimentally in the training mode for each barcode characteristic and the grade of the materials to be polished by pre-aligned grinding wheels from the condition of providing the necessary cutting ability of the circles for a given quality of editing, identified by the grinding of test parts, and is automatically entered in ase PC data.

Таким образом, в результате использования предлагаемого технического решения уменьшается расход шлифовальных кругов на бакелитовой связке на 25-30% и время цикла правки на 15-20% при обеспечении требуемого качества шлифованных деталей.Thus, as a result of using the proposed technical solution, the consumption of grinding wheels on a bakelite bond is reduced by 25-30% and the dressing cycle time by 15-20% while ensuring the required quality of the polished parts.

Claims

A method for automatically controlling the editing process of coaxially installed end grinding wheels by removing the abrasive layer from them by means of ruling tools, characterized in that the abrasive removal depth is controlled by the amplitude of sound signals recorded in each of the passes of the ruling tools from sound pressure sensors located directly at the ends of the end grinding wheels circles, while the editing time is limited by the value of the amplitude setting of the audio signals set before scarlet and to changes straightened tortseshlifovalnym circles of conditions provide the necessary cutting power for a given circles as editing.