1310108833

Regulacja adaptacyjna procesu szlifowania z wykorzystaniem sygnału emisji akustycznej

JAN BUREK ROBERT BABIARZ¹

			^sEEr^vŁ’'
Przedmiot obrabiany		b fi' 11 Y/ ; f^1 M 8 Ściernica k/j. k jjiBŁ, Vv^:r. 7
- chropowatore^powter/cbni. ||^			fdaJnoiZ ubytkowa.

Rys. 1. Kinematyka i charakterystyczne wielkości procesu wielostopniowego szlifowania wgłębnego

Przedstawiono cyfrowy układ regulacji adaptacyjnej (AC) procesu szlifowania wgłębnego. Jako wielkość regulowaną wykorzystano sygnał emisji akustycznej (Acoustic Emision - AE). Opisano wyniki badań zastosowania tego układu w szlifierce przemysłowej.

Obecnie, w powszechnie stosowanej praktyce produkcyjnej, parametry procesu szlifowania wgłębnego nastawiane są przez operatora na podstawie wartości doświadczalnych, jako wartości stałe dla całej serii przedmiotów obrabianych w okresie trwałości ściernicy. Przy takim sposobie realizacji procesu szlifowania niemożliwe jest uwzględnienie ewentualnych jego zakłóceń, np. zmiany właściwości skrawnych ściernicy. Aby uzyskać wymaganą jakość obróbki, przyjmuje się wartość parametrów nastawczych procesu szlifowania dla najmniej korzystnego przypadku, a zagrożoną zużyciem ściernicę obciąga się wcześniej, niż wymagałby tego stan jej rzeczywistego zużycia. Oczywiście osiągnięta w ten sposób jakość obróbki okupiona jest wydłużeniem czasów: głównego, pomocniczego i przestojów.

Ponieważ proces szlifowania wgłębnego w zdecydowanej większości przypadków jest stosowany w produkcji wielkoseryjnej i masowej, np. przy obróbce pierścieni łożyskowych problemy te są szczególnie istotne. Dlatego, w celu zwiększenia wydajności obróbki i zminimalizowania wpływu zakłóceń procesu na dokładność obrabianych przedmiotów, nowoczesne szlifierki ze sterowaniem CNC są wyposażane w dodatkowe układy pomiarowe, np. układ kontroli czynnej średnicy przedmiotu i układ eliminacji tzw. szlifowania powietrza [9].

Szlifowanie wielostopniowe wgłębne

Przedmioty obrabiane metodą szlifowania wgłębnego są najczęściej szlifowane wstępnie i na gotowo w jednym zamocowaniu. Ze względów ekonomicznych proces ten -zarówno dla obróbki powierzchni zewnętrznych, jak i wewnętrznych - realizowany jest najczęściej w wieloetapowym, zautomatyzowanym cyklu obróbkowym (rys. 1) [9].

Cykl ten składa się z następujących etapów:

•    dosuwu ściernicy,

•    szlifowania zgrubnego,

•    szlifowania wykończeniowego,

•    wyiskrzania,

•    odskoku ściernicy.

Do przełączania prędkości posuwu wgłębnego ściernicy v, na poszczególne etapy wykorzystuje się układ kontroli czynnej średnicy przedmiotu, który mierzy rzeczywisty ubytek naddatku obróbkowego Ax„ i w momencie osiągnięcia odpowiednich wartości naddatków nastawionych na poszczególne etapy sygnalizuje moment zmiany wartości prędkości posuwu ściernicy v_f.

Z uwagi na odmienne cele technologiczne dotyczące poszczególnych etapów, konieczne jest znaczne zróżnicowanie wartości posuwu wgłębnego ściernicy. Również podział naddatku obróbkowego na poszczególne etapy, z uwagi na rozrzut naddatku obróbkowego elementów przeznaczonych do szlifowania oraz niestacjonarną dynamikę procesu, nie jest czynnością prostą [19]. Zwykle jest dokonywany na podstawie danych doświadczalnych (z odpowiednim zapasem bezpieczeństwa) i jest stały dla całej serii przedmiotów obrobionych w okresie trwałości ściernicy.

Szlifowanie konwencjonalne

Przebieg charakterystycznych wielkości procesu szlifowania wgłębnego przedstawiono na rys. 2 [7].

■ Dosu w ściernicy. Dosuw ściernicy obejmuje czas od startu cyklu szlifowania do pierwszego styku ściernicy z półwyrobem. Przy ustalaniu jego wartości należy uwzględnić fakt, że półwyroby przeznaczone do szlifowania wykazują błędy dokładności wymiarowo-kształtowej. Z uwagi na te błędy, drogę dosuwu ściernicy Ax_d dzieli się na dwa odcinki [18]:

Ax_d = Ax_s + Ax_b

gdzie: Ax_s - odległość między ściernicą a półwyrobem, pozwalająca na jego swobodne zakładanie i zdejmowanie; Ax_b - odległość bezpieczeństwa zależna od tolerancji wymiarowej i błędów kształtu półwyrobu.

Odległość 4x_s pokonywana jest posuwem szybkim v_ld. Obecnie produkowane szlifierki pozwalają uzyskać prędkość t/fez =1-5-12 m/min, co nawet przy znacznej odległości, np. 4x_s = 50mm (umożliwiającej swobodne zakła-

1

Dr hab. inż. Jan Burek, prof. PRz., dr inż. Robert Babiarz -Katedra Technik Wytwarzania i Automatyzacji na Wydziale Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej.