Автоматизация бесцентрово-шлифовальных станков предполагает, в частности, автоматическую загрузку их штучными заготовками, которая создает большие возможности для повышения производительности и качества продукции, а также улучшения условий труда.
Значительный интерес представляет загрузка бесцентрово-шлифовальных станков, которые широко используются на предприятиях с крупносерийным и массовым характером производства для обработки крупных партий одинаковых деталей. Как известно, бесцентрово-шлифовальные станки при шлифовании на проход позволяют вести работу непрерывным потоком, без механического крепления обрабатываемых заготовок, что дает возможность относительно легко автоматизировать загрузку этих станков. Одна из специфических особенностей бесцентрового шлифования - отсутствие жесткой кинематической связи между заготовками и кругами. Привод вращения и подачи заготовок является фрикционным, поэтому наряду с правильностью настройки самого станка большое влияние на точность обрабатываемых деталей оказывают условия загрузки заготовок в рабочее пространство станка и создание плотного потока их в зону шлифования. Больше всего требованиям загрузки деталей типа колец, дисков, стержней отвечает валковое загрузочное устройство. Такое устройство может подавать заготовки с подпором и наряду с непрерывным осевым движением придавать им вращательное, уменьшающее скорость скольжение заготовки относительно кругов в момент входа ее в зону шлифования. Это устраняет возможность прижогов и искажения геометрической формы заготовок.
Рисунок 4.1
В классификации загрузочных устройств, разработанной в ЭНИМС, валковые устройства отнесены к группе магазинных с принудительным транспортированием заготовок. Различают две разновидности валковых устройств: одновалковые и двухвалковые. Одновалковые устройства с принудительным транспортированием заготовок не нашли распространения в промышленности. Двухвалковые устройства, наоборот, широко применяются для загрузки деталей в бесцентровые кругло-шлифовальные станки, работающие по методу сквозной подачи.
Двухвалковые загрузочные устройства бывают цельновалковыми и секционными (рис. 4.1). В первом случае ведущий валок изготавливается цельным, во втором – из набора роликов. Применяются цельновалковые устройства с двумя цилиндрическими валками (рис. 4.1-а), с комбинацией цилиндрического и конического валков (рис. 4.1-б) и с двумя коническими валками (рис.4.1в).
Различные варианты валковых устройств появились в процессе усовершенствования геометрии валков. Сначала возникли устройства с двумя цилиндрическими валками. В результате возросших требований к точности шлифуемых на бесцентровых станках деталей появились устройства с разнородными валкам – цилиндрическими и коническими, причем в качестве ведущего использовался конический. Точность шлифования при этом несколько повысилась, хотя подпор уменьшился. В последнюю очередь были созданы устройства с двумя коническими валками. Они не дали заметного увеличения точности, однако, несколько увеличили подпор.
Принцип работы валковых устройств заключается в следующем. Валки устанавливаются под углом друг к другу так, чтобы ось ведущего валка составляла некоторый угол с осью заготовки. При вращении валков заготовка фрикционным путем приводиться во вращение вокруг своей оси, а также перемещается вдоль нее от составляющих окружных скоростей валков. Возможен также вариант, при котором оси обоих валков устанавливаются под углами к оси заготовки.
Валковые загрузочные устройства имеют следующие преимущества: подают заготовки вращающимися, позволяют производить загрузку на небольшой высоте, пригодны для подачи заготовок широкого диапазона размеров, создают регулируемый поток, легко встраиваются в автоматические линии. Благодаря этому такие устройства нашли широкое распространение. Однако валковые устройства имеют один общий недостаток, ограничивающий возможность их применения при чистовых операциях шлифования. Этот недостаток заключается в том, что заготовка контактирует с ведущим валком в одной точке и имеет относительно этой точки неустойчивое положение при транспортировании. Заготовки получают поперечные смещения и колебания, что снижает точность шлифования. Поэтому за редким исключением, валковые устройства используются лишь при черновом шлифовании.
Секционные валковые загрузочные устройства. На практике применяются две разновидности секционных валковых устройств (рис. 4.1, г, д). Такие устройства предназначены для подачи преимущественно тяжелых заготовок - крупных подшипниковых колец и др. Благодаря тому, что валок секционного загрузочного устройства состоит из набора цилиндрических роликов, можно увеличить угол наклона оси валка к оси заготовки (при использовании цельных валков величина этого угла ограничивается условием заклинивания заготовок между ними). Вращающиеся ролики, оси которых установлены под углом к оси заготовки, фрикционным путем передают ей движение вокруг и вдоль оси от составляющих окружных скоростей роликов.
Рисунок 4.2
На рис. 4.2 показана конструкция валка секционного загрузочного устройства. Ролики 1 свободно вращаются на втулках 2, насаженных на ось 3, фиксируются шпонкой 4. Косые отверстия во втулках обеспечивают наклонное положение роликов; крутящий момент передается на ролики посредством штифтов 5, которые приводятся в движение от шкива 8. Последний получает вращение от электродвигателя через редуктор и гитару сменных зубчатых колес. Такой привод сообщает ведущему секционному валку 4 различных чисел оборотов в минуту. На секторе 6 имеется риска, совпадающая с направлением линии контакта роликов с заготовкой. Неподвижный поддерживающий валок может поворачиваться, что позволяет обеспечивать различные углы контакта роликов ведущего валка с заготовкой.
Как отмечалось выше, секционные валковые устройства отличаются тем, что обеспечивают постоянство главного угла контакта по всей длине валка. Это достигается тем, что ролики смещаются друг относительно друга так, как это показано на рис. 4.3, а. Как видно из схемы, в этом случае точки пересечения смещенных торцевых поверхностей располагаются по одной прямой линии АА, линия же контакта роликов с заготовкой ВВ идет параллельно прямой АА. При любом повороте валка линия контакта остается неизменной; такое положение показано на рис. 4.3,б.
В процессе наладки загрузочного устройства для транспортирования цилиндрических заготовок в направлении оси Х (рис. 4.3, а) поддерживающий валок устанавливают горизонтально так, чтобы ось его была параллельна заданному направлению. При этом заготовка будет соприкасаться с поддерживающим валком по длине общей прямолинейной образующей, а с ведущим секционным валком иметь точечный контакт вдоль общей линии контакта. Последняя на фиг. 4 проектируется в точку К при транспортировании деталей различного диаметра не изменяет своего положения, определяемого постоянным углом j0. Такое положение заготовок относительно ведущего валка обеспечивается поворотом кронштейна 1, несущего поддерживающий валок вокруг оси О3. При этом положение кронштейна определяется углом g, величина которого изменяется в зависимости от диаметра заготовки и определяется по формулам:
γ=γ1+γ2+β, где g1=arctg 
, (4.1)
g2= arccos 
, где β =23°
Производительность валкового устройства определяется по формуле: Q= 
(4.2)
где 
- размер детали в направлении ее перемещения, мм;
- действительная скорость перемещения детали в осевом направлении, в направлении, в мм/мин
-коэффициент, учитывающий наличие промежутков между деталями,
т. к. детали перемещаются сплошным потоком, можно принять К=1.
Рисунок 4.3
Для определения действительной скорости перемещения детали в осевом направлении приведем механизм во вращение и разложим вектор 
окружной скорости ведущего валка по касательной к поверхности заготовки в точке контакта по оси X (рис. 4.3а). Составляющая 
будет приводить заготовку во вращение, составляющая 
- перемещать ее вдоль оси Х. Изменяя число оборотов валка можно регулировать скорость подачи заготовки.
При этом
(4.3)
(4.4)
Действительная скорость детали с учетом проскальзывания
(4.5)
где 
- коэффициент осевого проскальзывания;
- диаметр ведущего валка;
- число оборотов ведущего валка в мин.;
- угол подачи. В нашем случае угол =5º.
Тогда формула (2) примет вид:
(4.6)
Рисунок 4.4
Коэффициент проскальзывания учитывает влияние на скорость детали сил трения, которые в свою очередь, зависят от величины приведенного коэффициента трения. Величину его можно определить если рассмотреть схему сил, приложенных к детали (рис. 4.4). Из условия равновесия системы ( 
без учета трения качения) найдем:
(4.7)
(4.7`)
где 
- вес детали;
- нормальное давление со стороны ведущего валка;
- нормальное давление со стороны поддерживающего валка;
- окружное усилие, создаваемое ведущим валком;
- окружное сопротивление со стороны поддерживающего валка.
Значение угла 
определяется по формуле
, (4.8)
где 
=67º; 
=23º.
Силы трения в точках К и М, препятствующие движению детали вдоль оси
(4.9)
(4.10)
где 
- коэффициент трения скольжения.
Сумма сил трения:
или с учетом выражений (4.7) и (4.7`)
Тогда приведенный коэффициент трения
Подпор, создаваемый валками
Достижение повышенной точности обработки цилиндрических заготовок на бесцентрово-шлифовальных станках требует создание подпора, т.е. осевого усилия, которое действует на столб заготовок, находящихся в зоне шлифования со стороны заготовок, находящихся в зоне шлифования со стороны заготовок, расположенных на валках.
При отсутствии подпора заготовки, поданные к кругам плотным потоком в зоне обработки, начинает расходиться, причем разрывы между ними увеличивается по мере прохождения рабочей зоны. При таком перемещении одиночной заготовки технологической базой служит наружная поверхность. Соприкасаясь с направляющим ножом станка и поверхностью ведущего круга в четырех теоретических опорных точках, цилиндрическая поверхность лишает заготовку четырех степеней свобод. Ведущий круг сообщает заготовке вращательное движение вокруг оси, выполняя роль поводка и поступательное - вдоль оси, выполняя роль перемещающей базы.
С уменьшением отношения длины заготовки к ее диаметру возрастает опасность перекоса заготовки как в момент ввода ее в зону между кругами и ножом, так и в процессе самого шлифования, вследствие уменьшения двойной направляющей базы и одностороннего приложения усилия подачи. В результате может быть искажена форма обработанной поверхности. Опыт производства подшипниковых колец показал, что хорошие результаты достигаются в тех случаях, когда торец кольца выполняет роль установочной технологической базы, а наружная поверхность- роль установочной технологической базы, а наружная поверхность – роль двойной или центрирующей базы. Это особенно важно в тех случаях, когда технические условия требуют перпендикулярности образующей кольца к ее торцу с высокой степенью точности. Непрерывность потока в рабочей зоне имеет одинаково большое значение как при обработке деталей типа подшипниковых колец, так и для деталей типа поршневых пальцев. Исследования разброса диаметральных размеров в партии поршневых пальцев, одновременно прошлифованных на бесцентрово-шлифовальном станке, показали, что наряду с прочими факторами, влияющими на разброс размеров, непрерывность потока является важнейшим. Для непрерывного потока в зоне шлифования необходим подпор со стороны входа заготовок в эту зону, чтобы исключить разрывы между заготовками в рабочей зоне. Валковые загрузочные устройства создают такой подпор.
Рисунок 4.5
При практических расчетах для определения максимальной величина подпора можно пользоваться формулой:
(4.11)
где 
- число заготовок на валках.
Рисунок 4.6
Величина подпора, создаваемого валковым устройством, определяется экспериментально с помощью тензометрического измерительного устройства, показанного на рис. 4.5. На станине валкового устройства неподвижно закреплен корпус 1 тензометрического измерительного устройства со втулкой 2. Во втулку 2 вмонтирован штифт 3 по посадке 
. Левый конец штифта 3 касается транспортируемой детали, воспринимая усилие подпора, а правый конец находиться в контакте с концом с концом упругой консольной балки 4, закрепленной нижним концом неподвижно на корпусе 1 измерительного устройства. Деформация изгиба консольной балки под действием усилия подпора фиксируется двумя тензорезисторами R1=R2=200 Ом, наклеенными с противоположных сторон балки.
Оба тензорезистора соединяются последовательно, образуя половину измерительного моста с точками с точками соединения 1, 2, 3 (рис.4.6). Совместно с постоянными резисторами R3=R4 тензорезисторы соединяются в измерительный мост, который подключается контактами 1 и 3 к усилителю, а контактами 2 и 4 – генератору стабилизированного переменного напряжения 96 вольт, и частота 7000 Гц) тензостанции ТА-5 (рис. 4.6).
В процессе работы измерительного устройства упругий элемент консольная балка изгибается усилием подпора, при этом его относительная деформация
(4.12)
На противоположных поверхностях упругого элемента наклеены два тензорезистора, относительная деформация которых
(4.13)
так как 
= 
, 
то сила тока в измерительной диагонали моста определиться по формуле
(4.14)
где 
- коэффициент чувствительности моста; =0,86
с- фактор чувствительности моста, в нашем случае с=2
-сила тока в датчиках
- коэффициент тензочувствительности (для константана 
=2…2,1)
- суммарное сопротивление рабочих тензорезисторов
-соответственно ширина, толщина и длина упругого элемента.
- модуль нормальной упругости материала упругого элемента. Формула (4.14) может быть записана так
(4.15)
где 
Из выражения (4.15) следует, что зависимость между измеряемой величиной подпора и силой тока в измерительной диагонали моста линейна. Тарировка измерительного устройства производилась при статическом нагружении аттестованными грузами. Результаты тарировки приведены на рис. 4.7. Расчеты показали, что погрешность измерений величины подпора не превышает 5%, что подтверждает хорошие измерительные качества тензометрического устройства.
Рисунок 4.7
Порядок выполнения работы
4.4.2 Ознакомиться с методами транспортирования изделий с помощью валковых устройств и методикой определения приведенного коэффициента трения для двухвалковых устройств.
4.4.3 Ознакомиться с устройством, управлением и работой секционного валкового загрузочного устройства.
4.4.4 Подсчитать угол 
наклона кронштейна, несущего поддерживающий ролик по формуле (1) в зависимости от диаметра заготовки.
4.4.5 Установить кронштейн поддерживающего ролика на угол . При подсчете величины этого угла по формуле (1) следует принять следующие значения величин:
мм, 
мм, 
мм, 
мм,
4.4.6 Определить действительную скорость перемещения деталей при различных скоростях вращения ведущего валке. Опыт проводить при трех различных числах оборотов. Измерение чисел оборотов ведущего валка производить с помощью замены сменных зубчатых колес в приводе, согласно, таблицы:
| n | z1 | z2 |
| 62 92 124 194 | 30 37 43 50 | 43 36 30 23 |
Действительная скорость перемещения детали вдоль оси, определяется следующим образом. При заданном числе оборотов ведущего валка деталь устанавливается на валки и с помощью секундомера измеряется время перемещения детали на базовом расстоянии В=400 мм.
Скорость детали подсчитывается по формуле
(4.16)
4.4.7Подсчитать коэффициент проскальзывания для трех режимов работы валкового устройства по формуле
, (4.17)
где 
º; 
º=0,872.
По результатам замеров построить график измерения коэффициента проскальзывания в зависимости от скорости вращения ведущего валка.
4.4.8 Подсчитать производительность валкового устройства по формуле (4.6) для трех режимов работы.
4.4.9 Построить график зависимости производительности от числа оборотов ведущего валка.
4.4.10 Подсчитать величину приведенного коэффициента трения при различных скоростях вращения ведущего валка.
4.4.11 Экспериментально определить величину подпора в зависимости от числа транспортируемых деталей при трех различных числах оборотов ведущего валка.
Провести тарировку датчика подпора. Тарировка выполняется 5-ти кратным нагружением датчика грузами от 20 до 100 гр., изменяя нагрузку с интервалами в 20 гр. Результаты тарировки свести в таблицу и построить график.
Произвести замеры подпора создаваемого транспортируемыми заготовками. Замеры производить в следующем порядке:
а) Индикатор выставить в нулевое положение.
б) Установить на рабочие валки комплект из 3-х заготовок и замерить создаваемый им подпор.
в) Увеличивая число заготовок на валках от 3 до 10, замерять подпор при установке каждой следующей заготовки.
г) Уменьшая число заготовок в обратной последовательности, замерить подпор.
д) Провести два повторных цикла измерений подпора.
е) Данные замеров свести в таблицу.
ж) Построить график зависимости подпора от числа транспортируемых заготовок.
з) Построить графики зависимости подпора от числа оборотов ведущего валка при числах заготовок, равных 3,5 и 10.
Примечание
При каждом числе оборотов ведущего валка произвести замеры подпора согласно п. 10
| Количество заготовок на валках Серия опытов | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 1 | Увеличение | ||||||||
| Уменьшение | |||||||||
| 2 | Увеличение | ||||||||
| Уменьшение | |||||||||
| 3 | Увеличение | ||||||||
| Уменьшение | |||||||||
Содержание отчета
Помимо изложения выполнения работы в отчет включаются следующие материалы
4.5.1 Краткое описание валкового загрузочного устройства и прибора для измерения подпора.
4.5.2 Расчет угла поворота наклона кронштейна поддерживающего валка.
4.5.3 Результаты и опытов и выводов по определению действительной скорости перемещения деталей.
4.5.4 Определение производительности загрузочного устройства при различных режимах работы.
4.5.5 Расчеты производительности загрузочного устройства при различных режимах работы.
4.5.6 Расчеты величины приведенного коэффициента трения.
4.5.7 Результаты измерения величины подпора. Графики измерения подпора от числа транспортируемых деталей (3 графика).
4.5.8 Сводный график от числа оборотов ведущего валка с нанесением на сетку графика тремя кривыми
4.6 Контрольные вопросы
4.6.1 Классификация валковых загрузочных устройств.
4.6.2 Область применения валковых загрузочных устройств, их достоинства и недостатки.
4.6.3. Что такое угол подачи валкового устройства и влияние его на производительность?
4.6.4. Что такое коэффициент проскальзывания и какие параметры оказывают влияние на его величину?
4.6.5. Что такое подпор и от чего он зависит?
4.6.6 Как определяется приведенный коэффициент трения для двухвалковых устройств и от чего он зависит?
Техника безопасности
а) Включать установку только с разрешения лаборанта.
б) Остерегайтесь вращающихся частей.
в) Перед работой проверяйте наличие защитных кожухов.
г) При появлении напряжения на частях установки, выключить ее и сообщить об этом лаборанту.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. А. Н. Рабинович. Автоматическое ориентирование и загрузка штучных изделий.
2. Д. Я. Рувинов. Автоматическая загрузка бесцентрово-шлифовальных станков. Машгиз. 1963.
3. А. Н. Малов. Загрузочные устройства для металлорежущих станков. Машиностроение. Москва,1965.
4. Л. Л. Фрезинский. Автоматизация транспортирования, загрузки и сборки деталей. Методическое пособие для студентов-заочников, Волгоградский политехнический институт, 1974.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.1 (13.1)
ДВУХВАЛКОВЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ТРНАСПОРТИРОВАНИЯ, КОНТРОЛЯ И СОРТИРОВКИ ДЕТАЛЕЙ
Цель работы
Ознакомление с полусамотечными транспортно-загрузочными лотковыми устройствами. Исследование методов транспортирования деталей по механическим полусамотечным устройствам. Исследование двухвалкового лоткового механизма и режимов его работы.
Дата: 2019-04-23, просмотров: 311.
