Коственный метод измерения

Одним из наиболее распространенных примеров использования алмазов в приборах косвенного метода контроля размеров деталей в процессе обработки является применение алмазных щупов на зубошлифовальных станках типа МААГ. На фиг. ЗЭ показана схема установки алмазных щупов на зубо-шлифовальном станке, ко-топые с помощью контактных приборов поддерживают постоянный размер между торцовыми поверхностями шлифовальных кругов. Плоскости этих кругов иммити-руют собой зуб рейки, по которой поочередно обкатываются рабочие поверхности зубьев обрабатываемого колеса.
Для компенсации износа шлифовальных кругов станок имеет специальное контрольное устройство, п лнцип работы которого состоит в следующем. Рычаг 1 (фиг. 39) имеет плоский алмаз 2 и платиноьый контакт 3, находящийся против к ттак-тов 4. Между алмазом 2 и кругом 5 имеется зазор в 1 мм. Через каждые 5 сек. эксцентрик 6 поворачивается таким образом, что
штифт 7 рычага 1 попадает в выемку эксцентрика 6. При этом алмазный щуп 2, установленный на рычаге 1, приближается к кругу 5.
Если шлифовальный круг износился, то контакты 3 и 4 замкнутся раньше, чем алмазный щуп коснется круга.'При замыкании контактов 3 и 4 приводится в действие собачка храпового колеса, перемещающая шлифовальный круг в осевом направлении на 0,001 мм. Через каждые последующие 5 сек. это перемещение круга повторяется до тех пор, пока алмазный щуп не коснется шлифовального круга раньше, чем контакт 3 достигнет контакта 4.
В таких приборах используются крупные качественные алмазы плоской формы весом до 5 карат, которые закрепляются в специальной оправе путем пайки. Рабочая поверхность алмаза шлифуется на обычных гранильных станках.
Несмотря на высокую износостойкость алмаза, поверхность алмазного щупа изнашивается, вследствие чего периодически производится его восстановление путем подшлифовки (выравнивания) рабочей поверхности щупа.
На ряде машиностроительных заводов при шлифовании зубчатых колес на станках типа МААГ вместо алмазных щупов успешно применяют щупы, армированные пластинками из твердого сплава марки ВК6А (фиг. 40). Замена алмазных щупов твердосплавными позволяет на каждом станке сэкономить по два крупных дорогостоящих алмаза. Опыт показал, что при замене алмазных щупов твердосплавными наладка станка не усложняется и изменения принятых режимов процесса зубошлифовавия, а также характеристик шлифовальных кругов не требуется.
Длительные испытания алмазных и твердосплавных щупов при различных режимах зубошлифования колес, изготовленных из специальных сталей, показали, что применение твердосплавных щупов отражается в основном на величине отклонений основного шага Д^о [40]. При этом указанные отклонения возрастают с увеличением нормального модуля, числа двойных ходов обкатывания в минуту и снимаемого припуска (см. фиг. 41).
Из показанного на фиг. 41 графика видно, что при шлифовании зубчатых колес с применением твердосплавных щупов отклонения основного шага стабильно лежат в пределах 1-го класса точности при режимах работы, приведенных в табл. 20.
При наладке зубошлифовального станка при использовании как алмазных, так и твердосплавных щупов рекомендуется соблюдать следующие условия и порядок операций [40].
Зубошлифовальный станок должен соответствовать нормам точности, предусмотренным в технических условиях, а характеристика
шлифовального круга и режим шлифования — правильно подобраны.
Рекомендуется тщательно протереть от пыли и грязи посадочное гнездо под щуп в рычаге компенсирующего механизма. Поста-
вить державку в паз без перекосов и зазоров и подтянуть пружину 1 гайкой 2 (см. фиг. 40), обеспечив плотное соприкосновение плоскости державки с опорной поверхностью паза. Затем законтро-вать гайку шплинтом.
Для наладки щупа (фиг. 42) на место шлифовального круга необходимо надеть шаблон 1 и подвести контактный вы» туп винта 2 шаблона к поверхности щупа 3 с зазором 0,5—0.8 мм.
Поверхность щупа установить по четырём точкам а—в и б — г (фиг. 42) так, чтобы разница положений противолежащих течек не превышала 4 мк, что соответствует повороту храповика продольной подачи шпинделя на два зуба. В тех случаях, когда эта разница превышает 4 мк, регулирование положения поверхности щупа необходимо производить
винтами 4, 5 и 6.
После установки щупа необходимо произвести контрольную проверку правильности положения плоскости щупа, предварительно законтрив винты 4, 5 и 6, что практически осуществляется нанесением рисок на торцовой поверхности храповика продольной подачи шпинделя, которые при положении всех Четырех точек поверхности щупа в одной плоскости должны совпадать с первой риской ели отстоять одна от другой в пределах подачи не более, чем на два зуба храповика продольной подачи шпинделя.
Закончив установку и выверку плоскости щупа по шаблону, последний снимают со станка и производят установку шлифовального круга. Вновь поставленный круг не должен находиться в соприкосновении со щупом до тех пор, пока он не будет окончательно выпраьлен правящим инструментом по диаметру и боковой поверхности. При использовании твердосплавных щупов рабочие хромки обоих шлифовальных кругов должны быть установлены относительно поверхностей щупов в одинаковых положениях. Это же условие должно соблюдаться и при замене изношенных кругов на новые.
Соблюдение указанных рекомендаций обеспечивает более рациональное использование рабочей поверхности твердосплавного шу . а следовательно, и более длительный срок его службы.
После полного использования оабочей поверхности твердосплавного щупа (т. е. после дву к его последующих перестановок) его
снимают со станка для перешлифовки, а на станок устанавливают новый комплект. Твердосплавные щупы обеспечивают надежную работу станка в течение от 300 до 1500 час. машинного времени до их перешлифовки. Указанный срок службы зависит от точности шлифуемых зубчатых колес.
На фиг. 43 показана схема устройства, ограничивающего перемещение исполнительных механизмов станка с компенсацией износа режущего инструмента. Это приспособление используется на вну-
Направляющая 1 приспособления смонтирована на поперечных салазках, несущих шпиндель шлифовального круга. Шток 2 соединен со стрелкой 3 миниметра 5 и может перемещаться во зремя работы лишь вместе с салазками в направлении, перпендикулярном к оси шлифовального круга.
Во время черновою шлифования, вследствие интенсивного износа круга, при достижении стрелкой определенного положения круг выводится для правки алмазом 6. В это время шток 2, коснувшись упора 7, сдвигается назад на расстояние, равное толщине слоя а, снимаемого с кру^а в процессе правки. После правки осуществляется чистовое шлифование до тех пор, пека стрелка миниметра достигнет положения, соответствующего заданному размеру Д детали 4. Для компенсации износа может быть установлен дополнительный упор 8.
Алмазные наконечники используются не только в описанных выше приборах для контроля размеров деталей непосредственно в процессе их обработки на станках, но также и в стационарных прецизионных измерительных инструментах и приборах, с помощ! ю которых производится массовый контроль весьма точных деталей. В этих инструментах используются также наконечники из твердых сплавсв, агата и др. Доводку плоскостей твердосплавных и агатовых наконечников производят пастами из карбида бора, а в отдельных случаях алмазными микропорошками.
3. износ наконечников при прямом методе измерении
Наконечники описанных выше конструкций измерительных приспособлений работают в чрезвычайно тяжелых условиях, подвергаясь весьма интенсивному износу, с одной стороны, из-за непрерывного трения о вновь образующуюся в процессе обработки поверхность детали, с другой стсроны, попадающими под наконечник частицами абразивного материала (особенно при внутреннем шлифовании) .
Износ наконечников в процессе работы вызывает систематическую погрешность, выражающуюся в том, что измерительное приспособление срабатывает в тот момент, когда деталь имеет размер, равный заданному размеру плюс (если это вал) или минус (если это отверстие) величина износа наконечника. Поэтому в результате износа наконечника размер детали отклоняется в сторону исправимого брака. Для получения деталей заданного размера необходимо периодически подналаживать измерительное устройство, каждый раз давая поправку на величину износа наконечника.
Износ наконечников, применяемых в измерительных приборах, основанных на прямом методе, зависит от целого ряда факторов, а именно:
1) от физико-механических свойств материала наконечника (твердости, прочности, структуры и др.) и обрабатываемой детали;
2) от метода и вида обработки (точения, шлифования наружных и внутренних поверхностей и т. д.);
3) от качества 1 поверхности деталей и наконечника;
4) от величины давления наконечника на поверхности контакта;
5) от расположения наконечника относительно измеряемой детали;
6) от количества, размера и свойств абразивных зерен и твердых частиц обрабатываемого материала, попадающих под наконечник, а также от ряда других факторов.
На фиг. 44 приведен график зависимости удельного износа наконечников из разных материалов от проходимого ими пути. Из графика видно, что наиболее эффективно в качестве заменителей алмазов в наконечниках к приборам целесообразно использовать сплавы ВКба, ВКЗа и ВК8 (горячепрессованный). Высокую износостойкость имеют наконечники, армированные мелкозернистым сплавом В1\6а, в котором размер зерна карбидов вольфрама равен 0,5 мк.
Из этого сплава изготовляют цилиндрики диаметром 2,5 и высотой 3 мм, которые запаивают в наконечники. Наконечники указанных размеров являются наиболее удобными при контроле отверстий. Для наконечников, используемых в приборах для контроля валов, рекомендуется [25а] применять вставки максимально допускаемого прибором размера.
Чрезвычайно большое влияние на износ наконечников оказывает способ обработки измеряемых деталей. Так, например, на шлифовальных операциях при обработке одних и тех же материалов износ наконечников значительно больше, чем при токарной обработке. Износ наконечников при внутреннем шлифовании закаленных сталей намного больше, чем при наружном шлифовании тех же сталей. Износ наконечников при черновом шлифовании превышает износ при чистовом. Износ наконечников при сухом шлифовании также выше, чем при шлифовании с охлаждением.
Как указывается в работе В. В. Кондашевского [25а], решающее влияние на величину износа наконечников оказывает абразив, микротвердость которого значительно выше по сравнению с микротвердостью обрабатываемых на металлорежущих станках материалов.
При токарной обработке износ наконечников меньше вследствие отсутствия твердых абразивных материалов. При внутреннем шлифовании наконечники измерительных приборов располагаются вблизи от шлифовального круга, в результате чего под них попадает значительно большее количество абразива, чем при наружном. При наружном шлифовании близость наконечников к кругу не имеет значения, так как частицы абразива удаляются вниз обильной rmveft пхлажлаюшей жидкости, почти не попадая под наконеч-
ник. Так, по Данным, приведенным в работе [25а], износ наконечников из сплава ВКба в течение 8 час. составил при внутреннем шлифовании закаленных деталей 10—12 мк, тогда как при наружном шлифовании он составил 3—4 мк.
При черновом шлифовании износ наконечников значительно больше, чем при чистовом, так как в первом случае износ шлифовального круга, а следовательно, и количество абразивных зерен, попадающих под наконечник, значительно больше. При черновом (внутреннем) шлифовании износ в смену достигал 14—16 мк,
при чистовом шлифовании 2 мк [25а].
При шлифовании с охлаждением износ наконечника меньше, так как большая часть абразива удаляется вместе с охлаждающей жидкостью. Кроме того, смачивание контактирующих поверхностей охлаждающей жидкостью способствует уменьшению трения.
С уменьшением микронеровностей поверхности шлифуемой детали износ наконечника уменьшается. Аналогичное объяснение можно привести в отношении роли доводки поверхности наконечника. Однако, учитывая что основную роль в износе наконечника играет абразивный износ, с увеличением микронеровностей контактирую-щихся поверхностей соответственно будет увеличиваться и износ наконечника.
Так, у шлифованных деталей с НсК = 1,1 -=- 1,25 мк износ наконечника из сплава ВКба в течение смены составил 14—16 мк\ у деталей с Нск = 0,5 -г- 0,6 мк износ сотавил только 4 мк, а у деталей с Иск~ 0,2 ^ 0,25 мк износ составил всего лишь 2 мк [25а].
Попытки уменьшить величину износа наконечника на приборах автоматического контроля путем полирования и доводки не дали положительных результатов, так как доведенный слой наконечника быстро изнашивается абразивными зернами. Из графика, показанного на фиг. 45, видно что, в начале работы износ доведенного наконечника 1 из сплава марки ВКба идет медленнее, чем шлифованного 2. Но по мере износа доведенной поверхности он достигает обычной величины износа для шлифованного наконечника. Следовательно, практически достаточно лишь шлифования наконечников.
Твердосплавные наконечники довольно быстро прирабатываются по форме поверхности обрабатываемой детали, вследствие чего первоначальная форма наконечника не играет особой роли. Для большинства случаев изменения (исключая специальные наконеч-
ники для контроля шлицевых деталей) рекомендуется заправлять наконечники в виде сферы с радиусом 2—3 мм.

На фиг. 46 приведен график зависимости износа наконечников из сплава ВКба от величины давления на контактирующей площадке. Пройденный наконечником путь — 1000 м. График построен на основании данных, приведенных в работе [25а]. Из графика видно, что в начале с увеличением давления на контактной площадке износ наконечника интенсивно уменьшается, а затем снова возрастает. Уменьшение износа в начале вследствие повышения давления происходит за счет уменьшения попадания абразивных
зерен между контактирующимися поверхностями наконечника и обрабатываемой детали. При дальнейшем увеличении контактного давления износ вследствие трения пары двух материалов превышает абразивный износ. Приведенный выше анализ позволяет сделать практический вывод о том, что при наладке приборов автоматического контроля большое внимание следует обращать на величину контактного давления наконечника, так как при весьма малых и больших давлениях имеет место повышенный износ наконечника.
Учитывая, что большое влияние на износ наконечника оказывает попадание абразивных зерен шлифовального круга, наконечник следует размещать в зоне наименьшего их скопления. Если это невозможно, то рекомендуется [25а] струю охлаждающей жидкости направлять навстречу потоку летящих частиц абразива или прямо под наконечник измерительного приспособления.
Компенсацию износа наконечников производят либо путем перемещения показывающего устройства, либо перемещением контактных винтов на расстояние, равное величине износа.