Дослідження впливу електрогідравлічного модуля на шумові характеристики шліфувального верстата

Верстатобудування належить до тих галузей, де гідравлічні приводи застосовуються традиційно. Зараз у металообробних верстатах гідропривід використовується для здійснення як головних, так і допоміжних рухів, у тому числі автоматичних стежачих виконувальних механізмів, приводу робочих органів затискних, фіксуючих і транспортних пристроїв.

Застосування гідроприводів у верстатобудуванні визначається низкою їхніх істотних переваг перед іншими типами приводів, зокрема, можливість отримання вели-ких сил і потужностей при обмежених розмірах гідро-двигунів. Оскільки електромеханічні приводи мають певні недоліки, то використання електрогідравлічних систем автоматичного керування у верстатобудуванні та інших галузях машинобудування є сучасним і перспек-тивним напрямом.

Розв'язання задачі модернізації гідроприводів мета-лообробних верстатів пов'язано з науково-дослідною роботою "Удосконалення гідравлічних і пневматичних систем керування промислового призначення".

Аналіз забезпечення потрібних характеристик ланок технічної системи гідроприводу для металообробних верстатів виявив, що досить ефективним шляхом підвищення технологічності та продуктивності є удоско-налення систем керування гідроприводами подачі.

Аналіз класичної схеми керування силою врізання шліфувального круга в заготовку довів, що усі відомі схеми приводів не мають потрібних статичних і дина-мічних характеристик для забезпечення високої якості, недостатньо швидкодійні для поєднання роботи з мікро-процесорним керуванням, енергомісткі, мають порівняно великі габарити, не дають змоги модернізувати процес керування переміщенням різального інструмента без істотного перероблення кінематичних схем верстатів та не реалізують безударне врізання інструмента в заготовку

Поряд з цим, найперспективнішим напрямом, удосконалення керування є розроблення автономних модулів, які спроможні забезпечити універсальність приводу подач за потрібними функціями.

При проектуванні системи керування приводу подач металообробних верстатів і, зокрема, при розробленні автономного модуля лінійного переміщення, специфіка задачі полягає в тому, що треба знайти і реалізувати таке рішення, яке дозволило б добитися безударного врізання різального інструмента в заготовку за рахунок вирівню-вання тиску в робочих порожнинах виконувального гідроциліндра, покращати характеристики за рахунок параметричного синтезу модуля.

Для металообробних верстатів, що реалізують високі технології за рахунок оптимального керування інструментом щодо швидкості руху і сили різання, ефективним є використання автономного електрогідравлічного модуля лінійного переміщення (ЕГМЛП) [2].

З метою удосконалення системи керування гідроприводом подачі інструмента координатно-шліфувального верстата моделі 32К83СФ10 в Національному технічному університеті "ХПІ" розроблено електрогідравлічний модуль лінійного переміщення з системою керування [4].

Модуль призначений для автоматичного переміщення шпинделя зі шліфувальним кругом. Пристрій керування разом з гідравлічною частиною модуля забезпечує виве-дення шліфувального круга у вихідне положення та його фіксацію. Положення поршня гідроциліндра контролює давач зворотного зв'язку.

Практичним результатом застосування ЕГМЛП з системою автоматичного керування в гідроприводі коор-динатно-шліфувального верстата є: автоматизація про-цесу шліфування; підвищення стійкості шліфувальних кругів в 1,4 — 1,6 рази; уникання браку шліфування та поліпшення параметрів шорсткості поверхні; полег-шення праці робітника.

ЕГМЛП, гідравлічна схема якого наведена на рис. 1, складається з гідророзподільника 1 з пропорційним електрокеруванням типу РП-6, редукційного клапана З, гідроклапана тиску 5, зворотних клапанів 2 і 6, гідроци-ліндра ГЦ, давача зворотного зв'язку ДЗС за положенням, пристрою керування ПК, виконаного на базі мікросхеми К153УД5, блоку керування БК і механізму фіксації 4.

Редукційний клапан встановлений у напірній магіс-тралі, а гідроклапан тиску — у зливній. Тиск із зливної магістралі гідроциліндра передається в канал керування редукційним клапаном (реалізовано внутрішній гідрав-лічний зворотний зв'язок).

Для забезпечення повернення гідроциліндра у вихідне положення в напірній та зливних магістралях передбачені відгалуження, в яких встановлені зворотні клапани. Роботу гідроциліндра забезпечує гідростанція верстата СВ-М1А-40, до складу якої належить насосна установка, контрольно-регулювальна і керуюча апаратура. Робочий цикл модуля включає: підведення шпинделя зі шліфу-вальним кругом до заготовки, Його фіксацію при шліфу-ванні, повернення шпинделя у вихідне положення.

Підведення і відведення шпинделя здійснюється поданням електричної напруги від пристрою керування на блок керування, з якого сигнал у вигляді струму керу-вання подається на пропорційний електромагніт гідророзподільника. Його золотник переміщується з ней-тральної позиції в праву або в ліву на довжину, пропор-ційну силі струму керування. Робоча рідина відповідно до гідравлічної схеми модуля підводиться в ліву або в праву порожнину гідроциліндра.

При врізанні шліфувального круга в заготовку пристрій керування видає команду механізму 4 для фіксації штока гідроциліндра зі шпинделем. Механізм верстата реалізує робочу подачу, після чого пристрій керування видає команду на розфіксування штока гідроциліндра зі шпинделем [2, 5].

Одним з важливих експлуатаційних показників будь-якого обладнання і, зокрема гідроприводу, є рівень шуму, який воно створює. Обладнання з підвищеним рівнем шуму все складніше продати, оскільки вібрації, пульсації рідини і шум не тільки свідчать про несприятливий робо-чий процес, але й створюють небезпеку для здоров'я персо-налу, який обслуговує верстати, знижує продуктивність праці [5]. Стосовно верстатного устаткування припустимі рівні шуму встановлено ГОСТ 12.2.107-85.

При експериментальному дослідженні динаміки електрогідравлічного модуля лінійного переміщення на верстаті одночасно проводили вимірювання рівня шуму [1,3]. Для вимірювання звукового тиску використовували шумомір Ш-71. Калібрування шумоміра проведено у вільному звуковому полі до і після вимірювань.

Експеримент проведено у виробничому приміщенні, де встановлено верстат при непрацюючому сусідньому обладнанні, яке розташоване не ближче 20 метрів від верстата. Вимірювальна віддаль становила 1 м. Вимірю-вання відбувались при сталому процесі шліфування в п'яти точках, обраних відповідно до рекомендацій [3]. Визначення сталої К, яка враховує вплив відбитого звуку, проводилась за стандартною номограмою, величина якої склала 8 дБА. Середній рівень звуку в дБА на вимірювальній поверхні обчислювався за формулою

де — рівень шуму в дБА в і-тій точці; n — кількість точок вимірювання на вимірювальній поверхні.

Рівень шуму вимірювався при увімкнутому та вимкну-тому ЕГМЛП. Експерименти проведено