LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення точності токарних автоматизованих верстатів шляхом зміни впливу умов стикування базових вузлів на температурні деформації

Харківський державний політехнічний університет



На правах рукопису



СОЛОХА ВАСИЛЬ ВАСИЛЬОВИЧ


УДК 621.9.06-187.4: 539.37



ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ ТОКАРНИХ АВТОМАТИЗОВАНИХ ВЕРСТАТІВ ШЛЯХОМ ЗМІНИ ВПЛИВУ УМОВ СТИКУВАННЯ БАЗОВИХ ВУЗЛІВ НА ТЕМПЕРАТУРНІ ДЕФОРМАЦІЇ



05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати та інструмент



АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук











Харків – 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Запорізькому державному технічному університеті


Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Внуков Юрій Миколайович,завідувач кафедри металорізальних верстатів і інструменту Запорізький державний технічний університет,


Офіційні опоненти: 1. Доктор технічних наук, професор

Кальченко Віталій Іванович, завідувач кафедри металорізальних верстатів і інструменту, Чернігівський технологічний університет

2. Кандидат технічних наук, доцент

Сєрховець Олег Іванович, доцент кафедри технології машинобудування та металорізальних верстатів, Харківський державний політехнічний університет



Провідна установа: Національний технічний університет України "КПІ", кафедра "Конструювання верстатів і машин" м. Київ


Захист дисертації відбудеться " 30 " березня 2000 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.12 при Харківському державному політехнічному університеті за адресою 61002, м. Харків, вул. Фрунзе, 21,



З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці університету


Автореферат розісланий " 25 " лютого 2000 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради М. Д. Узунян



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Робота на верстатах з високими швидкостями супроводжується значним тепловиділенням в механізмах та системах верстата, що спричиняє до температурних деформацій елементів несучої системи. Під час обробки деталей на металорізальних верстатах похибки обробки, обумовлені температурними деформаціями, можуть зробити неможливим одержання деталей з необхідною точністю. Особливої ваги це питання набуває з використанням автоматизованого обладнання, що працює за наперед розробленою керуючою програмою (верстати-автомати та напівавтомати, верстати з ЧПК, багатоопераційні верстати). Температурна поведінка верстата визначається інтенсивністю теплоутворення і теплообміну елементів верстата з оточенням і спряженими деталями, геометрією елементів конструкції, накладеними зовнішніми зв'язками. Більшість цих факторів є керованими, їх можна прогнозувати на стадії проектування верстатів. Важливе значення для цього мають знання про поведінку стиків спряжених деталей, які в верстатних вузлах мають значні розміри. Стики впливають на теплообмін між деталями, накладені зовнішні зв'язки змінюють характер і значення температурних деформацій контактуючих деталей, особливо в площині стику. Існуючі залежності з теплопровідності враховують лише вплив мікровідхилень, що властиво для стиків малої площі, теплопровідність стиків значних розмірів досліджена мало. Спосіб фіксування шпиндельної бабки на станині, який визначає граничні умови на стику в розрахунках температурних деформацій, суттєво змінює величину і напрямок температурних зміщень осі шпинделя. Однак на сьогодні відсутні рекомендацій що до завдання граничних умов на стику і врахування впливу розміщення фіксуючих елементів на температурні деформації шпиндельних бабок.

Виходячи з цього актуальним є питання дослідження явищ, які спостерігаються в стиках базових деталях і їх впливу на теплову поведінку автоматизованих верстатів.

Мета роботи. Мета роботи – забезпечення умов підвищення точності токарних автоматизованих верстатів за рахунок зниження долі температурних деформацій в балансі точності.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

-виявлення джерел тепловиділення в токарних автоматах і впливу різних факторів на інтенсивність теплоутворення;

-дослідження впливу тепловиділення в різних джерелах на температурні зміщення вузлів;

-дослідження температурних зміщень вузлів верстата і їх впливу на точність обробки;

дослідження теплового опору зони контакту стикових спряжень верстатних вузлів з метою визначення впливу макрогеометрії поверхонь;

-виявлення впливу закріплення та схеми фіксації шпиндельної бабки на температурні зміщення шпинделя. Розробка рекомендацій з завдання граничних умов на стику при розрахунках температурних деформацій і застосування схем фіксації, що забезпечують мінімальні температурні зміщення шпинделя;

-вироблення рекомендацій, спрямованих на зниження впливу температурних деформацій елементів конструкції верстата на точність обробки на токарних автоматизованих верстатах.

Методика досліджень. Теоретичні дослідження проводились на базі основних положень теорії теплопередачі та термопружності з використанням сучасних числових методів вирішення задач визначення температурних полів та температурних деформацій. Експериментальні дослідження проводились з використанням сучасних вимірювальних та реєструючих приладів, які забезпечують необхідну точність.

Наукова новизна одержаних результатів.

-встановлено вплив макрогеометрії поверхонь контакту на теплопровідність середовища, що заповнює зону контакту. Запропонована залежність для визначення теплопровідності середовища в зоні контакту поверхонь з макровідхиленнями.

-встановлено вплив характеру макровідхилень на тепловий опір металевого контакту стикових з'єднань Запропоновано залежність для визначення теплопровідності металевого контакту з різним характером макровідхилень.

-визначено вплив закріплення та фіксування шпиндельної бабки на станині на величину і характер температурних зміщень шпинделя. Запропоновані граничні умови для розрахунків температурних деформацій шпиндельних бабок, які враховують закріплення і фіксування.

-розроблена методика визначення розміщення фіксуючих елементів, яке забезпечує оптимальні температурні зміщення шпинделя. Запропоновані варіанти схем фіксації з мінімальними горизонтальними зміщеннями.

Практичне значення одержаних результатів. Реалізація розроблених практичних рекомендацій і одержаних залежностей дає можливість:

знизити тепловиділення в шпиндельному вузлі, що суттєво зменшує температурні зміщення в зоні обробки;

знизити вплив температурних зміщень в горизонтальній площині (поперечних та осьових) на точність обробки на токарних автоматизованих верстатах;

підвищити точність розрахунків температурного поля верстатних вузлів за рахунок уточнення величин теплопровідності стиків з макровідхиленнями;

підвищення точності розрахунків температурних деформацій за рахунок використання