LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості оброблення кілець роликопідшипників на токарно-автоматних операціях

значення радіус-вектору; k - номер гармоніки; Ak - амплітуда k-ї гармоніки; Ц0k - початкова фаза гармоніки.

Поклавши амплітуди гармонік а0 = 0, одержимо нульову гармоніку розкладу, яка є постійною складовою ряду:


. (2)


Для першої гармоніки розкладу (k = 1) відхилення контуру L від базового кола відповідає залежності:


(3)

Із зменшенням амплітуди гармонік форма контуру наближається до базового кола, а відхилення виявляються в огранці контуру за кількістю граней, що відповідає номеру гармоніки (рис. 3).



Рис. 3. Форми контуру з огранкою, що відповідають третій (а), четвертій (б) і п'ятій (в) гармонікам розкладу періодичної функції з періодом 2 в ряд Фур'є для нульових початкових фаз і малих амплітуд



Використання спектрального аналізу вібрації підшипника у співставленні з віброактивністю робочих поверхонь дозволило виявити важливу закономірність, що найгірші віброакустичні характеристики підшипника з'являються при співпадінні числа хвиль к-ї гармоніки на доріжці кочення внутрішнього або зовнішнього кілець з числом тіл обертання в підшипнику чи кратному цьому числу, тобто , де - число хвиль основної к-ї гармоніки на доріжці кочення.



Рис. 4. Експериментальна установка для проведення гармонічного аналізу робочих поверхонь кілець підшипників MVA 160V: а) загальний вигляд установки; б) робочий простір з досліджуваним зразком


Спектральний аналіз нерівностей робочих поверхонь деталей підшипників відкриває перспективу для діагностування причин появи технологічних дефектів. Графічна інтерпретація ряду Фур'є є ефективним засобом аналізу процесів оброблення кілець підшипників. Спектр дозволяє виявити головні (переважаючі) гармоніки, які присутні в розкладі ряду. Дослідження, проведені за допомогою установки (рис. 4), дозволили встановити оптимальні величини гармонік та запропонувати схему допусків на значення віброактивності поверхні для спектру гармонік (рис. 5). Запропонований механізм моделювання віброактивності поверхні дозволяє вирішувати серію прикладних задач розроблення і оптимізації технології формоутворення мікрогеометричних параметрів поверхонь тіл обертання.


Рис. 5. Спектрограма допусків для гармонік спектру досліджуваного кільця підшипника з числом тіл кочення Z=20



У четвертому розділі наведені результати теоретичних та експериментальних досліджень процесів механічного оброблення поверхонь тіл обертання на токарних операціях з метою розроблення методики моделювання параметрів формоутворення мікрорельєфу оброблюваних поверхонь для керування процесом формоутворення.


В основу моделювання параметрів мікротопографії покладено принцип багатокоординатного формоутворення як результат відносних переміщень деталі та інструменту. Висотні параметри мікрорельєфу визначаються характером та величиною радіальних переміщень інструменту відносно заготовки. Крокові параметри мікрорельєфу залежать від співвідношень величин поздовжніх подач інструменту і частот обертання заготовки. Вигляд робочого простору токарного автомата 1Б265П-6К, та розрахункова схема динамічної моделі процесу формоутворення показані на рис. 6, 7. Динамічна розрахункова схема включає маси шпинделя з деталлю m1, поперечного та поздовжнього супортів m2-m3, з'єднаних пружними ланками С1-С5. Сц – кутова жорсткість приводу; Мд та Мр – моменти різання; х1, х2 – координати переміщень мас m1 та m2 вздовж осі х; у1, у3 – координати переміщень мас m1 та m3 вздовж осі у; ц1 цп – координати кутових переміщень обертових мас; Ft(t), Fr(t), Fa(t) – сили різання. Оскільки коливання мас супортів відбувається вздовж взаємо перпендикулярних осей та пов'язані безпосередньо через оброблювану деталь, виникає необхідність врахування взаємного демпфування коливань.


Рівняння коливання мас динамічної системи шпинделя описано формулами у відповідних напрямках обертання:

- в напрямку руху поперечного супорта вздовж осі х:


(4)


- в напрямку руху поздовжнього супорта вздовж осі у:


(5)


- крутні коливання шпинделя:


(6)

де б та в – коефіцієнти демпфування відповідно поперечного та поздовжнього супортів; Fб(t), Fr(t), Ft(t) – сили, які діють на відповідні ланки в процесі оброблення заготовки.

Встановлено залежності хвилястості від параметрів оброблення з різними частотами обертання шпинделя верстата (табл. 1). Результати експериментальних досліджень підтверджують теоретичні розрахунки з рівнем розходження 15-20%.

Таблиця 1

Залежність амплітуд коливання шпинделів різального інструменту від частоти обертання


Частота обертання,

об/хв.

Амплітуда коливання по осі Х, мкм

Амплітуда коливання по осі У, мкм


Експ.

Теорія

Експ.

Теорія

1800

1,336

1,453

0,924

1,115

1200

2,376

2,863

1,645

1,862

800

5,349

5,121

3,702

3,241

560

1,093

1,125

0,756

0,907

280

4,366

3,985

3,023

2,912


На основі проведених теоретичних та експериментальних досліджень побудовано графіки залежності амплітуди коливань різального інструменту під час оброблення кілець підшипників від частоти обертання шпинделя (рис. 8 9).

Рис. 8. Залежність амплітуди поперечних коливань від частот обертання шпинделя верстата


Для експериментального дослідження впливу технологічних факторів на параметри мікрорельєфу оброблюваних поверхонь використано автоматизовану дослідницьку установку на основі токарного верстата і персонального комп'ютера, а також автоматизований дослідницький комплекс Tаlyskan–150 для дослідження мікрорельєфу в системі 3D рис. 10, 11.


Рис. 9. Залежність амплітуди поздовжніх коливань від частот обертання шпинделя верстату


В п'ятому розділі реалізовано результати теоретичних та експериментальних досліджень у вигляді запропонованої інженерної методики автоматизованого проектування інструментальних налагоджень багатошпиндельних токарних автоматів (БТА) з