LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості фінішної обробки отворів з переривчастою поверхнею

розточувальної борштанги ; — кут розриву оброблюваного отвору, град.

Однак аналіз отриманої формули говорить про те, що забезпечити мінімальні коливання розточувального інструмента, тільки за рахунок зміни частоти обертання шпинделя, можливо не у всіх випадках.

Таким чином, з метою компенсації згинальних коливань була запропонована конструкція борштанги із пружними елементами (рис.4), що забезпечує поряд з високою якістю обробки зменшення ударних перевантажень, які діють на інструмент.

Рис.4. Конструктивна схема борштанги з пружними елементами


Рис.5. Розрахункова схема

Точність і якість обробки такими борштангами досягається за рахунок вибору конструктивних параметрів, а саме жорсткості пружних елементів й кута розташування пружних елементів відносно різця β, при яких амплітуда коливань борштанги буде найменшою, у порівнянні з розточуванням стандартними борштангами. Таким чином, з'явилося завдання вибору оптимальної конструкції борштанги, а саме значень й β, при яких амплітуда коливань A не перевищує амплітуду A1, що виникає при розточуванні переривчастих отворів борштангами без пружних елементів.

Із цією метою була розглянута одномасова коливальна система, описувана неоднорідним диференціальним рівнянням зі змінними коефіцієнтами

(8)

Специфіку розв'язуваного завдання становить періодична зміна як збурюючої сили P(t) так і жорсткості С(t) за один оберт інструмента, тому динамічна система стає системою зі змінними характеристиками.

Для розрахункової схеми (рис.5) наведена діаграма зміни жорсткості С(t) механічної системи й збурюючої сили P(t), за один оберт інструмента (рис.6).

Рис.6. Діаграма часу

Наведена жорсткість системи, відповідно до представленої діаграми при , визначалася за формулою

(9)

(10)

Для рішення зазначеного рівняння був застосований чисельний метод - метод кінцевих різностей. Вихідне диференціальне рівняння замінялося різницевим рівнянням. При цьому функція, що описує коливання x(t), замінялося наближеною функцією X(t).

(11)

де h — крок різницевої схеми.

Таким чином, значення наближеної функції X(t+h) може бути обчислене для будь-якого моменту часу t залежно від значень цієї функції для двох попередніх ітерацій X(t) та X(t-h).

На рис.7 наведені теоретичні дослідження амплітуди коливань залежно від перерахованих раніше параметрів , β та n.

Важливою умовою призначення кута β є те, щоб у процесі обробки при холостому перебігу ріжучого інструменту, тобто при влученні різця в розрив отвору деталі, пружні елементи знаходилися у контакті з оброблюваною поверхнею, тобто не допускається одночасне влучення різця й пружного елемента борштанги в розрив оброблюваного отвору.

Кут розташування пружних елементів щодо різця β змінювався в діапазоні від 30 до 90, жорсткість пружних елементів змінювалася в діапазоні від до Н/м, числа оборотів шпинделя n становили 800, 900 та 1000 відповідно.

Вид наведених залежностей на всіх графіках має характерні резонансні області коливань борштанги, які залежать від чисел обертів шпинделя, та конструктивних параметрів борштанги.

а) n=800

б) n=900

без пружних елементів

= Н/м

= Н/м

= Н/м

= Н/м

в) n=1000



Рис.7. Амплітуда коливань борштанги

Так при жорсткості пружних елементів борштанги Н/м та обертах шпинделя 800 й 1000 , спостерігалося підвищення рівня коливань борштанги, що досягало максимального значення при куті β=30.

Наступне збільшення кута β до 90, при тих же значеннях й n, амплітуда коливань плавно зменшувалася до значень відповідних борштанзі без пружних елементів. При 900 спостерігалася зворотна картина, тобто зниження рівня коливань борштанги при β=30. Збільшення кута β до 90 підвищило амплітуду коливань до значень відповідних борштанги без пружних елементів.

Для зручності зіставлення результатів на графіках також наведені дані коливань борштанги без пружних елементів.

Подальше збільшення твердості пружних елементів борштанги при 800, 900 й 1000 оборотах шпинделя верстата виявило наявність резонансної області, що залежно від жорсткості переміщається у бік збільшення кута розташування пружних елементів β.

Однак, поряд з наявними резонансними областями, з'явилася область конструктивних значень й β, при яких амплітуда коливань борштанги із пружними елементами менше відповідних значень коливань борштанги без пружних елементів.

Так, при 900 та жорсткості пружних елементів Н/м рівень коливань у порівнянні з борштангою без пружних елементів, знижується, якщо β знаходиться у межах 30...75 .

Аналіз отриманих результатів показує наявність оптимуму в залежності амплітуди коливань борштанги від кута розташування β і жорсткості пружних елементів , а також від чисел обертів шпинделя n.

На рис. 8 наведена область (область 1) вибору прийнятних значень конструктивних параметрів борштанги β та для обертів шпинделя 800, 900 й 1000 .

а) n=800

б) n=900

в) n=1000

г) результат накладення областей

Рис.8. Області оптимальних значень конструкцій борштанг та параметра режиму різання n

Рішення даного завдання оптимізації було отримано шляхом накладення областей одну на іншу, у результаті чого була отримана область (рис. 8г), що дозволяє вибрати конструктивні параметри борштанги для відповідних значень оборотів шпинделя.

Таким чином, існує область вибору конструктивних параметрів (область 1) наведеного розрахункового інструмента, при яких має місце зниження амплітуди згинальних коливань борштанги в порівнянні із традиційною схемою розточування переривчастих отворів.

В цій роботі, для умов тонкого розточування отворів з перерив частою поверхнею, була запропонована форма різця (рис.9) із циліндричною передньою поверхнею й змінними геометричними параметрами уздовж ріжучого леза, що забезпечує підвищену стійкість і міцність ріжучого клина інструмента в умовах ударного характеру прикладання навантаження.

Рис. 9. Розточувальний різець спеціальної геометрії

Складається різець із державки 1 і ріжучої частини 2. У борштанзі різець орієнтується за допомогою лиски 3, яка є основною площиною. Слід зазначити, що кути в плані отримуємо тільки за рахунок нахилу різця в борштанзі. Проекція ріжучої кромки різця на основну площину має форму еліпса з двома дотичними, розташованими під відповідними кутами в плані й .

З урахуванням тільки геометричних причин утворення шорсткості поверхні, величина й форма нерівностей, що складається із залишкових гребінців, визначається величиною подачі й формою різального інструмента. Виходячи із цього, шорсткість поверхні можна розрахувати із зіставлення двох суміжних положень профілю проекцій різця на основну