LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Прогнозування і забезпечення точності остаточної лезової обробки складнопрофільних і інших поверхонь обертання (на прикладі комплексної обробки поршнів)

переміщеннями різця відносно поршня. Визначення цієї відмінності, що характеризує динамічну похибку, і є задачею динамічного розрахунку.

Дві пружні підсистеми взаємодіють між собою в зонах контакту щупа з копіром, де невідривність досягається попереднім напруженням пружини, і в зоні різання (контакт різця і поршня) (рис. 6). Умови взаємодії елементів системи в зоні контакту копір-щуп (ВКЩ) залежать від контактної жорсткості щупа, а в зоні різання - від параметрів динамічної характеристики процесу різання.

Пружні коливання, що виникають при різанні, описані системою диференціальних рівнянь, складених з урахуванням основних положень теорії динаміки верстатів

У цих рівняннях:

- значення моментів інерції різцетримача і важеля з щупом; - крутильна жорсткість скалки; і - коефіцієнти дисипації; і - - радіуси траєкторії коливальних рухів вершин різця і щупа; Сп - жорсткість пружини, що притискує щуп до копіра; Рщ - сила притиску щупа до копіра; Рр - сила різання; j1 і j2 - пружні поворотні переміщення різця і щупа; і - зведені до зони різання і до точки контакту з щупом маси поршня, копіра і шпинделя; - статичні коефіцієнти впливу; , та , - пружні згинні коливання зведених мас; - коефіцієнти дисипації; Тр - інерційна стала стружкоутворення; Сщ - контактна жорсткість щупа; Кр - коефіцієнт різання; x - коефіцієнт, що залежить від зміни ширини зрізу; gр, gщ - кути між напрямом сил Рр, Рщ і віссю х; w - частота обертання, А - амплітуда кінематичного збудження; W - задана товщина шару, що зрізається; Ф(t) - кускова-стала функція часу періоду , що визначається співвідношенням

де q - параметр форми параметричного збудження.

Розроблена розрахункова модель, що описується системою рівнянь
(6-13), дозволяє вивчити вимушені коливання замкненої динамічної системи верстата під дією параметричних і кінематичних збуджень. З цієї загальної моделі для рішення конкретних задач, виділяючи основні потенційно нестійкі форми коливань, утворюються часткові моделі. На рис. 7 наведена блок-схема цих моделей з вказівкою їх застосування при розрахунках.

Розрахунки по цих моделях дозволяють вибирати параметри пружної системи і процесу різання на стадії проектування з урахуванням точності копіювання.

У четвертому розділі вивчені динамічні особливості і похибки прецизійного розточування довгих, глибоко розташованих (з l/d " 10), а також ступінчастих отворів з суцільною, або переривчастою поверхнями.

Аналіз круглограм розточених отворів показує, що коливання можуть бути фактором, що переважно визначає похибки форми поперечного перерізу.

Розточування довгих (глибоко розташованих) отворів можливе при використанні спеціальних вібростійких борштанг. У конструкції таких борштанг використовується робоче середовище, яке під тиском подається в зазор між борштангою і отвором в заготовці.

Вивчені коливання консольних борштанг при витіканні в зазор повітря або індустріального масла. При виникненні коливань взаємодія поверхні оправки з потоком робочого середовища створює додаткове демпфіювання, що призводить до зниження розмаху коливань, до зменшення шорсткості обробленої поверхні і відхилень від круглості розточеного отвору. Оскільки вихідні отвори розташовані в перерізі по обидві сторони від різця, то додаткове демпфіювання в зазорі між поверхнею, що обробляється і інструментом діє протягом всього часу розточування. Встановлено, що додаткове демпфіювання, що виникає при витіканні потоку, залежить від кількості вихідних отворів, їх діаметра, від тиску робочого середовища і від величини зазору між борштангою і отвором заготовки. У таблиці 2 наведені результати обробки осцилограм затухаючих коливань.

Таблиця 2

Значення декременту при зміні тиску

Тиск, кПа

Логарифмічний декремент коливань d при витіканні


в атмосферу

в зазор D=2 мм

100

0,110

0,140

200

0,140

0,170

300

0,160

0,190

400

0,170

0,210

500

0,175

0,230


Аналіз результатів експериментів показує наявність оптимуму в залежності амплітуди коливань борштанги при різанні від зміни тиску. У разі переходу від обробки без подачі повітря до обробки при тиску 250 кПа амплітуда зменшується в 2-3 рази, а декремент коливань зростає від 0,09 до 0,18. Контролем якості поверхонь, що обробляються, встановлено, що при подачі повітря оптимального тиску шорсткість знижується від 3-4 мкм до 1-2 мкм.

Рідина, володіючи високою в'язкістю, дуже ефективна для підвищення демпфіювання пружної системи. На рис. 8 наведені залежності максимальних значень амплітуд коливань зразка в перерізі, де різець знаходиться під датчиком вимірювань, що дозволяють оцінити вібраційний режим в зоні різання з метою визначення оптимальних значень тиску робочого середовища, що витікає через три отвори в борштанзі. Як робоче середовище використовувалося індустріальне масло 60. При переході від розточування без подачі масла в зону різання до розточування із витіканням масла рівень коливань знижується в 5-6 разів для борштанги з l/d =10.

Мінімальні вібраційні режими реалізовані в експериментах з різанням. При цьому на зразках досягається шорсткість від Ra=1,3 мкм до Ra=2,2 мкм, при зносі різця 1-2 мкм на 1000 м. Відхилення від круглості розточених зразків знаходиться в межах 1-3 мкм. Велике демпфіювання в системі (d =0,15-0,2) дозволяє реалізувати на верстаті продуктивний режим: розточування велося з подачею 0,05 мм/об і глибиною різання t=0,1-0,2 мм. Низький рівень коливань дозволяє використати різці з ельбору, підвищуючи швидкість різання до 6-8 м/с.

У всіх раніше проведених дослідженнях по розточуванню отворів з переривчастою поверхнею передбачалося, що підсистема деталь-пристрій має високу жорсткість. Однак, у багатьох випадках забезпечити такі умови обробки неможливо. Часто зустрічаються тонкостінні деталі, що мають малу і анізотропну жорсткість. Отвори, що розточуються в поршнях часто мають переривчасту поверхню. Тому вивчена взаємодія борштанги з пристроєм при обробці переривчастої поверхні.

Рівняння рухів складені з урахуванням основних форм коливань вузлів обробно-розточувального верстата, а також з урахуванням коливань пристрою, податливого в напрямку подачі:

Тут - прискорення, швидкості і переміщення відповідно борштанги і пристрою; mu і mx - зведені маси борштанги і пристрою; bu і bx - характеристики демпфіювання; Сu і Сх - жорсткість борштанги і пристрою; Рzo - стала складова сили різання; - ефективний головний кут різця в плані; m - коефіцієнт тертя стружки об передню грань; j - головний кут різця в плані; Ф(t) - кусково-стала функція часу періоду