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)

динамічні похибки можуть складати величину до 5 мкм.

Основне призначення запропонованої методики розрахунку амплітуд вимушених коливань - визначення динамічної похибки обробки ПГ∂. На рис. 11 показана номограма, за якою визначаються відхилення від круглості розточених отворів в залежності від розмірів борштанги.

Вивчений взаємний вплив коливань різців при розточуванні трьохступінчастих отворів і закономірності утворення похибок.

У п'ятому розділі досліджені параметрична стійкість, вимушені коливання і динамічні похибки при копірній обробці поршнів.

Для оцінки працездатності верстата спочатку потрібно дослідити параметричну стійкість копірної системи, а потім оцінити рівень вимушених коливань, визначаючих динамічні похибки обробки.

Рівняння руху для вивчення параметричної стійкості, являють собою окремий випадок загальної розрахункової моделі при розгляді крутильних коливань копірної системи, що знаходиться під впливом сили різання, реакції в точці контакту щуп-копір і сили попереднього навантаження пружини. Розглядаються однорідні рівняння в наближенні статичної характеристики процесу різання


де - коефіцієнти затухання;

- парціальні частоти системи;


- коефіцієнт збудження,


Для двох станів системи отримані загальні рішення:


при Ф(t) = 0 –

При Ф(t) = 1 –

де Аij , Bij , Cij , Dij - невідомі коефіцієнти,

Дійсна частина комплексних коефіцієнтів розподілу амплітуд дорівнює

а фази гармонік (25)

У вираженнях (23), (24)

i=0, j=1,2 при Ф(t)=0;

i=1, j=1,2 при Ф(t)=1.

З (21) і (22) виходить, що коливання в двомасовій системі при невеликому загасанні в кожному з станів (Ф(t)=0 або Ф(t)=1) складаються з двох затухаючих коливань, гармонічні співмножники яких мають частоти рівні власним частотам системи, початкові фази гармонік однієї частоти в різних координатах різні і відрізняються на величини cij; коефіцієнти загасання dij різних частот різні, і коливання однієї і тієї ж частоти затухають однаково в двох координатах.

Дослідження параметричної стійкості виконане на основі поширення методу зшивання з урахуванням умов періодичності на системи з двома ступенями свободи:


Умови періодичності рішень (27) вимагають їх зміни через період Т на множник S. Таким чином, величина S визначає стійкість рішень: S < 1 - рішення стійкі, S > 1 - рішення нестійкі. Від'ємне значення S, наприклад, S = - 2 означає, що до кінця періоду j(T) = - 2j(0), тобто відхилення від положення рівноваги в кінці періоду в 2 рази більше, ніж на початку, але протилежно по фазі. Підставляючи рішення (21) і (22) в умови (26) і (27), одержуємо визначник восьмого порядку, який для отримання нетривіальних рішень повинен дорівнювати нулю. Ці нетривіальні рішення визначалися за спеціальною програмою. Програма дозволяє із заданою точністю здійснювати пошук значень S, при варіюванні частоти збурення, параметрів системи і коефіцієнта параметричного збурення n. На рис.12 наведені деякі результати розрахунків. Заштриховані зони нестійкості. Ці зони мають клиноподібну форму, а при деяких значеннях параметрів спостерігається їх викривлення, дуже характерне для систем Мейснера. При прийнятих параметрах реалізовуються прості параметричні резонанси. На графіках видно чергування зон з додатними і від'ємними S. Зміна форми параметричного збурення q приводить до зміщення зон нестійкості. Введення в систему невеликого демпфіювання трохи відбивається на ширині зон нестійкості, і у великій мірі впливає на критичне значення коефіцієнта збудження. Зростання демпфіювання неоднаково позначається на різних зонах нестійкості. Побудова резонансних зон дозволяє перевірити параметричну стійкість системи для конкретних умов обробки і намітити способи усунення параметричного резонансу шляхом зміни параметрів системи або режиму обробки.

Далі на розрахунковій моделі оцінена параметрична стійкість при зміні припуску з частотою обертання.

Виконані розрахунки вимушених коливань і динамічних похибок при обробці зовнішніх поверхонь поршнів.

Для розрахунку АФЧХ всі вісім змінних представлені у вигляді

(28)

а відповідність нумерації амплітуд Ai, Ai+1 змінним визначається так:


j1 - А1, А2

х1 - А5, А6

у1 - А9, А10

Р - А13, А14

j2 - А3, А4

х2 - А7, А8

у2- А11, А12

Рщ - А15, А16

При підстановці (28) в систему рівнянь (6-13) при Ф(t)=1 отримуємо систему 16-ти алгебраїчних рівнянь, внаслідок розв'язання якої визначаються амплітуди коливань різця відносно поршня

(29)

і зсуви фази цих коливань відносно гармоніки кінематичного збудження

(30)


У розрахунку динамічної похибки використана програма для розрахунку АФЧХ і дані спектрального розкладання функції, що описує профіль поперечного перерізу копіра.

Оптимальні значення параметрів копіювального пристрою і процесу різання визначаються розрахунком динамічної похибки, виникаючої через перетворення гармонік кінематичного збудження амплітудно-частотною характеристикою верстата. При врахуванні масштабування динамічна похибка розрахована за співвідношенням


(31)

де М - коефіцієнт масштабування, ai - значення А на частоті i-тої гармоніки, Qi - інтенсивність гармонік. У вираженні (32) підсумовування виконується лише за значущими гармоніками збудження. Розроблене програмне забезпечення розрахунків. Встановлено, що збільшення Скр і Сщ приводить до зменшення погрішностей (рис.13). Зменшення моментів інерції важелів щупа і різцетримача також зменшує похибки.

Для оцінки вібраційних режимів при копірній обробці вивчений спільний вплив кінематичних і параметричних збурень. Програма для рішення рівнянь (6-13) виконана на основі методу Рунге-Кутта-Фельберга. На рис.14 видні зони, що чергуються з підвищеними і зниженими рівнями коливань, причому рівень коливань, під дією параметричних і кінематичних збуджень, істотно залежить не тільки від параметрів системи, але і від швидкості різання.

ВИСНОВКИ

  • Встановлено, що сучасний рівень вимог до точності складнопрофільних і інших виконавчих поверхонь обертання деталей типу поршнів ДВЗ не може бути надійно гарантований застосуванням звичайних технологічних рішень, таких як оптимізація режимів обробки, геометрії інструмента і т.д. Запропонована і реалізована наукова концепція сполучення раціональних технологічних методів викінчувальної обробки таких поверхонь із методами підвищення динамічної якості пружних систем верстатів, що дозволяє істотно зменшити динамічні похибки обробки до величини порядку 0,5-1 мкм.

  • Вивчено деформованість поршнів під дією зусиль базування і закріплення. На основі систематизації й аналізу технологічних схем базування, закріплення й обробки поршнів обґрунтована можливість повної (комплексної) їхньої обробки з однієї установки на


  •