Исследование влияния динамики многоцелевых станков на точность обработки

ГЬвышшие качества и надежности машин и оборудования является одной из основных проблем современного машиностроения. Это относится, в первую очередь, к теэдологаческому оборудованию, т. е. к той сфере производства, где создаются все изделия и обеспечиваются показатели качества и надежности выпускаемых машин.

Металлорежущие станки занимают особое место среди изделий машиностроения. Именно станки в основном формируют те показатели качества, которые определяют достоинства выпускаемых изделий. Сам станок превратился в сложный шугоматазировшльш агрегат с широкими возможностями для осуществления различных технологических опфаций, с применением большого числа разнообразных инструментов и управлением от ЭВМ обходимыи уровень качества станка определяется в первую очередь, требованиями к точности обрабатываемых деталей, включая точность размеров, формы, взаимного расположения обрабатываемых поверхностей, а также их шероховатость и волнистость. Анализ процесса формообразования при обработке изделий на станках различного технологического назначения позволяет сделать вывод, что основными выходными параметрами станка как элемента технологической системы должны быль характеристики точности осуществления заданных движений узлов, несущих инструмент и заготовкут. е. формообразующих узлов станка Главным является обеспечение условий, необходимых для получения деталей с минимальными погрешностями размеров и формы, т. е. отсутствия отклонений от заданных устойчивых положений инстоумента и заготовки. Такие отклонения возникают х как результат разтгчных внешних воздействий на дефорш-фуемую систему станка и.

О важной роли динамических явлений в станках свидетельствует то внимание, которое уделяется исследованию этих явлений.

Точность обработки определяется ошосжгельными смещениями инструмента и заготовки по нормали к обработанной поверхности, соз-дешщими нарушения заданных размеров, формы из относительного положения поверхностей обрабатываемой детали. Это смещение как результат деформации системы и является параметром, по которому определяются показатели дишштческого качества при оценке влияния динамического процесса на точность обработки при заданных внешних воздействиях (включая отклонения от геометрической формы и размеров несущих деталей станка, обрабатываемой детали, инструмента и т. п.- кинематические погрешности в связанных цепях и т. д.).

Точность станка непосредственно связана и с другим его показателем — производительностью. Чем выше запас по точности, тем более высокие режимы обработки можно применять на станке, т. е. может быть достигнут более высокий уровень производительности.

Особое место в гамме металхюрежущего оборудования занимают мтюгоопфащюнные станки с ЧПУ, к которым предъявляются особенно высокие требования. Это связано, в первую очередь с тем, что на данном виде оборудования обрабатываются в основном корпусные детали, которые служат базой для других деталей и узлов машин и механизмов. Работа в автоматическом режиме не всегда позволяет оператору корректировать процесс обработки в зависимости от возникающих погрешностей. Раашгрение технологических возможностей станка (увеличение степеней подвижности тшструмента и заготовки) осуществляется за счет увеличения количества звеньев в кинематических цепях инструмента и заготовки. Следовательно увеличивается и число подвижных и неподвижных стыков в станке, каждый из которых вносит свой вклад в погрешность обработки.

Учитывая многофакторность процесса образования погрешности, особенно на сложных многооперащ-юнных станках с ЧПУ и высокие требования к точности обработки деталей на них, проблема управления точностью становиться весьма актуальной.

Анализ литературы, посвященной вопросам точности обработки, показал различие не только в методах, но и в подходах к установлению связей между действутшщми факторами и выходными показателями технологического процесса. Существующие аналитические и зкспе-рхжентальные методы установления зависимостей между действующими факторами, харш^жстиками технологичесзкой системы, точностью и производительностью обработки недостаточно сов^эшенны и эффективны. Аналитические методы отличаются невысокой точностью и большой трзэдоемкостью. Экспериментальные методы также достаточно трудоемкитребуют сложной оснастки, аппаратуры, высо-коквалифшдфованных шещхалистов, что делает эти методы малоэффективными. изложенного очевидна необходимость в разработке таких методов установления зависимостей между действующими факторами и выходными показателями процесса, применение которых обеспечивало бы высокую степень соответствия установленных зависимостей фактическим при невысокой трудоемкости.

Этим требованиям удовлетворяет метод математического моделирования. Математическая модель строится на базе имеющихся представлений о механизме образования погрешностей обработки, результатов аналитических и эктерименгшъных исследований и обобщения частных выводов и фактов о природе возникновения погрешностей,.

В данной работе предлагается методика экшериментальноаналитической оценки точности обработки на многоопфащюнных станках с ЧПУ. При разработке математической модели станка используется метод координатных систем с деформирующимися связями Б. МБазрова [4], который позволяет описывать ошосительное положение базовых поверхностей деталей и узлов станка В качестве объекта исследования рассматривается многооперационный станок модели МС12−250М1Г предназначенный для выполнения сверлилъно-фрезфно-разточных операций для корпусных деталей повышенной точности.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

.

1. Александров АВ, Потапов ВД, Державин Б. П Сопротивление материалов. — М: Высшая школа, 1995. -560 с.

2. Андронов, А А, ВИТТ, А А, Сайкин С. Э. Теория колебаний.— ММашиностроение!, 1982. -915 с.

3. Аришнов НА, Алексеев Г. А Резание металлов и режущий инструмент. М: Машиностроение, 1968. — 480 с.

4. Базров Б.- M Технологические основы проектирования самоподна-страивающихся станков. -М: Машиностроение^ 1978.-216 с.

5. Белый ВД, Гаврилов ВА, Дехнич АА Исследование точности многооперационных станков. Тезисы докладов, ноябрь. Окж. 1997, -кн.1. с 43.

6. Белый ВД, Гаврилов ВА, Дехнич АА Нагрузочное устройство для многоцелевых станков. /Омский техн. ун-т. -Омск, 1998. 6 с. Дел. в ВИНИТИ05.10.98. N2277-B98.

7. Белый ВД, Гаврилов ВА, Дехнич АА Отредежние собственных частот колебаний шпиндельной головки многоцелевого станка /Омский техн. ун-т. -Омск, 1998. 11с.- Дел. в ВИНИЩ05.10.98. N2279-B98.

8. Белый ВД, Гаврилов В А, Дехнич, А А Разработка математической модели точности обработки на многооперационньк станках /Омский техн. ун-т. -Омск, 1998. 15 с. Дел. в ВИНИТИ05.10.98. N22&4-B98,.

9. Щцершн ВЛ Теория механических колебаний. М: Машиностроение, 1980. — 408 с.

10. Блинов ВБ., Евстигнеев ВН, Гринглаз АВ Экспериментальные исследования стшичееких и динамических характеристик многоцелевого станка. Станки и инструмент, 1986, N12″ с. 5−8.

11. Борисов ЕИ Обработка корпусных детвжй на многооперационных станках с программным управлением. М: Машиностроение, 1976. — 64 а.

12. Вотанов КВ Жесткость станков. ЛОНИЮМАЩ 1940.13.^агов ЮД Анализ компоновок металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1978. — 208 с.

13. Временные типовые методики и программы испытаний металлорежущих станков. М: ЭНИМС, 1983. — 135 с. 1.

14. Гавришв В. А, Дехнич, А А Сгевд для исследования динамических характеристик шпиндельной головки многоцелевого станка Тезисы докладов, ноябрь. Омск. 1997, — кн. 1. с 43.

15. Грановский Г. И Кинематика резания. М: Машгаз, 1948. — Ж) с.

16. Детали и механизмы металлорежущих станков. ГЪд ред. ДНРешетова М: Машиностроение, 1972. т. 1, — 663 е., т. 2 — 520 с.

17. Динамика машин и управление машинами. Справочник ГЪд ред. Г. В. Крейнина М: Машиностроение, 1988. — 240 с.

18. Дмитриев Б. М, Щадейко И, А Оценка возможностей станка по обеспечению точности геометрических параметров. Станки и 1шструмент, 1978, N 5, с. 6−7.

19. Добронравов ВВ., Никитин НН Курю теоретической механики. -М: ЕЬкшая школа, 1983. 575 с.

20. Душш-Барковский ИВ Взаимозаменяемость, станд^тизация и технические измерения. М: Маншностроешге, 1975. — 352 с.

21. ЕникеевХ М Жесткость меташюрежуших станков.- М: ЦВТИМСС, 1950.

22. Житомирский В. К Механические колебания и практика их устранения. М: Мэшшостроение, 1966. — 176 с.

23. Жукауекас АЧ. Упругие перемещения в многоцелевом станке со сменной шпиндельной головкой. СТИН, 1993, N 4.

24. Занкевич О. Метод конечных элементов в технике. М: Мир, 1975. -544с.

25. Калявин В. П, Мэзгалеэвский АВ. Технические средства диагностирования. Л., 1984. 208 с. ,.

26. Кедров С. С. Колебания металлорежущих станков. М: Машиностроение, 1978. — 198 с. 1.

27. Кляшн В. И Организация технического обслуживания и ремонта металлорежущих станков с ЧПУ. Станки и инструмент, 1976, N10, с. 7−11.

28. Колка И А, Кувшинский В. В. Многооперационные станки. -М: Машиностроение, 1983. 136 с.

29. Кошлова АГ., Мещеряков Р. К, Калинин МА Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. — М: Машиностроение, 1976. -288с.

30. КЪчинев НА, Сабиров Ф. С. Оценка динамического качества станков по характеристикам в рабочем пространстве. Станки и инструмент, 1982, N8, с. 12−14.

31. Кудинов В. А Динамика станков. М: Машиностроение, 1967. -360 с.

32. Лапидус АС., ГЬртман В.Т., Мегаворян ЯГ. Сценка щцеж-носш станков с ЧПУ в эксплуатации. Станки и инструмент, 1978, N10, с. 8−9.

33. Левин АИ Математическое моделирование в исследованиях и проектировании станков. М: Машиностроение, 1978.-184 с.

34. Левина 3. М, Решетов ДН Контактная жесткость машин. М: Мацдтностроение, 1971. — 264 с.

35. Макаров Р. А Средства технической диагностики машин. М: Машиностроение, 1981. — 480 с.

36. Марголит Р. Б. ЪЬлвдка станков с программным управлением. М: Машиностроение, 1983. — 254 с.

37. Магалин АА, Френкель Б. И, Панов Ф. С. Проектирование технологических процессов обработки деталей на станках с ЧПУ. -Л.: Изд-во Ленинградского университета* 1977. 240 с.

38. Металлорежущие станки. ГЬд ред. НС. Ачеркана М: Машиностроение, 1965. т. 1,764 е., т. 2, — 628 с.

39. Металлорежущие станки и автоматы ГЬд ред. А С. Проникова М: Машиностроение^ 1981. — 479 с. 1.

40. Металлорежущие станки. Под ред. В. Э. Пуша. М: Машиностроение, 1986 -576 с.

41. Михеев Ю. Е, Сосонкин, А В. Сксгемы автоматического управления станками. М: Маидшосгроение, 1978. — 264 с.

42. Модзежвский АА, Соловьев АВ., Лонг В. А Многсюперационнью станки. М: Машиностроение, 1981. — 215 с.

43. Наладка станков с программным управлением. АНКЬвшов, В. АР&тмиров, ИАВульфоон и др. -М: Высшая школа-, 1976.280 с.

44. Нзпгиф А, Джоунс Д, Андерсон Дж. Демпффование колебаний. Ткр. с англ М: Мф, 1988. — 314 с.

45. Ничков, А Г. Фрезфнью ¡-станки. -М: Маплшостроееие, 1984. -275 с.

46. Огапд Г. Современная техника производства ГЬр. с неММ Машиностроение, 1975. 275 с.

47. ГЬвлов АГ. Оценка влияния параметров обработки на погрешность формы при точении Известия вузов. — М: Машиностроение, 1983, N 2, с.84−86.

48. ГЬновко ЯГ. Основы прикладной теории упругих колебаний. М: Машшостроение, 1967. — 316 с.

49. Шсман В. Л. Управление точностью обработки на металгюрежущих станках с ЧПУ. Станки и инструмент, 1987, N12, с. 20−21.

50. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К Харшан, 3. Лещий, В. Шгфер и др. Пзр. с неМ М:1977.-447 с.

51. ГЬртман ВТ. Точность металлорежущих станков. М: Машиностроение, 1986. — 336 с. 125.

52. ГЪртман ВТ., Геиин ДВ, Яаэдей МБ. Исследование точности положения подвижных узлов на направляющих. — СГГИН, 1993, N 2.

53. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара ГЬд ред. ВВКлюева Справочник. В 2-х т. М: Машиностроение, 1977. — 303 с.

54. Цюников АС. Влияние компонентов технологической системы на точность обработки. Известия вузов. — М: Машиностроение^ 1983, N 4, с. 124−128.

55. Цхшиков АС. Оценка качества металлорежущих станков повыходным параметрам точности. Станки и инструмент, 1980, N6, с. 5−7.

56. Проников АС. Программный метод испытания металлорежущих станков. М: Машиностроение, 1985. -288с.

57. Цлн АН Сценка качества станков по областям состояний их динамическиххарактеристикСтанки и инструмент, 1984, N7,с.9−12.

58. Г^ш В, А Конструирование металлорежущих станков. М: Машиностроение^ 1977. -390с.

59. Г^шВА Мальве перемещения в станкахМ: Машиз, 1961.

60. Равва ЖС. Новое в повышении точности станков. Куйбышевское книжное изд-во, 1974. 336 с.

61. Рыжков Д. И Вибрации при резании металлов и методы: их устранения. М: Машгаз, 1961.

62. Оборно-разборнью пришоооблешм для обработки заготовок на станках с ЧПУ (методические рекомендации по применению МГКТБ). М: НИИМАЩ 1978. -44с.

63. Серегин, А А Определение точности механических систем станков. -Станки и инструмент, 1991, N1, с.8−10.

64. Скрагак В. А Цюизводственный метод определения жесткости металлорежущего оборудования. М-Л.: Машгиз, 1950.

65. Соколовский АП Жесткость в технологии машиностроения. М-Л: Машгаз, 1946.

66. Справочник контролера манлшостроителшого завода. Под ред. АИЯкушева М: Машиностроение, 1980. — 528 с.

67. Старостин В. К, Макаров В.- М Оценка компоновки металлорежущего станка Станки и инструмент, 1987, N 4, c. 8−9.

68. Тимирязев ВА Управление точностью многоцелевых станков. -Станки и инструмент, 1991, N1, с. 11−13.

69. Тимошенко С. П КЬлебания в инженерном деле. М: Физматгиз, 1959.

70. Точность и надежность станков с числовым программным управлениеМГЪд ред. А С. Проникова. М: Машиностроение, 1982.-256 с.

71. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. Под ред. Р. А Макарова М: Машиностроение, 1975. — 288 с.

72. Федотенок, А А Ктшемашческая структура металлорежущих станков. М: Машиностроение, 1970. — 408 с.

73. Фикс-Марголин Г. Б. Оценка качества станков по характеристикам жесткости. Ташкент.: ФАН, 1978. 92 с.

74. Хомяков B.C., Давьщов ИИ Вешние компоновки на его точность с учетом действия силовых факторов. -Станки и инструмент, 1988, N12, с. 8−11.

75. Хэмяков B.C., Зайцев В.- М Опттшзация динамических характеристик станков. Станки и инструмент, 1978, N 8, с.22−24.

76. Хомяков B.C., Тарасов ИВ. Оденка влияния стыков на точность станков. Станки и инструмент, 1991, N 7, с. 15−17.

77. Чальй-Прилуцкий АН Практические методы анализа колебаний точных металлорежущих станков. Иваново. 1975. 60 с.

78. Якушев АИ Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М: Машиностроение, 1979. 344 с.

79. Bahrarn W. Der Einfluss einer harmonischen Rdativbewegung zwischen Werkstuck und Werkzeug auf Krdsfomifehler, Exzentrizitat und Durchrnesserabwddimg des Werkstuckes. Beim Lang^drehen ;

80. Bielefeld I. Mbdealvershuhe an WerioEugmaschinmdemmten. H10, Oktober 1969.

81. Danek 0., PolacekM, Spaoek L., Husty J. Sdbsterregfce Schwingundm an Werkzeugmaschinen, VEB Verlag Technik, Berlin, 1982.

82. Gumbd L. Reibung und Schmierung im Maschinenbau, Berlin 1975.