Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Повышение точности обработки деталей по результатам измерения траекторий формообразующих узлов токарного станка

Диссертация: Повышение точности обработки деталей по результатам измерения траекторий формообразующих узлов токарного станка
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В настоящее время для достижения необходимой точности изготовления деталей разработаны критерии работоспособности токарных станков, которые регламентируются ГОСТами и другой технической документацией. Основными критериями работоспособю-сти станка по обеспечению требуемой точности являются: геометрическая и кинематическая точность, статическая жесткость, точность позиционирования, тепло-, вибро… Читать ещё >

Повышение точности обработки деталей по результатам измерения траекторий формообразующих узлов токарного станка (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Анализ состояния вопроса, цели и задачи исследования
    • 1. 1. Тенденции развития токарной обработки
    • 1. 2. Точность обработки на токарных станках
    • 1. 3. Диагностика и мониторинг
    • 1. 4. Траектории формообразующих элементов станка
    • 1. 5. Постановка цели и задач исследования
  • Глава 2. Разработка математических моделей по расчету показателей точности обрабатываемой детали
    • 2. 1. Расчет сил резания
    • 2. 2. Расчет упругодеформационной системы шпивдель-патрон-деталь
    • 2. 3. Обработка экспериментальных данных
    • 2. 4. Расчет геометрического образа в поперечном сечении детали
    • 2. 5. Расчет показателей точности в поперечном сечении детали
    • 2. 6. Расчет и построение геометрического образа в трехмерном пространстве
  • Глава 3. Разработка интерфейсного обеспечения точности обработки детали
  • Глава 4. Экспериментальные исследования
    • 4. 1. Измеряемые величины
    • 4. 2. Конструкция датчиков
    • 4. 3. Тарировка датчиков
    • 4. 4. Оценка погрешностей измерения
    • 4. 5. Измерение перемещений детали и резца
    • 4. 6. Геометрический образ и показатели точности
    • 4. 7. Обработка в центрах 115 4.7 Система определения ожидаемой точности обработки деталей

Анализ достигнутой точности обработки на токарных станках нормальной точности показывает, что в 2000 году была достигнута размерная точность в 1 мкм, при этом тенденция повышения точности сохраняется уже на протяжении более 60 лет. При изготовлении высокоточных деталей и деталей высокой стоимости особо важно исключить брак, который приносит значительные материальные потери, а это значит, что в процессе обработки таких деталей необходимо иметь информацию, которая характеризовала бы состояние технологического процесса обработки и показатели точности, котэ-рые будут получены, когда деталь будет окончательно обработана.

В настоящее время для достижения необходимой точности изготовления деталей разработаны критерии работоспособности токарных станков, которые регламентируются ГОСТами и другой технической документацией. Основными критериями работоспособю-сти станка по обеспечению требуемой точности являются: геометрическая и кинематическая точность, статическая жесткость, точность позиционирования, тепло-, вибро-, и износостойкость, а также другие критерии. Однако даже в случае, когда значения указаз-ных критериев будут отвечать требованиям стандартов, не гарантируется изготовление детали, полностью соответствующей требованиям рабочего чертежа.

Это объясняется устаревшими понятиями, заложенными в определение указанных критериев и тем, что существующие методы их определения не учитывают главного, что в процессе обработки на токарный станок действует комплекс эксплуатационных нагрузок, имеющих случайную природу, вследствие чего траектории формообразующих элементов станка искажаются, в результате чего искажается форма детали и ее показатели точности.

В связи с этим актуальным становится определение ожидаемой точности токарной обработки в процессе ее осуществления по результатам оценки траекторий формообразующих движений детали и резца.

Научная новизна.

1. В предварительной оценке ожидаемых показателей точности за счет анализа экспериментально измеренных движений рабочих органов станка.

2. В математической модели расчета трехмерной поверхности обработанной детали, учитывающей деформацию системы шпш-дель-патрон-деталь, относительные колебания оси шпинделя и вершины резца, тепловое удлинение резца и его износ.

3. В исключении относительных перемещений детали и вершины резца в вертикальной плоскости станка при теоретическом гостроении геометрического образа в поперечном сечении детали при диаметрах обработки свыше Змм и требуемой точности обработки не ниже 4 квалитета.

Практическая полезность.

1. В рекомендации оснащения токарных станков системой определения ожидаемых показателей точности для контроля точности обработки и предотвращения изготовления брака.

2. В повышении точности токарной обработки при оснащении станков системой определения ожидаемых показателей точности и устройством управления формообразующими движениями.

Апробация.

Основные результаты работы доложены на.

1. II международная научно-техническая конференция «MECHANICS- 97», Вильнюс, 1997 г.

2. IV международная научно-техническая конференция «Точность технологических и транспортных систем», Пенза, 1998 г.

3. III международная научно-техническая конференция «Проблемы повышения качества промышленной продукции», Брянск, 1998 г.

4. Заседание кафедры «Теория технологических машин» МГТУ «СТАНКИН», 2002 г.

Работа выполнена в соответствии с программой «Конверсия» министерства образования РФ.

Публикации.

1. Юркевич В. В., Чигинов Д. А., Соснин А. Ю. Определение формы обработанной поверхности детали. // Проектирование технологических машин: сб. науч. трудов — М.: МГТУ «СТАНКИН», 1996. — с. 25−30.

2. Yurkevich V.V., Chiginov D.A., Form deviation of parts after tuning. // 2nd International conference «MECHANICS' 97». Proceedings, Part 1, Vilnius: «Technika», 1997.-s. 150−156.

3. Юркевич В. В., Чигинов Д. А. Построение геометрического образа детали. // IV Международная научно-техническая конференция. Точность технологических и транспортных систем сб. статей. -Пенза: ПТУ, 1998. — с.57−58.

4. Юркевич В. В., Чигинов Д. А. Геометрический образ детали.// III Международная научно-техническая конференция. Проблемы повышения качества промышленной продукции, сб. трудов. -Брянск: БЦС, 1998. — с.128−129.

5. Искра Д. Е., Чигинов Д. А. Диагностическая система для высокоточной обработки на токарных станках. // Точность технологических и транспортных систем, сб. статей. — Пенза: ПГУ, 1998. с. 59−65.

6. Чигинов Д. А. Определение прилегающей окружности к профилю детали на ПЭВМ. // Открытая научная конференция, программа, тезисы докладов — М.: МГТУ «СТАНКИН», 1999. — с. 96.

7. Юркевич В. В., Чигинов Д. А. Аппаратный интерфейс системы прогнозирования точности. // Проектирование технологических машин: сб. науч. трудов — М.: МГТУ «СТАНКИН», 2001. -с. 43−50.

8. Юркевич В. В., Чигинов Д. А., Искра Д. Е., Козлов С. А., Емельянов П. Н. Прогнозирование точности детали в процессе ее изготовления. // Производственно-технический журнал «Машиностроитель», № 3,2001. — с. 34−40.

9. Чигинов Д. А Точность токарного станка МК-3002. // Проектирование технологических машин: сб. науч. трудов № 25. — Ростов н/Д: ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2001. — с. 167−168.

Общие выводы:

1. Испытания созданной системы определения ожидаемой точш-сти деталей по результатам измерения траекторий формообразующих узлов на токарном станке МК-3002 показали, что удалось исключить параметрический брак, при этом данные микрометрических измерений детали и построенного геометрического образа отличаются на величину не более 0,46 мкм.

2. Испытание разработанного устройства для компенсации теплового смещения оси шпинделя токарного станка позволило повысить точность изготовления детали в продольном направлении на 115 мкм.

3. Разработанные математические модели и созданный программный продукт позволяют произвести расчет и построение геометрического образа детали в трехмерном пространстве с высокой точностью и на основе его определять показатели точности детали.

4. Проведение экспериментальных исследований на токарном станке МК-3002 с помощью созданной системы определения ожидаемой точности обработки деталей позволило сделать следующие практические выводы:

4.1 Математически и экспериментально доказано, что смещение детали и резца по оси Y (вертикальная ось) не оказывает влияние на форму и размеры обрабатываемой детали при диаметрах обработки свыше Змм и требуемой точности обработки не ниже 4 квалитета.

4.2 Разработанная методика построения прилегающих поверхностей позволяет определять регламентированные показатели точности: отклонение от круглости, точность размера, овальность, точность профиля продольного сечения, отклонение от цилиндричности и другие.

4.3 Экспериментальные измерения траекторий формообразующих узлов показали, что они не соответствуют общепринятым теоретическим предпосылкам, которые закладываются при расчетах узлов токарных станков.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.Н. Контроль деталей машин и оценка круглости.- М.: Издат. стандартов, -1975. -175с.
  2. А.Н. Построение системы прилегающих поверхностей// Измерительная техника. -1983. N3. — с. 46−47.
  3. Ю.С. Испытательно-диагностический центр и сертификация технологического оборудования. // Вестник машиностроения. -1991. N4. — с. 33−36.
  4. М.М., Щербаков В. П. Вибродиагностика и управление точностью обработки на металлорежущих станках. М.: Машиностроение,-1988. -134с.
  5. В.А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, -1964. -544с.
  6. Н.С. Расчет и конструирование металлорежущих стж-ков. М.: Машгиз, — 1952. -746с.
  7. .М. Технологические основы проектирования самонастраивающихся станков. М.: Машиностроение, — 1978, — 216с.
  8. .С. Основы технологии машиностроения.- М.: Машгиз, 1959.-485с.
  9. В.Б., Горелик И. Г., Фигатнер A.M. Расчеты высокоскоростных шпиндельных узлов. М.: ВНИИ ТЭМП, — 1987. -52с.
  10. Ю.Беляев В. Г. Расчет механической части привода подач станков с ЧПУ.//СТИН.-1982.-N3.-c. 11−14.
  11. П.Биргер И. А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, -1978.-239с.
  12. Бушу ев В. В. Гидростатическая смазка в тяжелых станках. —М.: Машиностроение, -1979. -88с.
  13. Д.В., Вейц B.JL, Шевченко B.C. Динамика технологической системы механической обработки. Санкт-Петербург. -1997.
  14. B.JI. Динамика машинных агрегатов. -Л.: Машиностроение, -1969.-368с.
  15. С.С. Активный контроль размеров. -М.: Машиностроение, -1984. -224с.
  16. Л. Точность обработки металла на токарных станках.
  17. В.Г., Скорыпин Ю. В., Минченя Н.Т.Способ повышения точности вращения вала-ротора электрошпинделя // СТИН, -1982. -N6. -с. 15−16.
  18. Ю.И. Повышение виброустойчивости и производительности вертикально-фрезерных консольных станков. // СТИН, -1982. -N8. -с. 9−12.
  19. В.А., Сирая Т. Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях.- JL: Энергоатомиздат, -1990. -287с.
  20. Е.Ф. Обработка результатов измерений. М.: Издательство стандартов, -1973. -56с.
  21. A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М.: Машиностроение, -1975. -224с.
  22. Детали и механизмы металлорежущих станков. В 2Т/ Под ред. Д. Н. Решетова. М.: Машиностроение, -1972. -Т1. -664с.
  23. Диагностика токарных станков с ЧПУ Maschinenmarkt. 1994. V 90. -N78. -с. 1760−1763. МФ/Пер/85/49 748 Zeppelin W, van, Klaus W.
  24. В.И. Основные данные для проектирования металлорежущих станков. Энциклопедический справочник «Машиностроение», -Т.9. М.: Машгиз, -1949. -с. 48−116.
  25. .М., Шумейко И. А. Оценка возможностей станка на обеспечение точности геометрических параметров. // СТИН, -1978.-N5.-c. 6−7.
  26. И.П. Обеспечение точности токарной обработки по результатам прогнозирования геометрического образа детали. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: -2000. -142с.
  27. В.П., Шейнберг С. А. Опоры скольжения с газовой смазкой. М.: Машиностроение, -1969. -331с.28.3аковоротный B. JI, Бордачев Е. В., Алексейчик М. И. Диагностический мониторинг состояния процесса резания.// СТИН. -1998. -N12.-с. 6−13.
  28. С.Н. Обеспечение качества процесса токарной обработки путем управления параметрической надежностью шшн-дельных узлов токарного станка. // Исследования в области технологии машиностроения и сборки машин. Тула: ТулПИ, -1987.-с. 104−111.
  29. Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов/ Под. Ред В. И. Дикушина и Д. Н. Решетова. -М.: Машгиз, -1958. -с.294.
  30. Ю.Г., Шпилев A.M. Самоорганизующиеся процессы в технологических системах обработки резанием. Диагностика управления. -Владивосток: Дальнаука, -1998. -с.295.
  31. В.В. Расчет колебаний несущих систем станков, находящихся под действием импульсных возмущений. // СТИН. -1996, -N12. -с. 1−8.
  32. А.И. Исследование вибраций при резании металлов.-М. Л.: Издательство АН СССР, -1944. -129с.
  33. В.К., Портмаи В. Т., Фискин Е. А. Точностная надежность шпиндельных узлов// СТИН. -1978. -N5. -с. 11−13.
  34. С.Н., Заев В. В. Учет взаимодействия процессов различной скорости при прогнозировании качества и надежности шпиндельного узла// СТИН. -1995. -N8. -с. 21−23.
  35. К.С. Точность обработки и режимы резания. М.: Маш-гиз, — 1961.-145с.
  36. B.C. Точность механической обработки. М.: Машгиз, — 1961.-379с.
  37. КудиновВ.А., Динамика станков. -М.: Машиностроение, -1967. -359с.
  38. Э.Ф., Кузнецов С. Д., Ривкин В. А. Автоматизированный комплекс для динамических исследований станков в производственных условиях. // СТИН. -1988. -N7. -с. 14−15.
  39. М.А. Прогнозирование параметров качества при мехаш-ческой обработке деталей. -Севастополь: -1984. -57с.
  40. З.М., Решетов Д. Н. Контактная жесткость машин. М.: Машиностроение, -1971. -264с.
  41. Т.Н. Износ режущего инструмента. М.: Машгиз, -1958.-356с.
  42. А.А. Отклонения формы и расположения поверхностей.- Л.: Машиностроение, -1970. -320с.
  43. Металлорежущие станки / Под ред. Н. С. Ачеркана. М.: Машиностроение,-1965, -т.1. -764с. -т.2.-628с.
  44. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных втузов. / Под ред. В. Э. Пуша. М.: Машиностроение, — 1986. -575с.
  45. А.А. Интерфейсы систем обработки данных. Справочник.- М.: Радио и связь, -1989. -415с.
  46. Е.Г. Определение критериев качества и диагностирование механизмов. М.: Наука, -1977. -140с.
  47. А.Г. Управление динамической точностью при обработке на станках. -Красноярск.: Издательство КУ, -1989. -174с.
  48. П.П. Основы технической диагностики.-М.: Энергия,-1981.-319с.
  49. Л.Я., Филатов А. А. Подшипники качения. Справочник. -М.: Машиностроение, -1992. -606с.
  50. М.А. Отклонение формы и расположения поверхностей.-М.: Издательство Стандарт, -1965.
  51. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем Справочник-учебник. В 3х т. Т2. Ч1.Расчет и конструирование узлов и элементов станков. / Под общ. ред. А. С. Проникова. М.:
  52. Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана: Машиностроение, -1995. -369с.
  53. А.С. Программный метод испытания металлорежущих станков. М.: Машиностроение, -1985. -288с.
  54. А.С. Точность и надежность станков с числовым программным управлением. -М.: Машиностроение. -1982. -256с.
  55. Пуш А.В., Ежков А. В., Иванников С. Н. Измерительно-диагностический комплекс для оценки качества и надежности станков. // СТИН. -1987. -N9. -с. 8−12.
  56. Пуш А.В., Зверев И. А. Шпиндельные узльт Проектирование и исследование. М.: Издательство «СТАКИН», -2000. -197с.
  57. Пуш А. В. Многокритериальная оптимизация шпиндельных залов.//СТИН. -1981. -N1. -с. 9−12.
  58. Пуш В. Э. Конструирование металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, -1977. -392с.
  59. Пуш А. В. Оценка качества приводов прецизионных шпиндел>-ных узлов по областям состояний выходных параметров точю-сти.//СТИН.-1985.-N2.-с. 12−15.
  60. Пуш А. В. Прогнозирование тепловых смещений шпиндельных узлов. // СТИН. -1985. -N5. -с. 15−19.
  61. Пуш А.В., Пхакадзе С. Д., Пьянов B.JI. Прогнозирование точности обработки поверхностей.// СТИН. -1995. -N5. -с. 12−17.
  62. Пуш А. В. Шпиндельные узлы: Качество и надежность. М.: Машиностроение, -1992. -288с.
  63. Д.Н., Портман В. Г. Точность металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, -1986. -336с.
  64. И.Д. Контроль выходных параметров точности прецизионных металлорежущих станков.// СТИН. -1994. -N1. -с. 8−12.
  65. В.В. Связь параметров траектории оси шпинделя с показателями качества детали. // СТИН. -1985. -N1. -с. 8−10.
  66. А.П. Точность механической обработки и пути ее повышения. М.: Машиностроение, -1951. -488с.
  67. Ю.М., Митрофанов В. Г., Протопопов С. П. и др. Адаптивное управление технологическими процессами. М.: Машиностроение, -1980. -536с.
  68. Ю.М. Перспективы развития управления технологическими процессами. / Вестник машиностроения, -1980. -N10. -с. 43−46.
  69. Справочник технолога-машиностроителя. В 2х т. Т.2 / под ред. А. Т. Косиловой и Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение, -1985.-496с.
  70. В.Г. Исследование погрешности продольной формы и ее компенсация при токарной обработке валов и цилиндров.
  71. Владивосток.: -1970, автореферат кандидатской десертации. -21с.
  72. М.М. Автоматическое управление режимами обработки деталей на станках. М.: Машиностроение, -1982. -208с.
  73. Техническая диагностика металлорежущих станков. М.: Издательство ЭНИМС, -1988. -96с.
  74. Технические средства диагностирования. Справочник. / Под ред. В. В Клюева. М.: Машиностроение, -1989. -672с.
  75. Технология обеспечения качества продукции в машиностроении. / Под ред. Г. Д. Бурдунаи С.Ф. Волосова. М.: -1975.
  76. Точность и надежность станков с числовым программным управлением. / Под ред. А. С. Проникова. М.: Машиностроение, 1982. -256с.
  77. С.П. Расчеты точности обработки на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, -1964. -203с.
  78. В.М. Прогнозирование потери точности при износе т-правляющих на базе ускоренного испытания опытных образцов Кандидатская диссертация. -М .: МГТУ им Н. Э. Баумана, 1981. -с. 16.
  79. Е.Ю. Повышение точности и параметрической надежности шпиндельных узлов станка. «Динамика технологических систем». Тезисы докладов. Ростов на Дону. -Изд. ДГТУ, -1997. -с. 58−60.
  80. A.M., Пиотрашке Р., Фискин Е. А. Исследование точности вращения шпинделя с радиальными шарикоподшипниками.// СТИН. -1974. -N10. -с. 19−22.
  81. A.M. Расчет и конструирование шпиндельных узлов с подшипниками качения металлорежущих станков. М.: НИ-МАШ, -1971. -196с.81 .Хомяков B.C., Минасян А. Н. Расчет динамических характеристик шпиндельных узлов станков.// СТИН. -1976. -N3. -с. 5−7.
  82. Г. Качество поверхности. Пер. с. англ. Под ред. А. И. Каширина. М.: Машгиз, 1947. -284с
  83. Ю.Г. Точность механической обработки. Д.: Издательство ЛИТМО, -1984. -47с.
  84. В.В. Влияние колебаний резца на форму обработанной поверхности. // СТИН. -1999. -N8. -с. 20−21.
  85. В.В., Гавриляка Е. Д. Исследование движения оси шпинделя. // Деревообрабатывающая промышленность. -1988. -N5. -с. 6−7.
  86. Юркевич В. В. Использование геометрического образа обработанной поверхности при определении показателей точности детали. // СТИН. -2000. -N4. -с. 8−10.
  87. В.В., Модлии Б. Д. Диагностика шпиндельных узлов технологических машин. / Под ред. А. В. Пуша. Учебное пособие. М.: МГТУ «СТАНКИН», -1997. -132с.
  88. В.В. Определение точности обработки на токарном станке. // СТИН. -1999. -N4. -с. 15−17.
  89. В.В. Параметрическая надежность токарного станка. // Вестник машиностроения, -1999. -N9. -с. 30−32.
  90. В.В. Параметрическая точность шпиндельного узла. // СТИН. -1998. -N9. -с. 10−12.
  91. В.В. Податливость системы шпиндель патрон — заготовка токарного станка. // СТИН. -2000. -N6. -с. 3−5.
  92. В.В. Тепловые процессы в токарном станке мод. МК-3002. // Вестник машиностроения. -2000. -N1. -с. 46−49.
  93. В.В. Точность токарного станка.// СТИН. -1999. -N2. -с. 22−24.
  94. В.В. Траектория оси шпиндельного узла как показатель качества его эксплуатации. // Вестник машиностроения. -1999. -N10. -с. 58−59.
  95. В.В., Чигинов Д. А. Геометрический образ детали.// III Международная научно-техническая конференция. Проблемы повышения качества промышленной продукции, сб. трудов. -Брянск: БЦС, -1998. -с. 128−129.
  96. В.В., Чигинов Д. А. Построение геометрического образа детали. // IV Международная научно-техническая конференция. Точность технологических и транспортных систем сб. статей. -Пенза: ПТУ, -1998. -с. 57−58.
  97. В.В., Чигинов Д. А., Соснин А. Ю. Определение формы обработанной поверхности детали. // Проектирование технологических машин: сб. науч. трудов М.: МГТУ «СТАНКИН», -1996. -с. 25−30.
  98. А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Машиностроение. -1979. -343с.
  99. А.Б. Проектирование технологических процессов механической обработки. М.: Оборониздат. -1946. -268с.
  100. Bahman W. Der Einfluss einen harmonischen Relativbewegung ,. -zwischen Werkstiik und Kreisformfehler. Maschinenlautechnic, -1961,-N 4−5.
  101. Drehen. Grundagen und Anwendungs-technik. Diisseldorf, VDJ -Verlag, 1987.
  102. Eschman P. Das Leistungsverenogen der Walzlager, Berlin,-1964, -186 s.
  103. Gouskow A.M. Brun-Picard D. Instabilite du percage vibratoire.// Journee PRIMECA. Novembre 28,-1996, Nantes, France. Pp.31−38.
  104. Giinther A. Technische Diagnostik und Schadensforschung an Walzlagern. Chemnitz. TU. -1−985. -96s.
  105. Haug A. Elektronische Messen mechanischer Groben. Munchen. Carl Hansen Verlag. -1969. -228s.
  106. Palmgren A. Grundlager der Walzlagertechnk Stuttgart. -1954. -240s.
  107. Spur G. Optimierung des Fertigungssystems Werkzeugmaschine. Munchen.-1972.-352s.
  108. Wiele H. Beeinflussung der temperaturbedingten Abweichungen an Werkzeugungemachinen durch die Betriubsbidingungen. Maschinenbautechnik 23.-1974. Helt 6. 249−255s.
  109. Yurkevich V.V., Chiginov D.A., Form deviation of parts after tilling. // 2nd International conference «MECHANICS-97». Proceedings, Part 1, Vilnius: «Technika»,-1997. -s. 150−156.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!