Технологічні основи керування точністю та якістю обробки при прецизійному розточуванні

Підвищення ефективності технологічної операції прецизійного розточування отворів ІОР на базі розробки основ забезпечення, підтримка точності обробки з потрібною якістю поверхні в широкому діапазоні розмірних параметрів отворів, основні фактори точності.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 04.03.2014
Размер файла 75,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

“ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

УДК 621. 951

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Технологічні основи керування точністю та якістю обробки при прецізійному розточуванні

Спеціальність - 05. 02. 08 - технологія машинобудування

Джугурян Тигран Герасимович

Харків - 2001

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Порівняльний аналіз різних методів обробки точних координованих отворів показав, що одним із найбільш прогресивних серед них є прецизійне розточування інструментами одностороннього різання (IОР), що сполучає з процесом різання тонке пластичне деформування поверхневого шару направляючими елементами (НЕ). Ґрунтуючись на принципах операцій глибокого свердління і тонкого розточування, можна сказати, що прецизійна обробка розточувальними IОР (РIОР) істотно відрізняється від них геометрією і конструктивними елементами інструменту, режимами різання, що досягається точністю і якістю поверхні отворів і тому повинна розглядатися як самостійна викінчувальна операція. Перспективність використання в машинобудуванні операції прецизійного розточування IОР визначається її високою продуктивністю і широкими технологічними можливостями, пов'язаними з суміщеною обробкою отворів і інших функціональних поверхонь деталі, виготовленням як коротких, так і глибоких отворів (із відношенням довжини до діаметра отвору l0/d0 ? 20), що в комплексі не забезпечує жодна з існуючих оздоблювальних операцій. Наприклад, операції хонингування, шліфування й протягування не дозволяють здійснювати суміщену обробку, а операції глибокого свердління і розсвердлювання не забезпечують необхідну точність і якість поверхні отворів. Найближчою до ефекту, що досягається, є операція тонкого розточування, але і вона не вирішує ряд питань досягнення розмірної точності й продуктивності обробки, особливо при виготовленні глибоких отворів (l0/d0 > 5). При загальновизнаній прогресивності прецизійної обробки РIОР її широке застосування у машинобудуванні стримується недостатніми конструкторсько-технологічними рішенями і науково обґрунтованими рекомендаціями, спрямованими на забезпечення і підтримку точності обробки отворів із врахуванням їх геометричних параметрів.

При швидкісній обробці точних отворів із l0/d0 ? 7 без використання кондукторних втулок (КВ) невизначеність базування в системі “шпиндель - РIОР - заготовка” приводить до вібрацій, усунення яких досягається зниженням інтенсивності режимів різання, що обмежує продуктивність розточування й ефективне застосування сучасних інструментальних матеріалів. Підвищені вібрації та знос інструменту виникають і при наявності КВ у процесі розточування отворів із l0/d0 ? 20. Для обробки отворів РIОР характерні більш інтенсивні робочі подачі в порівнянні з тонким розточуванням, що сприяє збільшенню силових і теплових деформацій технологічної системи (ТС), які знижують точність операції. Ряд проблем, пов'язаних із розмірним зносом РIОР, виникає при обробці отворів у матеріалах із підвищеними фізико-механічними властивостями. Різна інтенсивність зношування різальних елементів (РЕ) і НЕ, неоднакові умови роботи РЕ при суміщенні обробки декількох функціональних поверхонь деталі, приводять до неповного використання можливостей РIОР, до підвищених витрат робочих елементів, зниження продуктивності обробки та поломок інструменту. Вирішення проблем розмірної стійкості РIОР за рахунок використання электромеханічних систем піднастроювання РЕ істотно ускладнює металорізальне устаткування (МУ), обмежує його технологічні можливості, наприклад, при суміщеній обробці отворів. Крім того, зазначені системи працюють на основі прямого контролю параметрів якості не оброблюваних, а оброблених отворів, що ускладнює своєчасне керування процесом розточування. Відсутність науково обґрунтованих методів і засобів непрямого контролю і керування станом ТС для підтримки необхідної якості обробки отворів РIОР, призводить до істотних втрат у вигляді бракованої продукції, що неприпустимо в умовах виробництва дорогих деталей.

У зв'язку з тим, що прецизійна обробка отворів є однією з найбільш трудомістких операцій, яка часто зустрічається в умовах сучасного машинобудування, особливу актуальність набуває велика науково-технічна проблема забезпечення й підтримки точності високопродуктивного розточування ІОР відповідно на етапах проектування і функціонування МУ, вирішення якої має важливе народногосподарське значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові дослідження й розробки в рамках дисертаційної роботи виконувалися відповідно до галузевих цільових програм Мiнверстатопрому (теми НДР і НДДКР Спеціального конструкторського бюро алмазно-розточувальних і радіально-свердлильних верстатів (СКБАРВ, м. Одеса) 120-83, 128-84, 130-84, 152-89, 157-90), а також у рамках НДР № 363-31 “Фізико-механічні основи технології прецизійного машино-будування” (номер державної реєстрації 0199U001547), що входила в план науково-дослідних робіт Одеського національного політехнічного університету (ОНПУ) на 1999-2000 р., затверджений Міністерством освіти і науки України; НДР № 350-33 “Сучасні проблеми геометричного моделювання проектування чистових багатозахідних черв'ячних фрез, зубчастих передач без інтерференції, різних технологічних процесів”, яка виконувалась згідно з наказом № 54 ОНПУ від 07. 06. 96 р.

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційного дослідження - підвищення ефективності технологічної операції прецизійного розточування отворів ІОР на базі розробки основ забезпечення й підтримки точності обробки з потрібною якістю поверхні в широкому діапазоні розмірних параметрів отворів відповідно на етапах проектування і функціонування МУ.

Досягнення поставленої мети визначило задачі дослідження: 1. Встановити з урахуванням параметрів d0, l0/d0 основні фактори, що впливають на точність обробки РIОР, і визначити шляхи її підвищення без зниження продуктивності розточування. 2. На базі розробки динамічної моделі розточування, вивчення особливостей силових і теплових деформацій ТС, зносу інструменту виявити умови забезпечення точності обробки отворів (ЗТОО) РIОР, запропонувати методи і засоби віброзахисту і віброгашення інструменту, керування пружнопластичними деформаціями оброблюваної поверхні отвору, обмеження і стабілізації теплових деформацій ТС, розмірної компенсації зносу інструменту. 3. Розробити методи і засоби контролю станів ТС (КСТС), оснащеної РІОР, що включають контроль вхідний, вихідний, та граничних її станів, а також експрес - оцінки забезпечення і підтримки точності обробки РIОР. 4. Розробити основи підтримки точності обробки отворів (ПТОО) РIОР на базі керування технологічним процесом із використанням інформації системи КСТС. 5. Визначити види отворів, що найчастіше зустрічаються на практиці, для яких розробити рекомендації з комплексного використання методів ЗТОО і ПТОО РIОР, а також вибору технологічної схеми прецизійного розточування. 6. З урахуванням умов розточування розробити основи комплексної оцінки ефективності (КОЕ) застосування методів ЗТОО і ПТОО РIОР. 8. Узагальнити отримані результати теоретичних і експериментальних досліджень з метою впровадження їх у виробництво.

Об'єкт дослідження - технологічний процес обробки точних координованих отворів РІОР.

Предметом дослідження є визначення умов забезпечення і підтримки точності обробки РІОР відповідно на етапах проектування і функціонування МУ на основі вивчення впливу на них геометричних параметрів отворів заготовок, технологічної схеми розточування, фізико-механічних явищ, що виникають при обробці, а також можливостей контролю і керування технологічним процесом.

Методи дослідження. Розв'язання поставлених у роботі задач здійснювалося на базі наукових основ технології машинобудування, теорії різання матеріалів, динаміки верстатів і теорії коливань, теоретичної механіки, теорії машин і механізмів, теорії пружнопластичної контактної деформації, теплофізики механічної обробки, технічної діагностики, надійності машин, автоматичного регулювання процесу різання, теорії математичної статистики.

Досліджувались фізичні і технологічні параметри процесу прецизійної обробки отворів РІОР із застосуванням універсального і спеціального МУ, в тому числі із ЧПК, експериментальних стендів, вимірювальних машин, приладів, інструментів і методик. Зокрема, використовувалися прилад моделі ВИА6-5МА для вібровимірювань; динамометри для вимірювання коефіцієнту радіальної жорсткості системи “шпиндель - РIОР”, складових сил різання й вигладжування; мікроскопи для вимірювання зносу РIОР і глибини наклепаного шару; пристосування для розмірного настроювання РIОР, вимірювальна машина “Kardimet - 1200” і прилад “Talyrond” для вимірювання параметрів точності обробки, прилад моделі ПМТ-3 і профілометр-профілограф моделі 203 заводу “Калібр” відповідно для вимірювання мікротвердості поверхневого шару і шорсткості обробленої поверхні. Стенди оснащувалися вимірювальними приладами з тензорезисторними, індуктивними, індукційними перетворювачами й апаратурою для запису і візуальної реєстрації електричних величин.

Наукова новизна одержаних результатів.

Розроблено технологічні основи керування тосністю та якістю обробки при прецизійному розточуванні отворів ІОР.

1. Вперше на основі “циліндричної” моделі шорсткості розточеної й вигладженої поверхні отвору розроблено теоретичні положення пружнопластичної взаємодії непереточуваних НЕ з заготовкою, що дозволило обгрунтувати методику визначення раціональної геометрії НЕ і якості обробки з урахуванням конструктивних параметрів РIОР, фізичних властивостей оброблюваного та інструментального матеріалів, режимів різання.

2. Вперше розроблено теретичні положення безперервно-періодичної компенсації зносу (БПКЗ) і повної компенсації зносу (ПКЗ) РIОР у процесі різання на основі вбудованих у корпус інструменту автономних механізмів компенсації зносу, що дозволили вирішити проблему забезпечення розмірної стійкості інструменту і точності розточування отворів у заготовках із підвищеними фізико-механічними властивостями.

3. Визначено умови ЗТОО і ПТОО РІОР із урахуванням динаміки процесу обробки, силових і теплових деформацій ТС, зносу робочих елементів інструменту; науково обґрунтовано і запропоновано вiброзахист і кероване вiброгашення консольних РІОР, що використовуються без КВ.

4. Розроблено системи керування динамічними і силовими параметрами процесу розточування, дискретного розмірного підналагодження РIОР “імпульсної” та за “упором” на основі розроблених механізмів, що вбудовуються у корпус інструменту.

Практичне значення одержаних результатів.

1. Розроблено рекомендації з застосування запропонованих методів і засобів ЗТОО і ПТОО при розточуванні ІОР типових отворів.

2. Створено нові типи РIОР, у тому числі комбіновані і дволезові, що оснащені засобами вiброзахисту; автоматичного пере настроювання демпферу; БПКЗ і ПКЗ; розмірного підналагодження “імпульсного” та за “упором”; контролю розмірної точності обробки, зносу КВ та інструменту.

3. Розроблено: методики розрахунку конструктивних параметрів запропонованих РIОР; рекомендації для проектування, виготовлення й контролю якості обробно-розточувальних голівок (ОРГ), призначених для прецизійного розточування отворів, у тому числі і РIОР; експрес - оцінки ЗТОО і ПТОО; рекомендації з використання методів КСТС.

4. Розроблено матрицю “ситуація - дія” для виявлення причин виникнення негативних ситуацій і їх усунення з урахуванням поточних даних і даних про попередню обробку.

5. Запропоновано морфологічні матриці для класифікації й кодування розроблених методів ЗТОО і ПТОО РIОР, що дозволяють систематизувати умови їх комплексного застосування при розточуванні типових отворів.

6. Розроблено методику КОЕ застосування методів ЗТОО і ПТОО РIОР, що дозволяє вибрати раціональну схему прецизійного розточування з урахуванням конструктивних особливостей заготовки.

Результати роботи впроваджені в СКБАРВ і використовуються при проектуванні, виготовленні й експлуатації спеціальних обробно-розточувальних верстатів (ОРВ), верстатів із ЧПУ свердлильно-фрезерно-розточувальних та глибоких свердлінь, що застосовуються в різних галузях машинобудування України, країн СНД і далекого зарубіжжя, зокрема, на ВАТ “Машиностроительный завод “ЗиО-Подольск” (м. Подольск, Росія, 1997 р.).

Загальний річний економічний ефект від часткового впровадження результатів роботи в цінах 1991 р. склав 323, 8 тисяч карбованців.

Особистий внесок здобувача. Результати теоретичних і експериментальних досліджень отримані автором самостійно. Постановка задач, аналіз деяких результатів, розробка окремих типів різального інструменту виконані з науковими консультантами і зі співавторами. Розробка стендів, їх налагодження, вимірювання контрольованих параметрів процесу обробки, якості розточених отворів виконані разом із працівниками СКБАРВ, кафедри металорізальних верстатів, метрології та сертифікації ОНПУ.

Апробація результатів дисертації. Основні положення й результати, представлені в дисертації, доповідалися на 10 міжнародних конференціях і семінарах: “Оснастка - 94” (м. Київ, 1994) ; “6-я конференция по обработке и отделке глубоких отверстий” (м. Дубниця над Вагом, Словаччина, 1996) ; “Современные проблемы геометрического моделирования” (м. Мелітополь, 1996; 1997, 2 доповіді) ; “Высокие технологии в машиностроении” (м. Алушта, 1997, 2000) ; “3-й міжнародний симпозіум Українських інженерів-механіків у Львові”, (м. Львів, 1997) ; “Прогрессивные технологии машиностроения и современность” (м. Севастополь, 1997) ; “Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века” (м. Севастополь, 1999) ; “Прогрессивные технологии в машиностроении” (м. Одеса, 2000), а також на республіканських науково-технічних конференціях і семінарах: “Прогрессивная технология обработки глубоких отверстий” (м. Москва, Росія, 1992, 3 доповіді) ; “Новые технологические процессы в машиностроении” (м. Одеса, 1993) ; “Ресурсо- и энергосберегающие технологии в машиностроении” (м. Одеса, 1997).

У повному обсязі дисертація доповідалась і схвалена на спільному засіданні профілюючих кафедр ОНПУ, на кафедрах “Різання матеріалів та різальні інструменти” та “Технологія машинобудування та металорізальни верстати” Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”, на ХІ міжнародному семінарі “Интерпартнер-2001” - “Высокие технологии: развитие и кадровое обеспечение”.

Публікації. Результати дисертації опубліковано в 52 роботах, у тому числі в 33 науково-технічних роботах, 15 матеріалах і тезах конференцій, 4 авторських свідоцтвах.

Структура й обсяг роботи. Робота складається із вступу, п'яти розділів, основних висновків, списку літератури та додатків. Загальний обсяг роботи 467 сторінок, що включає 286 сторінок машинописного тексту, 111 рисунків на 103 сторінках, 10 таблиць в тексті, 11 таблиць на 12 сторінках, 3 додатка на 39 сторінках; 286 використаних літературних джерел на 28 сторінках.

прецизійне розточування отвір

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовується актуальність теми дисертаційної роботи, визначено мету і задачі дослідження, наведено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, дано загальну характеристику дисертації.

У першому розділі на основі розгляду викінчувальних методів обробки отворів визначені призначення й область ефективного застосування операції прецизійного розточування IОР. Аналіз літературних даних показав, що: 1) досяжні параметри точності і якості поверхні отворів з урахуванням таких явищ, як вібрації, тепловиділення, пружні й теплові деформації ТС, знос інструменту, визначені приблизно у вузькому діапазоні умов обробки; 2) недостатньо вивчено вплив геометричних параметрів отворів, технологічної схеми обробки, геометрії РIОР, режимів різання на вихідні параметри процесу; 3) недостатній набір конструкторсько-технологічних рішень стримує підвищення точності і продуктивності обробки; 4) практично не вивчалися питання технологічної керованості процесом прецизійного розточування IОР, які визначають надійність операції. Як наслідок виконаного аналізу сформульовано мету і поставлено задачі дослідження.

У другому розділі дається опис експериментальних стендів, МУ, установок, мастильно-охолоджуючого технологічного середовища (МОТС) і РIОР, що застосовуються, а також вимірювальних машин, стендів, приладів і інструментів, методик досліджень. Зокрема, експериментальні стенди було виконано на модернізованих ОРВ моделей 2731В та 2754В із приводом головного руху (ПГР) типу МИС-132-IM83 і “КЕМТОР” і спеціальному агрегатному верстаті з ЧПК моделі “Електроніка МС2101” з ПГР і робочої подачі постійного струму, а також на токарному верстаті 1К62. Дослідження проводилися також на верстатах моделей 2К810ПМФ2, 2570ПМФ із ЧПК вітчизняного й зарубіжного (“Sinumerik 880TE”, фірми Siemens) виробництва, а також на ОРВ моделі 2754В, 2754Б і спеціальних агрегатних верстатах.

У процесі досліджень використовувалися традиційні і розроблені у ході експериментальних робіт спеціальні конструкції РІОР.

Для визначення жорсткісних параметрів, амплітудно-частотних характеристик, силових й температурних параметрів ТС, зносу РІОР і КВ, розподілення припуску на розточування і їх впливу на параметри якості обробки використовувалися як відомі (наприклад, методика дослідження зносу іструменту НВО ВНДІінс-трумент), так і розроблені експериментальні методики досліджень.

Третій розділ присвячений розробці основ ЗТОО РIОР на етапі проектування МУ.

Фактори, що впливають на точ-ність і якість поверхні отворів, можна розділити на чотири основні групи, які визначаються: 1) вібраціями РІОР; 2) силовими деформаціями ТС; 3) тепловими деформаціями ТС; 4) зносом РІОР. Питома вага впливу перелічених факторів на ЗТОО РІОР в кожному конкретному випадку відмінна і залежить в першу чергу від геометричних параметрів розточуваних отворів d0, l0/d0 і фізичних властивостей оброблюваного та інструмен-тального матеріалів, що визначають вибір технологічної схеми розточування - без КВ і з КВ. З урахуванням впливу зазначених факторів, ЗТОО РІОР, подане структурною схемою на рис. 1, пов'язане з розробкою методів ЗТОО, реалізованих новими конструкторсько-технологічними рішеннями.

Процес розточування отворів РIОР можна поділити на два етапи, на першому з яких РЕ формує вхідну ділянку отвору без взаємодії з ним НЕ. На другому етапі всі робочі елементи взаємодіють із заготовкою до кінця обробки отвору. Два твердих НЕ - бічний і опорний, встановлені в корпусі РIОР відповідно під кутом 45°-80° і не менше 180° відносно РЕ, при безвідривному контакті з поверхнею оброблюваного отвору під дією сили різання забезпечують базування й напрямок інструменту на другому етапі процесу розточування. Загальна динамічна модель другого етапу розточування отвору РIОР представлена системою рівнянь руху корпуса інструменту в граничних умовах обробки:

mК XК (ов, в) 1, 2 + оК XК (о, в) 1, 2 + cК XК (о, в) 1, 2 + с (О, В) 1, 2 (XК (о, в) 1, 2 - X (О, В) 1, 2) =

= F (О, В) 1, 2 + (ДF (О, В) 1, 2 mK g) cos щф; (1)

X (О, В) 1, 2 = - e01, 2 cos (щф - цО, B),

де mК - приведена маса РIОР, кг;

оК - коефіцієнт дисипативної сили системи “шпиндель - РIОР”, Н·с/м;

cК - коефіцієнт радіальної жорсткості системи “шпиндель - РIОР” у зоні вершини РЕ, Н/м;

с (О, В) 1, 2 - коефіцієнт жорсткості контакту опорного і бічного НЕ з поверхнею отвору в граничних центрах коливань РIОР, Н/м;

F (О, В) 1, 2 и ДF (О, В) 1, 2 - постійні і змінні складові радіальних сил, що діють на корпус РIОР у напрямку вершин опорного і бічного НЕ, Н;

XК (о, в) 1, 2 - радіальні зміщення корпуса РIОР у напрямку опорного і бічного НЕ, м;

X (О, В) 1, 2 - радіальні зміщення опорного і бічного НЕ, м;

e01 і e02 - зміщення осі вхідної ділянки отвору щодо осі обертання РIОР у результаті першого етапу його обробки, м;

g - прискорення вільного падіння, м/с2;

щ - кутова (циклічна) частота коливань, обумовлена кутовою швидкістю обертання РIОР, с-1;

ф - час фази коливань, с;

цО, цВ - кути розвороту опорного і бічного НЕ відносно РЕ, рад.

Граничні умови визначаються, з одного боку, незношеним станом РIОР, мінімально допустимими за умовами розточування значеннями припуска на обробку і твердості матеріалу заготовки, а, з іншого боку - гранично допустимим розмірним зносом РIОР, максимально допустимими значеннями припуску на обробку і твердості матеріалу заготовки. Крім того, ці умови визначаються також мінімальними і максимальними сумарними значеннями векторів змінної сили різання і приведеній до НЕ сили тяжіння РІОР. Для зручності розпізнавання зазначених граничних умов обробки у формулах введені відповідно індекси “1” і “2”, а також знаки “-” і “+” при використанні знака “”. Такий підхід базується на положенні про те, що якщо в граничних умовах розточування відбувається ЗТОО ІОР, то вона буде забезпечуватися й у проміжних між ними умовах. Розробка динамічних моделей для граничних умов обробки дозволяє в околі граничних центрів коливань корпуса РIОР лінеаризувати нелінійну характеристику пружного контакту НЕ із заготовкою. Підставою для лінеаризації зазначеної характеристики є досить малі при прецизійній обробці відносні радіальні (контактні) переміщення НЕ і заготовки. Окремі умови обробки РIОР визначаються значеннями параметрів оДО і cК, що залежать від схеми розточування і методу напрямку інструменту. Використання системи “шпиндель - РIОР” для напрямку інструменту одержало поширення при обробці коротких отворів (l0/d0 ? 7) в тих випадках, коли конструктивні параметри заготовки чи верстат, що експлуатується, не дозволяють використовувати КВ. Метод напрямку інструменту за допомогою системи “шпиндель - РIОР - КВ” використовують при обробці як коротких, так і глибоких отворів. При обробці отворів без використання КВ оДО ? 0, cК ? 0, а у випадку її використання оДО ? 0, cК ? 0. У результаті розв'язання системи рівнянь (1) знайдені амплітуди першої гармоніки радіальних коливань вершин НЕ, а також вершини РЕ у двох граничних умовах початку другого етапу обробки

e11, 2 =,

де e11, e12 - амплітуди першої гармоніки радіальних коливань вершини РЕ в граничних умовах початку другого етапу обробки, м.

Загальна картина формування положення осі отвору у двох граничних умовах обробки розглянута на основі методу “заморожених” коефіцієнтів, реалізація якого пов'язана з розподілом отвору на рівні вздовж його довжини з кроком, що відповідає осьовому переміщенню РIОР за один його оберт. У процесі обробки отвору на зміщення його осі щодо осі обертання інструменту впливають радіальні коливання формотвірного леза РЕ. Амплітуда цих коливань із частотою щ визначає похибку такого зміщення. Тому на першому рівні отвору зсув його осі e11 та e12 у граничних умовах обробки буде визначатися відповідними амплітудами першої гармоніки радіальних коливань e01 і e02 вершини РЕ. Зміщення осі e11 і e12 отвору на першому його рівні визначає величину радіальних переміщень НЕ, які впливають на формування похибки осі на другому його рівні. Для визначення зміщення осі отвору на другому його рівні, підставимо послідовно e11 і e12 в друге рівняння системи (1) замість параметрів e01 і e02 і повторно вирішуючи її, отримаємо амплітуди першої гармоніки коливань вершини РЕ в граничних умовах обробки. Аналогічно можна визначити похибки розташування осі розточеного отвору на другому й наступних його рівнях. З огляду на те, що на практиці використовуються, як правило, РIОР із цО = 180°, для цього випадку обробки можна одержати залежність для знаходження зміщення осі отвору на будь-якому його рівні

eN1, 2 = e01, 2 + , (2)

де b1, 2 = ;

f (ei 1, 2) = ;

eN1, 2 - зміщення осі на N-му рівні отвору в двох граничних умовах обробки при цО = 180°, м.

На основі рівняння (2) отримано залежності для визначення зміщення осі отвору на довжині 100 мм при обробці з КВ і без неї

eK1, 2 = + e01, 2; (3)

eБ1, 2 = e01, 2 + , (4)

де eK1, 2 - зміщення осі отвору на довжині 100 мм при обробці з КВ, м;

eБ1, 2 - зміщення осі отвору на довжині 100 мм при обробці без КВ, м;

N100 - кількість рівнів на довжині 100 мм отвору.

Досягнення необхідних параметрів шорсткості, глибини й інтенсивності пластичної деформації обробленої поверхні отвору, а також розмірної точності розточування пов'язано з обмеженням значень радіальних сил, що діють на бічний і опорний НЕ. З урахуванням вимог до обмеження сил, що діють на НЕ, а також переносу похибок розташування осі отвору з попереднього на його наступний рівень, можна стверджувати, що ЗТОО РIОР можливе при виконанні наступних умов

F (O, B) min ? mК XК (о, в) 1, 2 + оК XК (о, в) 1, 2 + cК XК (о, в) 1, 2 + с (О, В) 1, 2 x

x (XК (о, в) 1, 2 - X (О, В) 1, 2) mK g ? F (O, B) max; (5)

e01, 2 ? e11, 2 ? e21, 2 ? … ? eN1, 2 ? еД, (6)

де F (O) min, F (O) max - мінімальні і максимальні радіальні сили, що діють на опорний НЕ і визначають межі оптимальних умов його роботи з урахуванням вимог до точності обробки, Н;

F (B) min, F (B) max - мінімальні і максимальні сили вигладжування, що визначають межі оптимальних умов роботи бічного НЕ з урахуванням вимог до якості поверхні оброблюваного отвору, Н;

еД - допустиме зміщення осі отвору на другому етапі його обробки, м.

На основі теоретико-експериментальних досліджень встановлено, що необхідність урахування сили тяжіння РІОР виникає при обробці отворів діаметром більше 50 мм і 75 мм із l0/d0 ? 20 і l0/d0 ? 7 відповідно. Крім того, виявлено, що найбільш несприятливі умови з погляду ЗТОО РIОР виникають у тому випадку, коли КВ не використовується при швидкісному розточуванні. Це пов'язано з тим, що для формування точної вхідної ділянки отвору необхідне підвищення радіальної жорсткості системи “шпиндель - РIОР”, що, у свою чергу, негативно впливає на виконання умов (3). Тому для ЗТОО консольними РIОР при високошвидкісному розточуванні без використання КВ розроблено методи і засоби вiброзахисту й вiброгашення.

Виявлено, що при обробці отворів консольним РIОР з відносною довжиною його стебла не більш 3, 5 основним джерелом порушення вібрацій є бічний НЕ, що, як показали дослідження, не робить істотного впливу на розмірну точність обробки. Тому вiброзахист консольних РIОР засновано на використанні в них обмежено рухливого пружного НЕ (ОРПНЕ) із нелінійною характеристикою амортизатора, виконаного, наприклад, із маслостiйкої гуми. Встановлено оптимальні по точності й продуктивності розточування конструктивні параметри РIОР з ОРПНЕ, режими й умови обробки. Зокрема, для однолезових РIОР оптимальні значення товщини недеформованого амортизатора hН = 0, 1 - 0, 6 мм і параметра цО = 195°- 250°. Визначено умови ЗТОО РIОР з вiброзахисним НЕ в двох граничних умовах розточування

FНmin ? - mH e1щ2 + e1 + FН1 + ;

FНmax ? - mH e2щ2 + e2 + FН2 + ; (7)

e1, 2 ? eД; e1, 2 ? б1, 20 ? б1, 21 ? б1, 22 … ? б1, 2n, (8)

де mН - приведена маса ОРПНЕ, кг;

FНmin і FНmax - допустимі мінімальні й максимальні сили вигладжування, що визначають границі оптимальних умов роботи ОРПНЕ, Н;

FН1 і FН2 - радіальні сили, що діють на ОРПНЕ внаслідок перевищення розміру настроювання РIОР діаметра розточеного отвору, Н;

FР1 і FР2 - радіальні сили, що діють на ОРПНЕ внаслідок процесу різання, Н;

cO1, 2 - коефіцієнти жорсткості пружного елемента - амортизатора, Н/м.

Виявлено принципові відмінності між умовами ЗТОО консольних інструментів із вiброзахисним НЕ від інших типів РIОР, яке визначається нерівностями (4) і (6). Отримано залежності для уточнення розмірного настроювання РЕ й ОРПНЕ з урахуванням умов обробки. Виявлено, що метод вiброзахисту РIОР дозволяє підвищити продуктивність операції за рахунок збільшення швидкості різання в 1, 5 - 4 рази без зниження точності обробки отворів діаметром 28 - 75 мм із l0/d0 ? 3, 5, в результаті чого зростає ефективність використання сучасних інструментальних матеріалів.

Аналіз динамічної моделі обробки консольними РIОР показав, що підвищення швидкості різання пов'язано зі зниженням похибки розташування вхідної ділянки отвору. З цією метою запропоновано спосіб обробки отворів (А. с. 1808500), заснований на вiброгашеннi радіальних коливань консольних РIОР у момент врізання РЕ в заготовку за допомогою встановленого в корпусі інструменту демпфера, що складається з підпружиненого набору вантажів. Особливістю вiброгашення є керування динамічним настроюванням демпфера в процесі розточування, необхідніть якого виникає при суміщеній або багатоінструментальній обробці, коли частота збурюючої сили на другому етапі розточування може бути наближена до власної частоти демпфера. Встановлено, що для запобігання виникненню вібрацій, у таких випадках, доцільно змінити настроєння демпфера зразу ж після закінчення першого етапу обробки. Динамічне перенастроювання демпфера здійснюється зміною в його порожнині перепаду тиску МОТС, що подається в зону різання через отвори в шпинделі і РIОР. Оптимальні параметри перепаду тиску, що забезпечує ефективну роботу демпфера в момент врізання РЕ в заготовку, визначені експериментально і знаходяться в межах 0, 1 - 0, 2 МПа. При підвищенні радіальної жорсткості системи “шпиндель - РІОР” у момент входу НЕ в оброблюваний отвір зміна настроєння демпфера досягається створенням перепаду тиску ДPВ у його порожнині, при якому сили тертя між вантажами перевищують їхні інерційні сили. При ДPВ = 0, 2 - 0, 7 МПа багатомасовий демпфер працює як одномасовий або “виключається” (переміщення вантажів щодо корпуса РIОР вiдсутнє). В результаті експериментальних досліджень втановлено, що метод віброгашення консольних РІОР дозволяє підвищити продуктивність операціїї за рахунок збільшення швидкості різання в 1, 3 - 1, 4 рази без зниження точності обробки отворів діаметром 20 - 50 мм із l0/d0 = 3, 5 - 7.

Розглянуто особливості взаємодії з поверхнею оброб-люваного отвору непереточуваних НЕ, профільний радіус яких менше половини діаметра робо-чої частини РIОР. Відомо, що бічний НЕ, який першим вступає у взаємодію з розточеною поверхнею отвору, здійснює її вигладжування. Опорний НЕ взаємодіє з уже вигладженою поверхнею отвору і переважно пружно деформує її. Аналіз профiлограм розточеної й вигладженої поверхні отворів показав, що найбільш близькою до реального профілю є “циліндрична” модель нерівностей, для якої характерні однакові радіуси вершин профілю виступів (рис. 2). Отримано емпіричні залежності для визначення середніх значень радіусів кривизни виступів, утворених РЕ і бічним НЕ, максимальної й мінімальної глибини пластичного впровадження бічного НЕ в розточену поверхню отвору. Це дозволило на основі “циліндричної” моделі шорсткості одержати рівняння для визначення максимального й мінімального значень приведеного радіуса контактуючих тіл і профільного радіуса бічного НЕ:

RПP= ,

де RПPmax, RПpmin - максимальне і мінімальне значення приведеного радіуса контактуючих тіл, мм;

FР (В) - радіальна сила, що діє на бічний НЕ, Н;

НД - пластична твердість матеріалу заготовки, Н/мм2;

hPmax, hPmin - максимальне і мінімальне значення глибини пластичного впровадження бічного НЕ в розточену поверхню отвору, мм;

dР - діаметр робочої частини РIОР, мм;

RН (В) max, RН (В) min - максимальне і мінімальне значення профільного радіуса бічного НЕ, визначині станом його зносу, мм;

RRP - середнє значення радіусів кривизни виступів, утворених РЕ, мм;

nдpmax, nPpmax, nдpmin, nPpmin - коефіцієнти, що залежать від співвідношення головних кривизн контактуючих тіл.

Отримані значення параметрів hPmax, hPmin, RПPmax, RПpmin дозволили знайти допустимий по якості обробки радіальний знос бічного НЕ, а також, за допомогою відомих залежностей, визначити максимальні значення глибини наклепаного шару і інтенсивності пластичної деформації обробленої поверхні. Крім того, виявлено вплив умов взаємодії бічного НЕ із заготовкою в процесі обробки РIОР на шорсткість поверхні отвору.

Для визначення твердості стику “НЕ - заготовка”, розмірної похибки обробки треба було знайти початкові приведені радіуси RП (О, В) контактуючих тіл - незношених НЕ і вигладженої поверхні отвору

RП (О, В) =,

де RП (О), RП (В) - приведені радіуси контактуючих тіл відповідно незношених опорного і бічного НЕ з вигладженою поверхнею отвору, мм;

RН (О, В) - початкові профільні радіуси опорного і бічного НЕ, мм;

RRv - середнє значення радіусів кривизни виступів, утворених НЕ, мм;

nPO, B и nдO, B - коефіцієнти, що залежать від співвідношення головних кривизн контактуючих тіл.

Максимальну глибину пружного впровадження опорного і бічного НЕ у вигладжену поверхню отвору знайдемо за допомогою системи рівнянь

FP (О, B) j = FP (О, B) ; б (О, В) 1 = б (О, В) 1+ (j -1) tg цН (О, B) 1

б (О, В) j = nдO, B

де б (О, В) 1, б (О, В) j - максимальне зближення опорного і бічного НЕ в контакті першого виступа та j-го виступа, мм;

FP (О) - радіальна сила, що діє на опорний НЕ, Н;

FP (О, B) j - навантаження, яке сприймається j-м виступом під дією опорного і бічного НЕ, Н;

NО, NВ - число послідовно розташованих виступів вигладженої поверхні отвору, з якими контактують відповідно опорний і бічний НЕ, шт;

цН (О, B) 1 - допоміжні кути у плані опорного і бічного НЕ, рад;

kЗ, kО - пружні постійні заготовки і НЕ, мм2/Н.

Максимальна розмірна похибка обробки ДdД (мм) пов'язана з пружнопластичними переміщеннями НЕ:

ДdД = 2· (hPmax + б (O) 1 cos цO).

З метою розвантаження робочих елементів при підвищеному припуску на обробку (більш 0, 5 мм на діаметр) запропоновано дволезові РIОР з віброзахистом і плаваючою пластиною, що застосовуються для розточування отворів із d0 = 50 - 250 мм відповідно без КВ при l0/d0 ? 3, 5 і з КВ при l0/d0 ? 20. Отримано залежності для визначення оптимальних параметрів зазначених РIОР, режимів і умов їх експлуатації, зокрема, оптимальна геометрія дволезового РIОР з віброзахистом: кути розвороту між чистовим (формотворним) РЕ й ОРПНЕ - 180°, між РЕ - 130°- 140, а дволезового РIОР з плаваючою пластиною: кути розвороту між чистовим РЕ й опорним, бічним НЕ корпуса, НЕ плаваючої пластини, чорновим РЕ відповідно - 25, 135-145, 115-130, 185-190. Запропоновано коефіцієнт розвантаження НЕ дволезового РIОР з плаваючою пластиною, який визначається відношенням суми складових сил різання чистового й чорнового РЕ до середнього значення радіальної сили, що діє на НЕ. Встановлено, що найкращі результати по точності обробки з одночасним зниженням навантаження на НЕ досягаються при співвідношенні глибин різання чистового й чорнового РЕ в межах 0, 6 - 0, 8.

Отримано залежності для визначення зміщення осі вхідної ділянки оброблюваного отвору внаслідок теплових деформацій ОРВ з урахуванням інтенсивності його роботи, методу напрямку інструменту, а також особливостей підведення МОТС у зону різання. Встановлено, що найбільший вплив на відхилення розташування осі отвору, що розточується, роблять теплові деформації при розташуванні КВ на виносній опорі ОРГ або оправці шпинделя, а також при відсутності КВ. Сумарна найбільша похибка розташування осі обробленого отвору, пов'язана з впливом геометричної похибки, силових і теплових деформацій ТС, а також умов ЗТОО РІОР визначаються такими виразами:

ДП. Б = дУ + 104eБ 2 l0 + ДО. Т ? Д; ДП. БЗ = дУ + + ДО. Т ? Д;

ДП. КШ = дУ + 104 eК2 l0 + ДО. ТШ ? Д; ДП. КП = дУ + 104 eК2 l0 ? Д,

де ДП. Б, ДП. БЗ - відповідно похибка розташування осі обробленого отвору РІОР без віброзахисного НЕ і з ним при відсутності КВ, мкм;

ДП. КШ, ДП. КП - відповідно похибка розташування осі обробленого отвору при встановлені КВ на ОРГ і на пристосуванні верстата, мкм;

Д - допустима похибка розташування осі отвору, мкм;

e12 - зміщення осі обробленого отвору РІОР з віброзахисним НЕ при відсутності КВ, мкм;

дУ - геометрична похибка ТС, мкм;

ДО. Т, ДО. ТШ - похибки розташування осі отвору, що розточується, внаслідок теплових деформацій ОРГ при відсутності КВ і встановлені КВ на ОРГ, мкм;

l0 - довжина оброблюваного отвору, мм.

Для зниження теплових деформацій ОРВ розроблено і впроваджено у виробництво спосіб прикатки підшипників кочення (А. с. 1732041) ОРГ, що дозволив без зниження параметрів жорсткості шпинделя зменшити надлишкову температуру його нагрівання при обробці РIОР. Експериментально встановлено граничні значення надлишкової температури (2-15°С) нагрівання МОТС (НТМ), нестабільності температури навколишнього середовища ± (1-5°С), перепаду температур МОТС (? 2°С) на вході і виході з оброблюваного отвору (ПТМ) у залежності від необхідної точності розточування і конструктивних особливостей заготовки. Це дозволило визначити оптимальні параметри витрат МОТС з урахуванням інтенсивності тепловиділень у зоні обробки й можливості транспортування дробленої стружки.

Розроблено теоретичні положення БПКЗ і ПКЗ РIОР у процесі різання на основі, вбудованих у корпус інструменту автономних механізмів компенсації зносу що дозволили вирішити проблеми розмірної стійкості інструменту й точності розточування отворів діаметром більш 40 мм із l0/d0 ? 20 у заготовках з підвищеними фізико-механічними властивостями. Методи БПКЗ і ПКЗ базуються на відомих та розроблених нових положеннях компенсації зносу. До відомих положеннь відносяться: 1) наявність трьох НЕ в РIОР, які однозначно визначають діаметр оброблюваного отвору і пов'язані з РЕ кінематичним ланцюгом з передаточним числом, більшим одиниці; 2) інтенсивніше розмірне зношування РЕ у порівнянні з НЕ. В результаті реалізації цих положеннь відбувається радіальне висування РЕ внаслідок зміни діаметра обробленого отвору, що компенсує його розмірний знос. Новими положеннями, що визначають методи БПКЗ і ПКЗ, є: 1) виконання одного з трьох НЕ у вигляді ОРПНЕ; 2) наявність компенсуючої ланки у кінематичному ланцюзі, що зв'язує ОРПНЕ з РЕ. Відмінність методів БПКЗ і ПКЗ пов'язана з тим, що зазор у кінематичному ланцюзі, що усувається компенсуючою ланкою, утворюється відповідно при виводі РIОР з обробленого отвору й у процесі різання після висування РЕ. Реалізація цієї відмінності відбувається завдяки можливості РЕ зробити, у першому випадку, зворотний хід (до осі інструменту) в процесі обробки під дією сили різання, а, у другому випадку, тільки радіальне висування. Методи БПКЗ і ПКЗ реалізовані в нових конструкціях інструментів. Їх особли-вістю є модульне виконання, що дозволяє на основі уніфікованих деталей збирати інструменти з різними типами механізмів компенсації зносу. Модульні РIОР із механізмами БПЗ і ПКЗ, представлені на рис. 3, містять корпус-модуль 1, у якому встановлені РЕ 2, НЕ 3 і 4, робочий елемент 5 ОРПНЕ, коромисло 6. Оптимальне розташування робочих елеметів РІОР: ц1 = 45°, ц2 = 180°, ц3 = 230°. Розмірне настроювання РЕ 2, закріпленого в корпусі 1 прихватом 12, гвинтом 13 і пружною втулкою 14, реалізується набором штовхальників 10, 11, 16, 21 і гвинтами 15. Коромисло 6 встановлене в корпусі на пружній основі 16 із полімерного матеріалу з можливістю повороту навколо осі штифта 18. Поворот коромисла 6 обмежений пружною основою 16 і регульованим обмежником 18 із гвинтом 19. РIОР із механізмами компенсації зносу забезпечені штовхальником 9, компенсатором 7 із пружним елементом 8. Кут хК нахилу клина компенсатора 7, взаємодіючого з похилою торцевою поверхнею штовхальника 9, виконано у межах 5° - 7°, що виключає осьове переміщення компенсатора 7 під дією сили різання. Внаслідок зносу РЕ зміна діаметра оброблюваного отвору приводить до радіального переміщення НЕ 3, 4 і елемента 5 до осі інструменту, в результаті чого коромисло 6 і штовхальники 9, 10, 11 висувають РЕ 2 у радіальному напрямку, компенсуючи його розмірний знос. Збільшення діаметра оброблюваного отвору внаслідок радіального висування РЕ 2 дозволяє коромислу 6 під дією пружної основи 17 зробити поворот у зворотному напрямку, забезпечуючи контакт елемента 5 із заготовкою. Зазор, який утворюється у кінематичному ланцюзі, що зв'язує РЕ 2 і елемент 5, усувається в процесі обробки РIОР з механізмами БПКЗ і ПКЗ відповідно переміщенням РЕ 2 у зворотному напрямку і компенсатором 7. Особливістю РIОР з механізмом БПКЗ є додаткова періодична компенсація зносу РЕ, що здійснюється після виводу РIОР з обробленого отвору шляхом переміщень елемента 5 під дією пружної основи 17 у межах обмежника 18 і усунення зазору, що утворюється між елементами 2 і 5 компенсатором 7. Здійснення БПКЗ і ПКЗ пов'язане з виконанням умов відповідно

PY > FK · tgвP + мP (2 FK + PZ) ; (9)

PY < FK · tgвP + мP (2 FK + PZ) ; (10)

де FК - сила притиску РЕ 2 до корпуса РIОР, Н;

PY, PZ - радіальна і дотична складові сили різання, Н;

вP - кут нахилу поздовжнього паза РЕ 2, град;

мP - коефіцієнт тертя спокою між РЕ 2 і корпусом РIОР.

Умова (7) визначає можливість зворотного ходу РЕ 2 після його радіального висування, а умова (8) виключає таку можливість.

В результаті досліджень отримано залежності для визначення оптимальних параметрів пружних елементів 8 і 14 механізмів БПКЗ і ПКЗ. Виявлено, що робоче зусилля пружного елемента 14 для РІОР з механізміми БПКЗ і ПКЗ знаходиться в межах відповідно 0, 2 - 0, 6 кН і 0, 7 - 1, 5 кН. Встановлено, що на виконання умов (7), (8) істотний вплив робить кут вP нахилу подовжнього паза РЕ 2, з яким взаємодіє прихват 12, а також головний кут у плані цР РЕ. Для РIОР з механізмами БПКЗ і ПКЗ визначено оптимальні значення зазначених кутів, що знаходяться в межах відповідно вP = - (2° - 3°), цР = 3° - 15° і вP = 2°- 3°, цР = 15° - 30°.

Основним параметром, що впливає на ефективну роботу РIОР з механізмами БПКЗ і ПКЗ, є відносне передатне число nґК, яке визначається відношенням радіальних переміщень відносно корпуса інструменту вершин РЕ й ОРПНЕ. Встановлено оптимальні значення зазначеного параметра для механізмів БПКЗ і ПКЗ відповідно nґК = 1 і nґК = 1 - 1, 5, що виключають розбиття отвору і забезпечують найбільшу міру компенсації зносу. Крім того, виявлено, що для того, щоб не відбулося розбиття вхідної ділянки оброблюваного отвору в результаті дії механізму компенсації зносу, необхідне зміщення вершини ОРПНЕ щодо вершин НЕ корпуса в напрямку, протилежному робочій подачі РIОР на величину 0, 2 - 0, 35 мм. Отримано залежності для розрахунку оптимальних значень кутів нахилу торцевих поверхонь штовхальника 10, а також кута нахилу осі штовхальника 10 і установчої поверхні РЕ на корпусі РIОР, що визначають параметр nґК механізмів БПКЗ і ПКЗ.

Коефіцієнт розмірної компенсації зносу, що характеризує підвищення розмірної стійкості інструменту (рис. 4) і точності обробки, для РIОР з механізмами БПКЗ і ПКЗ визначається за допомогою наступних залежностей

KК. Н = (1 + jОТН) / (0, 25 + 1, 75 jОТН) ; KК. П = 0, 5 (1 + jОТН) / jОТН,

де KК. Н, KК. П - коефіцієнти розмірної компенсації зносу РIОР відповідно з механізмами БПКЗ і ПКЗ;

jОТН - відношення середньої інтенсивності радіального зношування НЕ і РЕ.

Для механізмів БПКЗ і ПКЗ отримані залежності для визначення радіальної сили, необхідної для того, щоб зрушити з місця ОРПНЕ в напрямку, що забезпечує висування РЕ. Це дозволило на основі “циліндрич-ної” моделі шорсткості обробленої поверхні отвору теоретично визначити чутливість механізмів БПКЗ і ПКЗ, що характеризується величиною зміни діаметра оброблюваного отвору, який призводить до радіального висування РЕ. Встановлено, що ефективна робота механізмів БПКЗ і ПКЗ досягається при їх чутливості 10 - 25 мкм. У цьому випадку забезпечується компенсація зносу при відсутності стрибкоподібних переміщень РЕ в момент його висування. Це підтверджується високою точністю профілю поздовжнього перетину розточених отворів, відхилення від прямолінійності профілю твірних яких на довжині 100 мм, як правило, не перевищують 5 мкм.

В результаті оснащення РIОР механізмами компенсації зносу РЕ з подвійними задніми кутами (при обробці стальних заготок) або з укороченою допоміжною задньою поверхнею (при обробці чавунних заготовок), їх розмірна стійкість обмежується припустимою величиною радіального зносу НЕ (10-20 мкм) за технологічним критерієм - шорсткості поверхні розточуваних отворів. Для визначення розмірної стійкості РIОР, ефективності використання механізмів компенсації зносу отримані значення інтенсивності розмірного зношування робочих елементів з урахуванням їх матеріалу й умов роботи.

Встановлено, що застосування механізмів БПКЗ і ПКЗ дозволяє підвищити розмірну стійкість РIОР відповідно в 1, 6 - 2, 5 разу і 2 - 5 разів, гарантовано забезпечити 6-й - 7-й квалітет точності (в окремих випадках IT5) розточування отворів у стальних і чавунних заготовках підвищеної твердості. Аналіз отриманих результатів показує, що використання РIОР з механізмами БПКЗ і ПКЗ найефективніше при jОТН ? 0, 3. У результаті досліджень встановлено граничні значення режимів різання, перевищення яких приводить до істотного зниження ефективності застосування РIОР з механізмами БПКЗ і ПКЗ через збільшення впливу динаміки процесу обробки на їх роботу, а також невиконання умов (7), (8). Граничні режими обробки: швидкість різання до 1, 5 м/с; глибина різання й подача відповідно для РIОР з механізмом БПКЗ до 0, 3·10-3 м, 0, 5·10-3 м/об, для РIОР механізмом ПКЗ до 0, 25·10-3 м, 0, 4·10-3 м/об.

У четвертому розділі розглянуто комплекс проблем, пов'язаних із ПТОО на етапі функціонування МУ, вирішення яких засновано на розробці методів контролю й керування технологічним процесом.

При нестаціонарних умовах розточування необхідно, але недостатньо використання методів і засобів ЗТОО РIОР, тому що вони не враховують граничні стани зносу РIОР і КВ, якості виготовлення заготовки, зміну температури навколишнього середовища і МОТС і, отже, не дозволяють підтримувати точність операції. Необхідність контролю граничних станів ТС при прецизійній обробці РIОР найрельєфніше виявляється у випадках поломки РЕ чи нерівномірному припуску по довжині отвору, в результаті яких взаємодія НЕ з необробленою поверхнею заготовки призводить до утворення не підлягаючих виправленням дефектів заготовки і виходу із ладу інструменту. Вирішення проблеми своєчасного й оперативного ПТОО РIОР засновано на керуванні технологічним процесом розточування, що базується на вхідному, вихідному і комплексному КСТС (рис. 5).

ПТОО РIОР на основі вхідного КСТС реалізовано шляхом керування динамічними і силовими параметрами процесу обробки. Необхідність керування динамічними і силовими параметрами процесу обробки виникає при значному розсіюванні величин припуску на обробку і твердості матеріалу заготовки, а також при перенастроюванні демпфера РIОР. Керування виконується системою ЧПК верстата, що враховує екстремальне значення AВ струму якоря ПГР на етапі врізання РЕ РIОР у заготовку, час якого визначається умовами обробки. Можливість такого контролю пов'язана з тим, що в переважній більшості випадків обробки РIОР частота обертання вала електродвигуна ПГР постійного струму з двозонним регулюванням швидкості не перевищує номінальних значень, при яких струм якоря прямо пропорційний крутному моменту на його валу. При врізанні РЕ РIОР фіксується поточне значення контрольованого параметра AВ і порівнюється із заданими рівнями значень. Після порівняння параметрів формується сигнал на припинення процесу обробки з метою захисту РIОР від поломки, запобігання одержання бракованої деталі або на коректування початкових режимів різання, підвищення тиску в робочій порожнині демпфера. Припинення процесу обробки відбувається, якщо поточне значення параметра AВ менше нижньої або більше верхньої межі встановлених рівнів. Найменший AВ. П і найбільший AВ. Т рівні визначають межі неприпустимих значень сил різання, що не забезпечують оптимального процесу вигладжування в граничних умовах обробки (див., наприклад, нерівність (5) для РIОР з вiброзахистом). З урахуванням цього отримані залежності, що дозволяють визначити значення параметрів AВ. П і AВ. Т. Перенастроювання демпферу реалізується, якщо поточне значення параметра AВ знаходиться в зоні між параметрами AВ. П і AВ. Т. У цьому випадку формується керуючий вплив, спрямований на встановлення перепаду тиску ДPВ у порожнині демпферу. Реалізація керування динамічними і силовими параметрами процесу обробки пов'язана з рівномірним поділом діапазону між рівнями AВ. П і AВ. Т на один або два робочі рівні контрольованого параметра AВ, кількість яких залежить від якості обробки заготовки на попередніх операціях. Для першої, другої і третьої робочих зон задані конкретні комбінації параметрів оберненої робочої подачі і частоти обертання РIОР, одна з яких встановлюється в процесі врізання РIОР у заготовку при перевищенні поточного значення параметра AВ відповідного робочого рівня. Причому, для першої і третьої робочих зон зазначені комбінації параметрів відповідно мають найбільші і найменші значення. Параметри режимів обробки для кожної робочої зони попередньо вибирають на основі експертних оцінок і уточнюють при обробці пробних заготовок. Встановлено, що різниця значень робочої подачі і частоти обертання РIОР у суміжних зонах не повинна перевищувати 15% і 10% відповідно, що пов'язано не тільки зі зниженням продуктивності обробки, але і зміною умов різання. Виявлено, що керування динамічними і силовими параметрами процесу обробки отворів шляхом завдання раціональних режимів різання в кожному конкретному випадку розточування дозволяє підвищити точність і продуктивність (до 30%) операції, сприяє захисту РIОР від перевантаження і зниженню відсотку браку.

ПТОО на основі вихідного КСТС здійснюється шляхом дискретного підналагодження РIОР. Після переробки інформації, що надійшла, про розмірну точність розточеного отвору, виміряного поза верстатом на спеціальній позиції, або про кількість оброблених заготовок, приймається рішення про керуючий вплив, спрямований на здійснення автоматичного розмірного підналагодження РIОР, що робиться дискретно перед розточуванням наступної заготовки. Для його реалізації розроблені засоби дискретного розмірного підналагодження РIОР “імпульсного” та за “упором” на основі вбудованих у корпус інструменту автономних механізмів підналагодження, що дозволили вирішити проблему підтримки точності і стійкості інструменту при обробці заготовок з підвищеними фізико-механічними властивостями.

Розмірне підналагодження РIОР здійснюється при введенні його в положення “настроювання”, у якому РЕ автоматично звільняється і висувається в радіальному напрямку на заздалегідь настроєну величину (“імпульсне” підналагодження, А. с 1801707), або до контакту з регульованим упором чи отвором КВ - калібру (підналагодження за “упором”, А. с. 1472183). Вибір підналагодження за “упором” визначається типом вузла напрямку інструменту, що характеризується наявністю (по отвору - калібру) чи відсутністю (по регульованому упору) відносного обертання РIОР і КВ. При виводі РIОР з положення “настроювання” РЕ автоматично фіксується в корпусі пружним елементом механізму затиску. Механізми затиску і радіального висування РЕ приводяться в дію при взаємодії їх штовхальників з отвором кільця, що плаває, чи з буртом КВ - калібра. Перевагою запропонованих підналагоджень є розміщення механізмів затиску і радіального висування РЕ безпосередньо в корпусі РIОР, що не вимагає застосування спеціальних МУ. Вибір типу розмірного підналагодження залежить від методу напрямку РIОР і виду контролю розмірної точності. При обробці отворів з l0/d0 ? 3, 5 консольними РIОР без КВ застосовується “імпульсне” розмірне підналагодження РЕ з прямим контролем точності, а при обробці отворів з l0/d0 ? 20 РIОР разом із КВ - розмірне підналагодження за “упором” із прямим чи непрямим (по кількості оброблених отворів) контролем точності. Експериментальні дослідження дозволили встановити область ефективного використання РIОР з механізмами підналагодження “імпульсного” та за “упором”, їх оптимальні конструктивні параметри й умови підналагодження, а також точність розмірного підналагодження, що знаходиться в межах 5 - 10 мкм. Порівняльні дослідження різних принципів “імпульсного” підналагодження РIОР показали, що одноразове підналагодження малими “імпульсами” (до 5 мкм) дозволяє домогтися значення коефіцієнта зменшення поля допуску KУ. Д = 0, 5, тоді як дворазове підналагодження і підналагодження великими “імпульсами” - KУ. Д = 0, 8. Виявлено, що застосування механізмів підналагодження РЕ малими “імпульсами” і за “упором” при розточуванні отворів діаметром більше 60 мм дозволяє підвищити розмірну стійкість РIОР до 2 разів і забезпечити 6-й - 7-й квалітет точності обробки.

...

Подобные документы

  • Керування точністю процесу обробки заготовок за вихідними даними. Керування пружними переміщеннями елементів технологічної системи для усунення систематичних та змінних систематичних похибок, які викликають похибки геометричної форми заготовок.

    контрольная работа [365,7 K], добавлен 08.06.2011

  • Загальна характеристика методів дослідження точності обробки за допомогою визначення складових загальних похибок. Розрахунки розсіяння розмірів, пов'язані з помилками налагодження технологічної системи. Визначення сумарної похибки аналітичним методом.

    реферат [5,4 M], добавлен 02.05.2011

  • Вибір методу обробки. Визначення коефіцієнтів точності настроювання. Визначення кількості ймовірного браку заготовок. Емпірична крива розподілу похибок. Визначення основних параметрів прийнятого закону розподілу. Обробка заготовок різцем з ельбору.

    реферат [400,7 K], добавлен 08.06.2011

  • Методи обробки поверхонь деталі. Параметри шорсткості поверхонь. Забезпечення точності розмірів і поворотів. Сумарна похибка на операцію. Розміри різального інструменту. Точність обробки по варіантах технологічного процесу. Точність виконання розміру.

    практическая работа [500,0 K], добавлен 21.07.2011

  • Шляхи підвищення ефективності механічної обробки деталей. Розробка математичної моделі технологічної системи для обробки деталей типу вал як системи масового обслуговування. Аналіз результатів моделювання технологічної системи різної конфігурації.

    реферат [48,0 K], добавлен 27.09.2010

  • Ознайомлення з технологічним процесом, конструкцією і принципом дії основного технологічного обладнання та методикою розрахунку характеристик електроерозійної обробки. Теоретичні основи електроерозійної обробки. Призначення електроерозійного верстату 183.

    практическая работа [43,9 K], добавлен 27.01.2010

  • Оцінка точності засобів вимірювання, методика обробки прямих, опосередкованих та сумісних вимірювань. Статична та динамічна похибки засобу вимірювання різними методами. Коригування структурних схем, яке забезпечує підвищення точності засобу вимірювання.

    курсовая работа [271,7 K], добавлен 22.11.2012

  • Вибір ефективної моделі брюк. Обґрунтування вибору матеріалів для виготовлення моделей. Послідовність технологічної обробки виробів. Розрахунок ефективно вибраних методів обробки. Технологічна характеристика устаткування. Управління якістю продукції.

    курсовая работа [730,9 K], добавлен 05.12.2014

  • Дефектація корпусних деталей трансмісії, методи обробки при відновленні. Пристосування для відновлення отворів корпусних деталей: характеристика, будова, принцип роботи, особливості конструкції. Розрахунок потужності електродвигуна, шпоночного з’єднання.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 03.04.2011

  • Основи управління якістю та її забезпечення в лабораторіях. Виникнення систем управління якістю. Поняття якості результатів діяльності для лабораторії. Розробка системи управління якістю випробувальної лабораторії. Проведення сертифікаційних випробувань.

    дипломная работа [4,0 M], добавлен 15.12.2011

  • Дослідження доцільності використання різних способів виготовлення заготовки даної деталі з метою забезпечення необхідної точності найбільш відповідальних поверхонь при мінімально можливій собівартості. Вибір оптимального способу лиття в разові форми.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 03.03.2015

  • Проектування технологічних процесів. Перевірка забезпечення точності розмірів по варіантах технологічного процесу. Використання стандартного різального, вимірювального інструменту і пристроїв. Розрахунки по визначенню похибки обробки операційних розмірів.

    реферат [20,7 K], добавлен 20.07.2011

  • Дослідження основних показників якості виробів. Поняття про точність деталей та машин. Встановлення оптимальних допусків. Економічна та досяжна точність обробки. Методи досягнення заданої точності розміру деталі. Контроль точності машин та їх вузлів.

    реферат [761,8 K], добавлен 01.05.2011

  • Сутність електроерозійних методів обробки металу, її різновиди; фізичні процеси, що відбуваються при обробці. Відмінні риси та основні, технологічні особливості і достоїнства електрохімічних методів. Технологічні процеси лазерної обробки матеріалів.

    контрольная работа [2,0 M], добавлен 15.09.2010

  • Технічні вимоги до корпусних деталей: службове призначення, умови роботи, конструктивні види, параметри геометричної точності. Марка матеріалу і заготовки деталей. Основні способи базування; варіанти і принципи технологічного маршруту операцій обробки.

    реферат [1006,7 K], добавлен 10.08.2011

  • Принципова схема маршруту поетапної механічної обробки поверхні деталі. Параметри службового призначення корпусу підшипника, які визначають правильне положення осі отвору. Службове призначення і вимоги технології забезпечення рівномірності товщини фланця.

    практическая работа [964,7 K], добавлен 17.07.2011

  • Наукова-технічна задача підвищення технологічних характеристик механічної обробки сталевих деталей (експлуатаційні властивості) шляхом розробки та застосування мастильно-охолоджуючих технологічних засобів з додатковою спеціальною полімерною компонентою.

    автореферат [773,8 K], добавлен 11.04.2009

  • Розгляд ЕРАН поверхні при обробці деталі "втулка". Склад операцій для її механічної обробки, межопераційні та загальні розміри заготовки. Метод табличного визначення припусків і допусків. Технологічний маршрут обробки ЕРАН поверхні валу з припусками.

    контрольная работа [579,3 K], добавлен 20.07.2011

  • Залежність продуктивності та собівартості обробки заготовок від вимог точності та шорсткості поверхонь деталей. Економічність застосування типорозміру верстата чи технологічного оснащення. Структура і сума затрат по експлуатації верстатів різного типу.

    реферат [467,4 K], добавлен 17.06.2011

  • Основні процеси обробки кишок. Опис фрагмента апаратурно-технологічної схеми виробництва, що включає в себе об’єкт розробки та вибраного для проектування типу обладнання. Вимоги до монтажу та наладки вальців для віджимання кишок, експлуатація обладнання.

    курсовая работа [345,5 K], добавлен 25.11.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.