автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение динамического качества обдирочно-шлифовальных станков

р Г Б Х^К0ВСНИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

'.О

: ^ I

На правах рукописи

Бензхур Ыохешмед

ПОВЫШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА ОБДИРОЧНО-ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ

Специальность 05.03.01 - процессы механической и физико-

технической обработки, станки и инструмент

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков-1994

о

Диссертация является рукописью. - ■ . ...

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения и металлорежущие станки" Харьковского государственного политехнического университета.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты -доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - Украинский научно-исследовательский

часов на заседании специализированного совета Д.02.09.01 Харьковского государственного политехнического университета по адресу: 310002, г. Харьков, 2, ул. Фрунзе, 21 С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Харьковского государственного политехнического университета.

Сизый Юрий Анатольевич

Гапонов Владимир Степанович,

кандидат технических наук Васерман Михаил Соломонович

институт металлов, г. Харьков

Защита состоится

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета

доктор технических наук,

профессор

М.Д. Узунян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальность.Одной из важнейших задач, стоящих перед отраслью Черной металлургии, -является повышение объема выпуска качественного проката. При этом в значительной степени эффективность / решения задачи определяется техническим уровнем выполнения операции зачистки проката, в частности, одного из наиболее экономичных ее видов - абразивной зачистки.

Опыт ведущих предприятий черной металлургии показывает, что технический уровень выполнения операции абразивной зачистки продолжает оставаться низким, ввиду отсутствия специализированного экономичного оборудования и большого объема ручного труда с использованием немеханизированных средств. Технический уровень обдирочно-шлифовальных станков значительно ниже общего уровня металлорежущих станков общемашиностроительного применения, так как это оборудование обычно выпускается очень малыми партиями и не специализированными предприятиями на основе простейшей технологии. По этим же причинам станкостроение, как наука, не уделило обдироч-но-шлифовальным станкам (ОБШС) достаточно внимания, сосредоточив свои усилия на наиболее быстро развивающихся направлениях.

В связи с вышеизложенным совершенствование ОБШС является актуальной задачей. Одним из направлений совершенствования ОБШС, которому практически не уделялось внимания, является улучшение динамического качества станков. Оно тем более актуально, что ОБШС существенно отличаются от шлифовальных станков общемашиностроительного применения по технологическим требованиям к ним. Это различие состоит в том, что на ОБШС реализуется "упругая" схема шлифования в отличие от

"жесткой" на обычных шлифовальных станках. "Упругая" схема шлифования - обработка с постоянным усилием прижатия круга к зачищаемому прокату предназначена для реализации процесса съема металла постоянной толщины с поверхности заготовки.

Постоянство толщины снимаемого слоя задается статической настройкой режимов шлифования: скорости резания, скорости подачи проката и усилия прижатия круга к прокату.Однако на практике часто наблюдается непостоянство глубины шлифования, которое хорошо заметно по изменениям ширины шлифуемой "строчки". Отклонение глубины шлифования от заданной статической настройкой величины ведет либо к неполному удалению дефектов, либо к повышенному съему, а значит, к переводу в строку годного проката и повышенным затратам на операцию зачистки.

Цель работы состоит в повышении экономичности операции абразивной зачистки проката, что выражается в оптимальном сочетании величины удаляемых дефектов и съема металла за счет управления динамическим качеством обдирочно-шлифовальных станков, улучшение динамических процессов в них при реализации "упругой" схемы шлифования.

Автор выносит на защиту:

- положение об определении динамического качества ОБШС по показателю - изменение глубины шлифования;

- математическую модель колебаний механической системы (МС) ОБШО;

- математическую модель динамической системы привода главного движения ОБШС;

- математическую модель динамической системы электро- гидравлического привода прижатия шлифовального круга к

прокату; . ...... . . . ......

- результаты исследования влияния конструкторских и технологических параметров МО станка и его приводов на динамическое качество; _

- упрощенную модель динамической системы ОБЩО, являющуюся основой выбора обобщенных конструкторских и компоновочных решений при проектировании станка по критерию его динамического качества; Г;? ;; ; •

- методику выбора конструкторских и компоновочных решений на ранней стадии проектирования 0Б1ПС.

Методы исследования. Результаты работы получены на основе теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования базируются на научных основах динамики станков, теории автоматического регулирования и управления, динамики гидросистем , теории колебаний. Достоверность результатов теоретических моделей проверена экспериментально в лабораторных условиях. Экспериментальные исследования проведены на основе современных методик с использованием серийных приборов и оборудования, а также специальных оригинальных устройств. Вычисления и математическое моделирование выполнены на ЭВМ с использованием специальных пакетов прикладных программ "СО" и "СИАМ" для моделирования динамических систем.

Научная новизна. Впервые выполнены теоретические обобщения, позволившие выработать общие принципы управления структурой и параметрами компоновки обдирочно-шлифовальных станков на основе оптимизации их динамического качества. С этой целью разработаны и установлены:

- уравнение для определения амплитуды изменения глубины

шлифования как важнейшего показателя динамического качества ОБШС;

- математические модели МС станка и его приводов, адекватно описывающие обобщенную модель ОБШО, которая дает возможность выбора конструкторских параметров станка по критерию динамического качества;

- принципы выбора компоновочных и конструкторских решений на ранней стадии проектирования ОБШО.

Практическая ценность работы состоит в математическом обеспечении процесса проектирования ОБШС при изменении в широких пределах исходных требований, которые включают в себя:

- установленные в процессе математического моделирования МС ОБШС и его приводов принципы влийния различных параметров конструкции на амплитуду изменения глубины шлифования (основного показателя динамического качества станка);

- научно обоснованную методику выбора ~ параметров конструкции 0Б1ПС, обеспечивающих требуемое динамическое качество;

- номограммы выбора компоновки элементов рабочей зоны станка, в частности, расстояние между опорными роликами, охватывающими зону шли^Ьсмид , из условия отсутствия резонанса при частоте вращения шлифовального круга.

Реализация результатов работы.

1. Основные положения работы используются в практике проектирования ОБШС Украинским научно-исследовательским институтом металлов (УкрЕИИМет) - ведущей организацией по проблемам механической обработки проката на Украине.

2. Результаты выбора параметров конструкции станков по разработанной методике использованы при проектировании стан-

ков мод. СВД45-130Кр и СВД20-65Ш, что повысило качество процесса шлифования на этих станках, ожидаемый экономический эффект от чего составляет около 30 млн. крб. (в ценах 1994

г.). ...........;г .-■:'■

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и одобрены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ХПУ в 1991-1994 гг., на международном научно-техническом семинаре "Высокие технологии в машиностроении - достижение нового уровня", октябрь 1993г., г. Алушта.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, списка литературы из 55 наименований, 144 страниц машинописного текста, 85 рисунков, 3 таблиц и двух приложений. Общий объем работы страниц 214.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность совершенствования конструкции ОВШС.

В первом разделе выполнен анализ тенденций в совершенствовании технологии и оборудования для обдирочного шлифования.

Одним из -вяжнейших показателей качества обдирочного шлифования является удаление дефектного слоя определенной толщины. Отклонение глубины шлифования ведет либо к неоправданным расходам на зачистку проката, либо к неполному удалению дефектов. Кроме этого отклонение глубины шлифования, оп-

ределяемой режимами шлифования, от нормируемой ведет к изменению ширины шлифуемой "строчки", а значит, и к необходимости большего числа проходов. Таким образом, важным условием достижения высокой эффективности процесса обдирочного шлифования является обеспечение-и поддержание неизменными оптимальных режимов шлифования: скорости шлифования V, подачи проката Б, усилия прижима круга к прокату Ру.

Постоянство Ру в ОБШС обеспечивается "упругой" схемой шлифования, при которой шлифовальная бабка через шлифовальный круг прижимается к прокату усилием, обеспечиваемым гидро- или пневмоприводом либо весом груза. Однако на практике

в результате колебаний элементов станка наблюдается непосто-

*

янство Ру и, как следствие, непостоянство глубины шлифования и прочих показателей процесса обдирочного шлифования.

Смещение относительного положения шлифовального круга и проката в результате колебаний ОБШС является свойством его как динамической системы. При этом отклонение глубины шлифования от заданной настройки может быть принято как критерий динамического качества ОБШС.

Для повышения динамического качества ОБШС конструкторскими решениями нужны знания ОБШС как динамической системы, что наиболее эффективно достигается при математическом моделировании. Отсюда следует важнейшая и наиболее трудоемкая задача настоящего исследования: разработка математической модели динамической системы ОБШС.

Вторая задача - разработка стратегии и методики выбора конструкторских параметров станка из условия обеспечения необходимого динамического качества.

Во втором разделе приведена методика исследований, ко-

торая предполагает системный подход к разработке модели динамической системы ОБШС в связи со сложностью изучаемого объекта. При этом используется метод расчленения (диакопти-ки) сложной системы на подсистемы, которые исследуются отдельно. Результаты.исследования подсистем затем используются для получения решений метасистемы в целом, т.е.' для всего ОБШС. Если принять в качестве основных источников колебаний неровности проката и крута, то.при этом в зоне контакта инструмента и заготовки возникает движение шлифовальной бабки и проката на опорах (ПО), нормальное к шлифуемой поверхности проката: фактическое усилие прижатия круга к прокату изменя- . ется и, следовательно, изменяется глубина шлифования. Такое представление влияния неровностей круга и проката на изменение глубины шлифования Дt позволяет сразу выделить из метасистемы станка подсистему называемую механической системой станка (МО) и включающую в себя процесс шлифования, шлифовальную бабку и систему ПО. Другими подсистемами являются приводы станка: главного движения, прижатия крута к прокату и перемещения проката через зону резания.

Расчленение метасистемы станка на подсистемы позволило выявить взаимосвязь элементов станка. Каждая подсистема в свою очередь является достаточно сложной и требует дальнейшего разбиения на более мелкие структурные единицы.

Для проверки адекватности модели станка она сравнивалась с реальным-станпим-стендом УкрНИИМет для исследования процесса обдирочного шлифования. Статические и динамические параметры этого станка измерены и исследованы экспериментально. Определение жесткости узлов станка производилось измерением податливости их индикатором часового типа при наг-

ружении узла весом грузов. Измерение собственных колебаний и интенсивности их затухания производилось записью этих колебаний на осцилографе при мгновенном снятии прилаженного усилия. Для измерения перемещений при свободных колебаниях применялся специально изготовленный виброщуп.

Для реализации функциональных связей между подсистемами станка необходимо знание статических характеристик процесса шлифования, т.е. зависимостей составляющих силы резания от режимов шлифования. Эти составляющие измерялись и записывались на осцилографе при помощи специально разработанного двухкомпонентного динамометра.

В третьем разделе представлены результаты экспериментального исследования статических и динамических характеристик ОБЩО, а также источников возбуждения колебаний и статических характеристик процесса шлифования.

Предлагаемый в настоящей работе подход для определения и исследования вынужденных колебаний состоит в конкретизации источников возбуждения, выделении главных, оказывающих наибольшее влияние на показатели обдирочного шлифования. Ограничение источников колебаний позволило в дальнейшем целенаправленно подойти к управлению параметрами конструкции станка и технологии обработки на нем.

Экспериментально установлено, что основными источниками колебаний являются неровности проката, круга и его дисбаланс.

В четвертом разделе представлен« результаты разработки и исследования модели механической системы (МО) ОБШС.

В качестве модели процесса шлифования принята зависимость Ру=!г (Ь), которая нелинейна и в малом может быть линеа-

- 11 -

ризована, приняв вид Ру=СгЧ .

При разработке модели МО станка, как и любой другой механической системы с распределенными параметрами, _ актуальным ,является выбор степени дискретизации модели. Для решения этого .вопроса разработаны и исследованы одно-, двух- и трех-массовая модели МС станка., .. . . .....-„'V"..•

На рис.., 1,. в качестве примера, приведено графическое изображение двухмассовой модели. В этой, модели ; шлифования бабка массой т2 через демпфер bz присоединена к станине и через жесткость 0z> моделирующую процесс шлифования, к прокату. Прокат на опорах массой mi через жесткость Ci и демпфер с коэффициентом демпфирования bi присоединен к станине. Получено следующее математическое описание двухмассовой модели:

I mi-Xi + bfXi + Ci-Xi - С2*Хг= 0 ;

{ . ... (1) tms• (Хг + Xi) + bz-(X2 + Xi) + Сг-Хг = nw-h + Ьг-h •,

Сравнение разработанных моделей произведенное по их амплитудно-частотным характеристикам (АЧХ) показало, что можно ограничиться двухмассовой моделью. Выполнено исследование двухмассовой модели МС станка. Кроме уравнений (1) использовалась структурная схема, подобная моделям для аналоговых вычислительных машин (АВМ), которая является входным языком для моделирования в пакете "СИАМ".

Динамическая передаточная функция Wxz(S) по показателю Xg, полученная из (1) и структурной схемы имеет следующий вид:

Cm2-S2+b9-S)•(mi-S2+bi-S+Ci) Wx„(S)= ---—-:--- .(2)

(mi • S^+bi ■ S+Ci) • (n»2• S*+b2' S+C2) +C2" (ms-S^+bs'S)

- 12 -

Важнейшим условием работоспособности ОБШС является устойчивость его динамической системы, которая оценена по критерию Гурвица. Установлено, что во всем диапазоне возможных изменений параметров ОБШО его динамическая система устойчива. Дальнейший анализ динамической системы станка выполнен с целью выявления влияния конструкторских параметров на динамическое качество, т.е. на координату Х^. Это влияние хорошо видно из сравнения А(о>) - амплитудно-частотных характеристик при различных значениях масс, жесткостей и коэффициентов демпфирования моделей. На рис. 2 показана в качестве примера АЧХ для станка-стенда при различных значениях массы шлифовальной бабки.

В пятом разделе выполнены разработка и исследование модели динамики привода главного движения как одной из подсистем динамической системы ОБШС.

Кинематическая схема привода главного движения ОБШС подобна большинству других типов шлифовальных станков: шлифовальный круг устанавливается на шпинделе, вращение которому от асинхронного двигателя передается через клиноременную передачу. Динамическая расчетная схема такого привода с исключенным кинематическим соотношением ременной передачи приведена на рис. 3. На этой схеме ,11, ^ - моменты инер-

с

ции ротора, шкивов и шлифовального круга, 11, 1г. 1з ~ крутильные податливости элементов, соединяющих ротор, шкивы и шлифовальный круг. Ременная передача в приводе обладает наименьшей жесткостью, и ее демпфирующая способность может быть принята, как демпфирующая способность всей механической части привода с коэффициентом демпфирования И.

Дальнейший анализ привода выполнен на основе данных для станка-стенда УкрНШШет. Хотя крутильная цепная система короткая, однако ее модно также уйростить. Для окончательного выбора модели привода главного движения производим сравнение исходной системы с упрощенными до 3-х, 2-х и одномассовой.

Из сравнения АЧХ для четырех моделей установлено, что в качестве модели привода главного движения приемлема для практического применения одномассовая модель. Анализ АЧХ обращает прежде всего внимание на отсутствие резонанса на частоте близкой к «с - собственной частоте колебаний двигателя.

Двигатель будет колебательным звеном, если соблюдается неравенство

VT3 < 2-(2-MK-p/j)"2 . • (3)

При присоединению к двигателю механической части привода это '.'}у неравенство не соблюдается, и привод становитсяЧаперйбдичесЧ'^^^-" ким эвеном. Таким образом, при несоблюдении (3) "'привод"'гаав-ного движения может моделироваться апериодическим эвеном '.с . ";•'.; передаточной функцией W = KcT/(T*S+l)где Кст !г"|статичес-V-кий коэффициент усиления; Т = VoCp - постоянная "времени, ■ характеризующая инерционность привода; wcp - частота срыва: -

Кст = /2-Мкр.р-Тэ; Т = Vio , где

IgftcT ~ lffA(u>i)

IgWcT = 2 + - , wi = 100; иг = 1000.

lgA(wz) " lgA(wi)

Таким образом, привод главного движения шлифовальном станке . на рабочем участке механической характеристики приводного асинхронного электродвигателя может описываться од-номассовой моделью или апериодическим звеном в зависимости от соблюдения или несоблюдения неравенства (3).

Моделирование с присоединением к МО станка привода главного движения позволило установить, что он оказывает незначительное влияние на амплитуду изменения глубины шлифования. Это объясняется особенностями именно обдирочного шлифования, для которого, как установлено экспериментально, влияние скорости резания в диапазоне 30 ... 50 м/с на глубину шлифования мало. Применение электродвигателя с мягкой механической характеристикой также в малой мере уменьшает амплитуду изменений глубины шлифования. Таким образом, привод главного движения может не учитываться в обобщенной модели динамической системы станка.

В шестом разделе разработана и исследована модель динамики привода прижатия шлифовального крута к прокату. Типичной гидравлической схемой прижатия круга к прокату является система, в которой движение штока прижимает шлифовальную бабку к прокату. Давление в напорной магистрали поддерживается и настраивается клапаном давления прямого действия.

Разработка модели привода выполнена последовательно с разработкой моделей его элементов и соединением их в единую модель привода. Наиболее сложным устройством привода прижатия является клапан давления, для которого в литературе не даны динамические характеристики серийных образцов, что заставило получить их моделированием.

Установлено, что, например, клапан давления Г54-32М обладает хорошими динамическими свойствами и может быть заменен статическим коэффициентом усиления, расчетная формула которого

где цз - коэффициент расхода золотника; d3 - диаметр золотника; Хзо? Рю - параметры точки статической настройки клапана (размеры щели и давление в напорной магистрали).

Привод прижатия круга к прокату кроме клапана давления включает гидроцилиндр, насос и электродвигатель. Структурная схема привода прижима показана на рис. 4. Входом в эту систему является ускорение шлифовальной бабки Хб при ее перемещении, которое преобразуется в ускорение поршня гидроцилиндра Хп = (rz/ri)-Хб - "Входом" системы является усилие прижатия. Исходные данные для моделирования соответствуют клапану

Г54-32М, ■ насосу Г12-32М, электродвигателю ЧА112МВ6УЗ и гидроцилиндру, конструкторские параметры которого определены из условия обеспечения усилия прижатия в пределах 1200 Н.

Рассматривая гидропривод прижатия совместно с МО ОБШС, выявлено влияние гидропривода на динамическое "качество ОБШС.

Моделирование выполнено в пакете "СИАМ". Дифференциальные

.... .

уравнения решены методом Рунге-Кутта. Анализируя ^изменение усилия на поршне гидроцилиндра при воздействии на динамическую систему станка неровностями проката установили,! что основную долю в изменение этой силы вносит сила трения в гидроцилиндре. При этом также установлено, что влияние силы трения на амплитуду колебания глубины шлифования Хапах находится произведением Г-р■

В седьмом разделе разработана методика инженерного расчета и выбора оптимальных конструкторских и технологических параметров ОБШС. Основой для такого расчета является упрощенная модель динамической системы ОБШС, которая строится на основе выполненных исследований. В этой модели механическая система станка описывается двухмассовой моделью. Учитывая слабое влияние крутильных колебаний привода главного движения на глубину шлифования в упрощенной модели привод главного движения отсутствует. Кроме этого, в упрощенной модели участвует только процесс трения в гидроцилиндре, а массу движущихся деталей цилиндра и жидкости "присоединяем" к массе бабки.

Полученная таким образом упрощенная модель динамической системы ОБШС показана на рис. 5. Сравнение моделированием полной и упрощенной модели станка по амплитуде изменения глубины шлифования показали их хорошее совпадение, и поэтому

упрощенная модель динамической системы станка может быть использована для расчета изменения глубины шлифования. На основе этой модели получена формула амплитуды изменения глубины шлифования Хапах при гармоническом воздействии неровностями проката ИЛИ круга: •' V.: :

Халах = А(и>) 'Ьтах+РтрТ2/(г1-С1) , (5)

где Ьщах ~ амплитуда внешнего воздействия.

В (5) через А(ы) отражено влияние всех обобщенных конструкторских параметров станка на Хгтах показатель его динамического качества. Поэтому выбор параметров станка должен обеспечить Х^шах менее допустимой. Однако при этом надо учитывать, что координату Хг нельзя полностью отождествлять с изменением толщины удаляемого слоя металла.

Анализ влияния высокочастотного и низкочастотного внешнего воздействия показывает, что высокочастотные колебания, т.е. колебания с частотой вращения круга, не отражаются на толщине снимаемого слоя металла в реальном процессе. Низкочастотные же колебания, возбуждаемые неровностями проката, почти полностью переносятся на толщину снимаемого слоя. Поэтому следует различать изменения глубины шлифования, вызываемые низко- и высокочастотным воздействием, по результатам этого воздействия на реальный процесс шлифования. Поскольку высокочастотные колебания не оказывают влияния на толщину снимаемого слоя, под минимизацией изменения глубины шлифования понимается минимизация ее амплитуды при возбуждении колебаний неровностями проката.

Высокочастотные колебанияV*шлифования, не отражающиеся

РИС. 4

А

h,(6¡*4i«t cut

ф-

XI m

XF^hfi)-x¿ -X.

4g)—

w

_

-Ф-

X,

Sr —1

РИС. 5

- го -

на толщине снимаемого слоя, в настоящее время не регламентируются напрямую какими-либо показателями процесса шлифования.

Таким образом, стратегия оптимизации состоит в минимизации амплитуды изменения глубины шлифования при низкочастотном воздействии с одновременным ограничением амплитуды изменения глубины шлифования при высокочастотном воздействии решениями, не требующими значительных затрат и исключающими возможность резонанса на частоте вращения круга «а- Такое условие определяет выбор жесткости системы ПО: С1 > «1-Ш! . Прочие параметры конструкции станка выбираются из условия

Хапах < ЛЬ . (б)

где ДЬ - допустимая амплитуда изменений глубины шлифования, Халах " амплитуда изменений глубины шлифования при воздействии неровностями проката.

От можно перейти к определению расстояния между опорными роликами, охватывающими зону шлифования. Анализ схем расположения проката на опорах-роликах, расчет жесткости системы ПО показали, что это расстояние 1щах в основном определяется жесткостью самого проката. Получена формула для определения 1тах . В случае невозможности конструктивного обеспечения расстояния меньше 1щах . необходимо поставить поджимной опорный ролик под круг, жесткость которого Ор рассчитывается. Для облегчения выбора расстояния между опорными роликами можно воспользоваться специально разработанной номограммой.

Выбор прочих параметров конструкции станка производится на основе опыта с ясстИум^й,. проверкой условия (6).

- 21 -

Результаты исследования реализованы при разработке технических заданий на проектирование в УкрНИИМет станков мод. СВД45-130Кр и СВД20-65Ш. Установлено, что станок СВД45-130Кр не требует дополнительной опоры, а станок СВД20-65Ш требует. Оба станка хорошо отслеживают неровности проката, :огра-' ниченные техническими условиями на его кривизну, но плохо отслеживают их на концах, имеющих обработку на конус. Для . отслеживания неровностей на концах необходимо значительно снижать скорость подачи проката (до 2-3 м/мин)■

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Обзор литературных источников по технологии обдирочного шлифования при зачистке проката показал, что качество процесса в значительной степени определяется свойства!«! ОБШС как динамической системы. Обоснована величина изменений глубины шлифования как основного показателя динамического качества ОБШО.

2. Выполнена идентификация основных источников возбуждения колебаний. Установлено экспериментально, что такими источниками являются неровности проката, круга и его дисбаланс.

3. Установлено, что оптимальной моделью механической системы (МС) ОБШС по степени дискретизации является двухмас-совая.

4. Установлен характер и степень влияния обобщенных конструктивных параметров МС станка на его динамическое качество. Для повышения динамического качества станка в диапазоне низких частот внешнего воздействия (ы < 30 рая/с) необ-

ходимо уменьшать массу шлифовальной бабки и коэффициент демпфирования при ее колебаниях. Масса системы ПО и ее жесткость определяют частоту второго резонанса и не оказывают заметного влияния на динамическое качество в области низких частот воздействия. Установлено, что МО станка устойчива в широком диапазоне изменения ее параметров.

5. Обосновано описание динамической системы привода главного движения либо одномассовым колебательным звеном, либо апериодическим звеном. Установлено условие, при котором приемлема та или другая модель. Получены формулы расчета постоянной времени и статического коэффициента усиления в модели привода в виде апериодического звена. Полученные модели приемлемы для применения в основном для всех шлифовальных станков. Установлено, что крутильные колебания привода главного движения не оказывают заметного влияния на динамическое качество станка.

6. Разработана модель привода прижатия круга к прокату на основе исследования отдельных его элементов. Она характерна тем, что клапан давления заменен просто коэффициентом статического усиления в связи с хорошими его динамическими свойствами. Это установлено исследованиями переходного процесса в клапане при воздействии на него ступенчатой функции. Установлено также, что привод прижатия оказывает влияние на динамическое качество станка в основном через процесс трения в гидроцилиндре. Получена формула определяющая влияние силы трения на амплитуду колебаний глубины шлифования.

7. Разработана адекватная станку-стенду УкрНИИМет упрощенная модель динамической системы ОБШС отражающая основные особенности всех подсистем. Она близка к двухмассовой модели

МО станка и отличается от нее добавлением к массе шлифовальной бабки массы движущихся элементов привода прижатия круга к прокату и силы трения в цилиндре. Сравнение полной и упрощенной моделей станка показало их большую близость. ,.;;/

" 8. Разработана стратегия выбора оптимальных "параметров станка. Для этого обоснован критерий оптимизации - "амплитуда - ' - • колебании глубины шлифования ЛХгшах при возбуждении йх^не-ровностями проката; ДХгтах не должна превышать ее допустимое значение ДЪ. Одновременно должно удовлетворяться условие отсутствия резонанса на частоте «1 вращения крута, что достигается соответствующим выбором расстояния между опорными роликами, расчетная формула которого получена.

9. Разработан алгоритм и номограмма выбора конструкторских и технологических параметров ОБШС на основе принятой стратегии оптимизации и полученных расчетных формул. Алгоритм реализован при разработке технических заданий на проектирование станков мод. СВД45-130Кр и СВД20-65Ш. При этом повышается выпуск годного проката и ожидаемый экономический эффект составляет 30 млн. крб.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В РАБОТАХ:

1. Ю.А. Сизый, М. Бензхур. Двумерная модель динамики обдирочно-шлифовального станка и ее исследование. Депонирована в УкрИНТЗИ N 143-Ук 93 от 11.02.93.-23с.

2. Ю.А. Сизый, М. Бензхур. Выбор основных конструктивных и технологических параметров обдирочно-шлифовального станка из условия обеспечения его динамического качества. Депонирована в УкрШТЩ N 141-Ук 93 от 11.02.93.-13с.

- 24 -

3. Бензхур М., Сизый Ю.А., Чайка Э.Г. Управление качеством обдирочного шлифования параметрами динамической системы станка, сб. "Резание и инструмент", N 47, 1993, С.20-22.

4. Ю.А. Сизый, Э.Г. Чайка, Ы. Бензхур Выбор вида динамической модели обдирочно-щяифовального станка. Депонировано ГНТВ Украины N 1858-Ук 93.-17с.

5. Бензхур М., Сизый Ю.А. Выбор параметров технологической системы обдирочного шлифования на основе исследования ее модели. Тезисы доклада конференции "Ресурсо- и энергосберегающие технологии в машиностроении". Киев, 1994.С.25-26.

Benzhour Mohammed "Improvement of the dynamic quality of peel grinding machines".

The thesis is submitted for Ph.D. degree in engineering with profession line 05.03.01, i.e., processes of mechanical and phyciсо-technical treatment, machines and tools. Kharkov Polytechnical University, Kharkov, 1994.

Five scientific papers are defended. Fhey are devoted to theoretical and experimental studies of the dynamic quality of a peel grinding machine in relation to its design and process parameters. The studies have resulted in obtaining the formulas to calculate the changes in the depth of grinding when the grinder experiences the action of rolled stock grinding wheel surface irregularities. The effect of design and process parameters of the machine on the change in the grinding depth 'is determined. Methods are developed for choosing the machine parameters proceeding from dynamic quality requirements. The results of the present studies were used to design and manufacture the

_ OCT -

grinders СВД45-130Кр and СВД20-65Ш.

Бензхур Мохаммед "Повышение динамического качества об-дирочно-шлифовальных станков".

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 - процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент. Харьковский политехнический университет, Харьков, 1994 год.

Защищается пять научных работ, в которых содержатся теоретические и экспериментальные исследования - динамического качества обдирочно-шлифовального станка в зависимости от его конструкторских и технологических параметров. В результате исследования получены формулы расчета изменения глубины шлифования при воздействии на станок неровностями проката или круга. Определено влияние конструкторских и технологических параметров станка на изменение глубины шлифования. Разработана методика выбора параметров станка из условия его динамического качества. Результаты работы использованы при проектировании и изготовлении станков СВД45-130Кр и 0ВД20-65Ш.

Ключевые слова:

динам1ка, колибання, шл1фувальний верстат