автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение точности шлифовальных станков на основе анализа их компоновок

ГОСУДАКЯШЖ1 КОШШ РС4СР ПО ЕШ2 И ИЮНЕЙ ШКОЛЕ

ЮСКОНЖИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗЧАНЕНЙ СТАНКОИШТРУЫШАЛЬИЙ ИШЯУТ

На правах рукописи

ШАР03 Вгадкшр 15шАеош1Ч

ШШ» ТОЧНОСТИ ШЙОЕАЛЫЗЫХ СТАНКОВ , НА ОС]ЮЕЕ АНАЛИЗА КХ КОШЮШЮК

Специальность ОБ. 03.01. - Процессы ьмхаиическоЯ и фивико-теяшчвской обработки, станки и инструмент

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Шсква - 1992

Работа выполнена в Уэскавском ордена Трудового Красного Знамени станкоинструывнтальном институте.

Научный руководитель

кандидат технических наук доцент СТАРОСТИН Е К.

Официальные оппоненты

доктор технических наук профессор АВЕРЬЯНОВ О. И.

кандидат технических наук ВОСКРЕСЕНСКИЙ Л. А.

Ведущее предприятие

АЛ " Московский станкостроительный аавод "

Защгга дасоертеди ¡состоится

21 - JmI-Z,

1992 г.

s «saeoo ка аасадаакк специализированного Совета К 063.42.05 в Мэсковскоч сгазггаиаетр'дмиажьяом институте по адресу : 101472, ГС' , Уоскьа K-S5, Взягезвекий пер., д. За. Щх • ¿Xj .

С диссертацией шзеао ©знакомиться в библиотека ¿осковско-. ¡no ста ¡койнстрзгкеят&гмого института, л

Автореферат paaoessa ** " Gu (Jl/ J1—, 1998 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, у j

доцент У НЕ ГОЛЯКОВ

-4: :: ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность теки. Шлифовальные станки, обрабатывающие зубчатые изделия( колеса, долбяки, рейки, шлице вью валы и т. п.), а такмэ кругло-и внутришлифовапьнш станки, предназначенные для обработки дорокэк качения колец подшипников ( в дальнейшем - шшЦовальные станки (ШС)), в настоящее время интенсивно совершенствуются с целью повышения показателей качества. Качество станка моиет быть оценено комплексом критериев, таких как точность, производительность, надежность, удобство обслуживания, автоматизация и др. , носящих конфликтный характер. Требования к точности станков, особенно шлифовальных, являются первостепенными по сравнению с требованиями даже.по такии важным показателям, как производительность или стоимость обработки. Несоответствие реальной точности обработки делает бессмысленной эксплуатацию станка, тогда как недостаточная производительность или высокая себестоимость обработки могут быть либо скомпенсированы, либо в крайнем случае допущены. Качество будукрго станка закладывается на этапах проектирования (ЭП), особенно при создании его компоновки (К), поэтому необходимо установить взаимосвязь иеиду показателями точности и компоновочными параметрами несущей системы станка, составляющими основу его К, дать соответствующие рекомендации конструктору для обеспе :ения заданной точности ПП на ЭП.

Необходимость определения погрешностей обработки уке на стадии проектирования станков обусловила развитие теоретических методов расчета Обоснование выбора рациональной К станка следует проводить по критерию ¡шсткости на основе расчетной оценки его выходных характеристик, путем имитационного моделирования и анализа его несущей системы с выделением компоновочных параметров. Поскольку работ в области «эделирования и расчетного анализа несущих систем и К зубообрабатывшо-Кйх станков шлифовальной группы на ЭП практически не проводилось, то такая задача является актуальной, имеющей научное и практическое значение.

Целью работы является повышение точности шлифовальных станков на основе сравнительного расчетного анализа и я компоновок по статическим и динамически характеристикам, выбора лучяих вариантов и выявления Бзакносвязн шдду точностными характеристиками и параметрами компоно-20!С этих станков.

Обвдя методика исследования. Исследования базируются на использовании методов теории упругости, теоретической механики, теории вероятности и математической статистики, оптимизации и планирования зкспери-

мента. Для опенки достоверности выводов сопоставлялись результаты теоретических и экспериментальных исследований реально существующих LOO.

Исследования моделей и поиск рационального сочетания компоновочных и конструктивных параметров ШС, обеспечивающих требуемые точиост-ные характеристики, выполнены на основе имитационного моделирование на ЭВМ с помощью комплексов программ ESW, SLIDE и KOMP, рагработаннмч на кафедре " Конструирования станков и станочных комплексов" МОССТАНК'МА.

Научная новизна работы состоит в :

- связи ми жду компоновочными параметрами ШС и их точностными характеристиками,

- математической модели сравнительной сценки точности компоновки в рабочем пространстве станка при его кагруяении силами резания и l-pcom подвижных уалоа,

- расчетных схемах и моделях LUC для оценки их точности на '.)И,

• - связи мевду динамическими характеристиками зуг'ооийхжш/.гаго станка и погрешностью формообразования эвольвеитной поверхности зубчатого изделия при его обработке плоским кругом методом отката.

Практическая ценность работы закда-шется в :

- комплексе программ КО),ff-1 для сравнительной экслресс-оиешси статической тонн: ги К на рашик ЭП,

- ко шчественной оценке влияния параметров К 1ID на их точно«*,

- реюмекдациях по повышению точности MC,

- расчетной количественной оценке погрешности формообразования эвольвенты при обработке зубчатого игделия плоским кругом на яубсоли-фовальном станке различных компоновочных исполнений, обусловленной его динамической податливостью,

- комплексе программ REZIM, SILA для расчетного определения условий иагруженкя станка силами резания.

Реализация работы. Б результате проведенной работы предложены к Проектированию ЧП, компоновочные и конструктивные параметры которых обеспечивают лучше точностны? показатели обработки изделий :

- профидеалифоЕадьный станок по технологическим возможностям со-пост-гзимый со станком мод. 311451 С положительное решение ВНИИГПЭ N 4724409/00/ 032? / ), обладавший вмсокой точностью за счет разгрузки базовых злеи-гнтов станка от воздействия сил резания и разметания ¡¡ал-равлямдж а плоскости оси центров,

- ройко- (мод. ИЯИ28) и плоскошм1овалъный (мод. Ш1Я4) стаькй, выполненные на оаае ЕдинеЕЛифовалшого станка мед. ЗВ451, не уступа» кие по г.гсгноаируеыей точности сутствукат .аналогам, но идекдо уни.!*'.ка-

- б -

гребуемой точности расчета для оценки станков на ЭП, когда определяется его К. Учтено, что статистическая динамика станков, получившая развитие» в последнее время и основанная на случайности внешних и внутренних возьпчэний и случайности параметров динамической системы стан-па, требует оценки уровня и разброса выходных динамических характеристик системы при изменении воемущающих воздействий и ее параметров. Актуально использование моделей, позволяющих учесть инициально-достаточное число параметров станка, и достоверно оценить его ДХ . на ЭП. Так как точная оценка качества компоновки на ЭП невозможна и она всегда носит сравнительный характер, то определены условия проведения оценки на ЭП, обеспечивающие сопоставимость результатов расчета вариантов К Тем не менее, расчетные методы являются единственно возможными ( при наличии моделей и достоверных способов решения ) и экономически обоснованными яри оценке ДХ станка на ЭП

Для проведения расчетов точности ¡ВО на ЭП необходимо знание особенностей обработки и эксплуатации каждой группы НЕ. Проведен обзор работ по исследованию рассматриваемых НЕ, в т. ч. их компоновок. Вопросам исследования компоновок станков посвящены работы Братова Ю. Д,, Аверьянова 0. Я , Воронова A JL .Гелыстейна £ i¿ , Евстигнеева R Н., Левиной а 11 , Каминской Е Е , Лортмана Е Т., Хомякова В. С., Давыдова Я И., Сино X. и др. Сравнительный анализ динамических характеристик станков ( токарных -Еремин А. а , зубофреверных-Ряб'хин С. Л , бесцент-ровоолифовальных - Левин А. Я. и др.) позволили установить обусловленность их точности от юшюновочных параметров» Отмечено, что работ, посвященных оценке точности 1Ш на ЭП, поиску путей устранения или минимизации погрешностей обработки на ранних ЭП, в частности, при выборе его компоновки, практически нет.

На основании обзора и анализа были поставлены следующие задачи :

- определить место и роль компоновки !1Е как объекта анализа при оценке его точности и точности обработки,

- разработать основные пути повышения точности станка на ЭП,

- сформулировать требования к точности компоновки ШС, предъявляемые на ЭП, определить критерии оценки точности ШС и их К на ЭП,

- разработать расчетные модели ( схемы ) ШС для их сравнительной расчетной оценки по критерию точности на ЭП и дать рекомендации по составлению расчетных схем УС ШС и моделированию их элементов,

- разработать модель оценки точности формообразования эвольвентной поверхности при зубошшфовании плоским кругом,

- разработать модель для сравнительной экспресс-оценки стати-

ческой точности гсоулоновок станков на ранних ЭП с учетом действия си л резачяя и веса я соответстиледэе программное обеспечение,

- роорабогчть программное обеспечение для определения сил резания, используемых для расчетной оценки конструкции станка,

- провеет;; сравнительный расчетный анализ вариантов компоновок исследуемых НС на ЭП и дать прогноз о предполагаемья точностных показателях проектируемых вариантов.

- разработать, рекошндации по повышению точности ШС в процессе их реального проектирования.

• В глав»? 2 показана связь точности обработки с точностью станка и его компонент. Анализ погрешности обработки, зависаний от большого числа факторов, показал, что для выявления путей повышения точности обработка удобно воспользоваться понятиями "силовой винт" и " кинематический винт", мсподьзуемши в теоретической механик«).

Сформулированы основные пути повышения точности за счет:

5. Уменьшения силового винта, дейстзущгго на И и 3. Достичь этого модш ва счет рациональной схемы обработки, в т. ч. компоновочного рав-м<*1эния И и 3, о" спечивающего взаимокомленеащго действующих сил и моментов. Знишс! условий нагружания станка силами реэаиия ( величины, направлении i лшии действия в расчетной системе координат стайка результирующей силы резания и степень рааброса ее характеристик при эксплуатации ) позволяет обоснованно вести расчетную оценку и совершенствование его конструкции. Двторой разработан комплекс программ для определения вариантов конфигураций состаиляюдих сил резания, применяемых при расчете станков различных типов, ь т.ч. шлифовальных.

2. Уданмаешя плазматического винта й и 3 ва счет рационального сочетания вылетов И и 3 от опорных Саз направляющих (центров юс левого га- жесткости) и параметров, характеристик последних, что обеспечим-с " минимизация отклонений И и 3, в т. ч. уменьшение упругих сммрнмА И и 0 иа счет повышения приведенной жесткости станка

3. Рационапьиое рагшэдше формоос^азуютасс точек, принадлежащих И и П и расположенных в аоне обработки. Езилучамм является кх поиадаиио на оси соответствующих кинематических винтов К и 3.

4. Умекммию величины относительных отклонений формообразующее точек И и 3 за счет их рзашжомпёкссиши при обработке.

Ь. Уменьшение еелхчгеш относительных отклонений К и 3, перенесен-кvх на нормаль к обрабатываемой шв-грхнссги а в счет рацишмшюго по-^игародолепде. келвчка коргиктш соотнь.-яи>1Ш отклонений. ф-фмоОра--ЬУСЧУ.А ?О'-УЛ И я р.

' б. Оптимизация процесса формообразования эа счет рационального подбора параметров инструмента, заготовки и режима их относительного кинематического движения, при которых достигается минимальная погрешность макро- и микрагеометрии обрабатываемой поверхности.

7. Оптимизация процесса реэания, обусловливающая уменьшение возмущающих факторов последнего и обеспечение устойчивого и эффективного процесса емка обрабатываемого материала.

Совокупно» влияние (farropob, рассмотренных в п. п. 1-7, определяет точность обработки. а влияние факторов по п. п. 1 - 5 - точность станка. Конструктор на 5П имеет возможность реоливашш перечисленных мероприятий, указанных а п. пл-5 еа счет «омовения факторов, определяемых конструкцией станка. Болов обоснованно это мелно сделать на основе расчетной оценки конструкций на ранних ЭН етшпш, в т. ч. с учетом компоновочных параштров.

Добиться повышения точности отанка на ранних 011 можно:

1. Рациональным выбором структуры К.

2. Рациональным подбором параметров выбранного варианта конструкции станка, при которых достигается наибольшая точность обработки. На завершающих этапах соодания станка необходит параметрическая оптимизация станка по трэбуэьам критериям.

Показано, что по!сааатели точности зубчатых изделий характеризует точность размера и форш (профиль и направление bj 'а) и взаимного по- . лоаения ( шаг ), оцениваемые как нестабильность точности в пространстве и во времени (накопленная погрешность).

Основными причинами, зависящими от станка и влияниями на точность обработки при шлифовании, является статическая и динамическая податливость УС станка, погрешности : правки круга (зависящая от жесткости прибора правки); кинематические и механизма деления; изготовлений направляющих, а тага® температурные деформации.

Проведен анализ взаимодействия И и 3 при шлифовании и установлено, что оона рееания характеризуется размерами, обусловленными характером контакта рекудей поверхности шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью. Для разных способов эубо-(коническим, тарельчатым, плоским, чоркячнш абразивом ) и профилешлифования (шлице-, рейко и т. п.) методами обката или копирования определены параметры этой зоны и показано влияние относительных отклонений И и 3 ( из-за податливости УС ) на точность обработки.

Отклонения от эталонного углового расположения режущей поверхности И, имитирующей Соковую сторону исходного профиля инструменталь-

- t

ной рейки при обработке» иопосродствдкно сказываются на точности профиля изделии, поэтому ато еладует учесть при выборе критериев оценки

точности варанов Ш.

Получено уравнение переноса (-»ординаткш составляют* отклонений круга и изделия на нормаль к звольвентшму профили зуба и сформирована шдеяь точности формообразования звольвентной поверхности зуба плоской стороной круга с учетом ДХ станка. Выведены выражения, определяющие погрешность профиля ¿Гз (ым) аубоилифования плоским кругом в характерных точках профиля (головка, ножка. ) при амплитуде А (мм) относительных колебаний круга и иаделия по нормали к профилю •эвольвенты с частотой Г (Гц). Для сравнительной оценки точности вариантов стайка погрешность профили ( звояьвекты) шшо определить так ;

S а «1 а - sa / р , где

р » (»■ 2 соз «¿я / 2) *\/((z+2)2/ cos об д) - l' (мм) - радиус кривизны эвольвенты ка головке, а длина участка эвольвенты, пройденная точкой обработки за период колебания (T-1/f) (сек), определится : . ■

Й » ( n * m ( г * siiioiд + 42 + 4 ) ) / (120 * z * cosoLr * f), для числа оборотов п приводного крквовша (об/мин), модуле'vn и числе обрабатыв£-зшк зубьев г и угле зацепления на делительном диаметре ¿-д. В качестве критериев оценки точности вубоилифовальных станков, работающих плоским кругом, ва ЭП приняты динамические податливости УС при относительных колебаниях в указанном направлении.

Б 3-ей главе рассмотрена кошонозка ШС как обьект анализа. Анализ балансов жесткости ¡Ш различных групп. показывает, что доля упругих смещений, обусловленных статической податливостью несущей системы ШС, составляет не более 40 - 50 % в общем балансе погрешностей обработки из-за наличия в этих станках податливых илифовашюго крута и шпиндельных узлов И и 3. В свою очередь динамическая податливость УС 1Ю существенно влияет ка точность обработки ( превышая статическую в несколько раз ) из-за высокоскоростного характера обработки, нестабильности процесса сьема материала вследствие биения круга, погрешности форш заготовки и др. Высокая статическая и динамическая кест-кость станка являются важнейией предпосылкой повышения точности обработки. Установлено, что на динамическую жесткость SUC значительное влияние оказывают . параметры его несущей системы (размещение узлов и юс напраьдяюких относительно зоны обработки, инерционные параметру узлов, тспютныэ и диссипатизные характеристики сижов, и их сочетание в "УС

станка Многие из этих параметров конструктор мож?т изменить га ЭП, особенно на ранних стадиях, поэтому необходимо предоставить ому информацию для принятия решения, обеспечивающего большую точность станка. Дана характооистика т. н. компоновочных Факторов и параметров станка : кода структуры, .ориентации направляющих и их типа, габаритов рабочего пространства (РП).раамеров направляющих уалов, вылетов, веса подвижных при обработке узлов и др.

Мапоиослздовонность компоновочного исполнения ШС, их, несущих систем, объясняется неявным характером связи компоновки с точностью ИВ из-за большого числа причин, влияющих на погрешность обработки ;,наличием сложных и точных дахздиямов ( обката, деления, правки ), требующих соответствующего раямэдякя й конструкции станка и их обслуживания, что накладывает серьшшэ ограничения на компоновочное исполнение этих станков.

В основу расчетной оценки К ШЗ на ЭП положен критерий "Краткость", включающий последовательную оценку конструкции по СХ и ДХ о последующей оценкой точности обработаем (при наличии моделей) по лимитирующему точностному показателю изделия - профиль. статическая местность компоновки оценивалась величиной упругих смешений между И и- 3 под действием сил резания, а такю изменением этих смещений под дейстшем веса подвижных увлов и сил резания при. их перемещении из крайних полойэний РП, а динамическая жесткость - дг -змической податливостью его УС. При этом учтена значимость каждой линейной или угловой составляющей деформации К н 0 с точки зрения обеспечения точности обработки.

Анализ ««урологических исследований точности зубчатых колод показывает, что ла точность обработки йрофиля оказывают существенное влияние ДХ стайка, Учитывая такэт, что разница в значениях СХ сравниваемых ¡вариантов ■ ШС часто была незначимой, то динамический критерий оценю! являлся приоритетным при отборе вариантов иди поиске лучшего сочетания параметров конструкции. Так как на ЭП имеется недостаток достоверных исходных данных, информации о степени разброса параметров модели, то расчетная оценка носила детерминированный характер. Однако учитывался возможный разброс величины' и направления силы резания, а так«* оценивалась чувствительность ДХ станка от изменения жесткости стыков, инерционных характеристик и положения центров масс узлов и др, , т. е. по-возможности, использовались элементы статистического подхода. Влияние ивноса и податливости инструмента, характеристик процесса резчния для сравниваемы:? вариантов принималось одинаковым.

• . - 10 -

Предложена методика расчотной оценки точности К ЮС на Ш и выполнены условия для сопоставимости результатов расчета вариантов ШС.

Для расчетной оценки ШС был использованы комплексы программ ЕБад, БЬЮЕ и КОМР, разработанные на кафедре" Конструирования станков и станочных комплексов" ЮССШШША. Комплекс ЕБУ основан на использовании методов перемещений и модального анализа применительно к УС станков, схематизированным . сосредоточенными массами, пружинами и упругими стердневьши конечными элемента).«, для расчета СХ и ДХ. Дня каждой группы ШС выявлены особенности в вопросах формирования их расчетных схем и анализа выходных характеристик,.особенно динамических. Проведе- ; на расчетная оценка возможности упрощения ?С ЮС беа существенной потери точности результата для качественной сравнительной оценки динами- 1 ческой точности вариантов компоновок и даны конкретные рекомендации.

В 4-ой главе рассмотрена модель сравнительной оценки статической точности компоновок станка на ранних ЭП, использующая минимальное . число известных данных, . оураяшкря в явном виде влияние силы реванш, веса узлов к параметров компоновки на ее точность. Она характеризуется иг тай трудоемкие -в вычислэний и может быть испольвована конструктора- ; ми е условиях реального проектирования.

Задача окрики точности К состоит в том, чтобы выявить- " слабые " звенья, шкзящцэ наибольшую погрешность ъ баланс точности К по какдой оси координат. ГОэтому на ранних ЗП за один из критериев качества. К иожо принять погрешность взаимного полокэния И и 3, обусловленную только угловыми екзерниями уздов ст&нка под действием силы резания и , веса как показатель оценки саэЕства (юцпоновки станкаС с учетом структуры И КОМПОНОВОЧНЫХ ПИра^ЭТрОЕ) П9РЗК001ГГЬ упруткэ дефоршци подвид- ;• ньн стыков в точку обработки : •

Г* , } ^ & ь

о 11 ЧР1 ГЦ - Р1 11 ПД)/ И 01к + (Р1 г* к - Рк И пк)/ И 01] ;

- г » i & » (1)

би »(Р> и - Р] гл Ц)/ Ц 0]к + <Р1 пк - Рк гл г Л0/ Bj Ь] з

-(Р1 гкЗ - Р] г!<1 гк])/ ¿с и + (Р1 А - Рк гк! 1к)/ и Ок] ;

с- Й ,. ' <3>

гдэ: С и, а 13,о 1к - емэЕрнвя расчетной точна по оси 1(первый индекс), сбусдовлэншз уп»вымх деформация)« уалэв, пзреиятащихся вдоль осей % ), к { второй индекс ); Pi.Pj.Pk - составляете силы реэания, действующе на инструмент и направленные вдоль осей !,:!,!<; Bi,Lj> 01 j ... -размеры направляю^« узла» (В- ширина, длина, Н*высота), яереыеимвдхся •.

-• 11 - ' вдоль дсей l,j,k(первый индекс), параллельные осям 1,3,к (второй индекс - ширина или высота - при наличии второго индекса); 1í,lj,]к - вылеты в направлении перемещения узла (индекс í.j.k) от центров яэсткпсти направляющих до расчетной топки контакта инструмента и заготовки; rij, rjk.. .. - вылеты, измеряемые вдоль ширины или высоты узла (лорг.ый индекс), параллельные оси i, J, к (второй индекс). При этом параметры каждого узла задают в его собственной системе координат bhl и для узда, перемещающегося вдоль к-л оси правой системы координат станка (i,j,к) они имеют этот ве индекс. Индексы i.j.k принимают значения х,у,;: для .трех возможных случаев : 1) если i-x, то j-y и k-z; 2) если i-у, то p-z и k-x;3) если l-z, го j-x и k-у; При движении узлов в пределах FII, учитывается изменение соответствующих вылетов по величине и знаку, : ¡результирующее смещение И или 3 вдоль оси 1 для конкретной точки РП:

¡ | 5 i - S11 + 5 i i + <5* ik (4) .

с учетом знаков, отражающих разнесение соответствующих узлов в егрук-Í туре К.

Влияние веса узлов на точность обработки проявляется только при т перенесении в пределах РП и могат бсть охарактеризовано как нестабильность точности в РЕ i ' Структура формул (1. ..12) да возмодных вариантов раочэта указанных смещэнкй в к.тздой точке РП с использованием применяемой тете.методики приведены в табд.1. При этом не учитывались члены, яе акаонвакцке влияния аа точность обработки при движении узлов под действием их весаG-. Совокупность этих формул иогаю нспогьзосать для сценки нестабильности точности К станка ка ранних ЭП при действии soca подвкшга узлов. В табл. 2 показана применяемость галдой формулы для конкретной структуры К из всех возможных: случаээ структуры, не пропншаюяэй 3-х узлов, движутся вдоль соответствую:« координатных направлений. Статическая точность К вдоль оси i оценивается наибольшей и наиискькой а пределах РП величиной относительного смзкрния й и 3 при раздельном или совместном действии сил- рээшия и веса Используя выршгяния (1)-(4.) ,а такие табл.и 2, южно на только сравнить {¿здлу собой различнее ко:,ятоков!51, но и определить, кпкио э-имзити содержат реаорлы повы-яешга точности с учетом ее оаэбросп в ?Г£

Проведен анализ обоснованности прияятмх 3 модели допущений и определена рациональная область зе применения, Шдоль полота в основу разработанного автором комплекса программ KQMP,

Нодедь использовалась при сравнительной оценке точности ишще-, плоско- и рейкошлифовальных ( рис, 1 ) станков ¡m ЭЦ. Приводен ириглр

- 12'

таолкш 1'

ll0M.jp форму ли Смеию* низ Формула перекоса. 1йадей- СГВИ0

. 1' S Z' * Qy *'( г - ( г +г )) * г 2Х УК ух ZX li * Day попорот узла Z относит, оси У Опосредованное дийатвив Qy ЧврЭЗ двшшнэ узла х

i . 1 •

б ,. £ ы--ь &И ¡пяла).- ■ .; 1 <х , Qx * ( г - ( 1х '+ IX )) * г ух yz Шпосрцд «•ванное действие вх на узел У

* Ly ( поворот уела У относит, оси У

. -

1 12 ' S У (Зу * ( г - ( 1у + 1у )) * г ху хг Нэпосред ственное действка Qy на увел К

Вх * Lx поворот уала X относит, оси X

твОлица 2

Шйф формулы, пришняемьй при расчете сшвдннй вдоль а о и 1 код структуры компоновки

X у г Ветвь инот-рушнта(ВИ) Вэтвь еато-товки (ЕЗ)

— 12 a 2yx0 о к у г

-- V, 12 з, в V Z X 0 0 X 2 У

- 11 2 X V 0 0 У X 2

6, 10 —_ 2, 11 к 1 У 0 0 У 2 X

9, 10 V, 12 1,2,3,8 У X Z 0 о г х у

И, 10 7, 8 2,3,4., 11 X Y Z 0 0 2 У X

— - - г у о х x 0 у 2

— 7 3 y г о х X С Z У

— —- г х о у у 0 x 2,

10 8 x 2 0 у у 0 2 x

.— 18 8 У X 0 Z 2 ах у

ь — 11 X У 0 2 2 0 У X

расчетной оценки компоновки плосглядкфовгшного станка мод. ШИ!М. ры-подменного па баае мишпыифовплыюго стпнкл мод. ЗМ61 о помом» комплекса программ КОМ5. . 1

В Е5-ой главе представлены результаты сравнит >льной оцечки точности вариантов комюпоеоччых исполнений ШО im Oil P-vwrmjo глот УС' и исходные данные ИЗ, приведенные к сопоставимому »иду, сбсш.-'чирщм сравнимость результатов и выявляют разницу экачений ОХ и ДХ'вАр'пчтои, обусловленную различием их кпмпоновоикых параметров.

Для уточнения расчетных моделяй Ш использовались ишигоюся окопе-¡римеитпльнт дчнние реально оукстпуда;« егмкип, | Работа по каждой группе МС состояла ИЗ 2-х wjiob ; , | 1). Сравненш и игбор лучлшх вариантов из некоторого шдаст.чз синтезированных вручную или предложенных конструктором по статидасПЩ И ¡Ьатем, по динамическому критериям.

2). Совершенствование конструкции варианта, принятого в wí'o-íw1 базового для дальнейшего проектирования с целью по&ывеиия еро точности.

Для различных групп станков оценка велась в двух направлениях : ' '

а). Анализ возможности повышения точности проектируемого ■ стадкд относительно базового (существующего в производстве и не удовлетворявшего современным требованиям) при сохранении преимуществ по другиу его показателям качеству автоматизация, удобство обслуживания,, технологичность, унификация т.п.) Это было связано с нерачительными структурными я , в основном, параметрическими изменениями компоновки проектируемого станка (зубоилифовального с плоским кругом, шлице- и пдоскошшфовальных)

б).Сохранение достигнутого (относительно базового) уровня точности проектируемого станка при улучшении его других показателей качества. При этом компановка изменялась существенно, как по структуре, так и по параметрам (зубошлифовальный станок с червячным абразивом, рейкошшфовальный, внутри-, ■ круглоыифозальные для обработки колец подшипников).

Особенности процесса обработки на конкретных станках, учтены при формировании расчетных схем, расчетных вариантах нагруления и аналиао характеристик станков.

По группе зуботлифовальных станков с плоским крутом проведен отбор 3-х вариантов (из 10-ти возможных), для которых проведена расчет' . ная опенка СХ и ДХ станка. Определены компоновочные Факторы (последовательность установочных движений круга) и параметры ( гапчедашм

g

X

i

О

ja ■с

9

g

о

s

и

X

w

=f

о

u s а.

5

ta О ж О CS

Si р

к«

§ s

• <t>

-i-

плоскости поворота колонки на угол винтовой линий относительно зоны обработки), различающиеся в этих вариантах, и установлена зависимость СХ и ДХ от лих. Проведен расчет погрешности формообразования плоским кругом профиля зуба, обусловленной динамической•податливостью УС станка, для этих вариантов и установлено, что проектируемый вариант станка по сравнению с базовым (мод. фирмы Хурт ) не уступает по точности обработки и предложены пути повышения его точности.

По группе шлицеашифовальных станков (П1ШС) проведен расчет СХ 10-ти вариантов компоноеок, даны рекомендации о возможности испольао-рания некоторых вариантов для'дальнейшего проектирования и синтезирована компоновка, обладающая высокой точностью за счет разгрузки базовых элементов станка от воздействия сил резания и размещения направля-)№ИХ в плоскости оси центров, (полонительное решение ЕНИИГПЭ N <1724409/08/ 0327 / ). Для двух вариантов ПИП, различающихся компоно-, ночным размещением шлифовальной каретки, проведена оценка ДХ и даны | рекомендации о рациональном их применении для классов точности П и В.

По группе рейкоилифовальшо станков проведена оценю 4-х вариантов компоновок, различающихся структурой и параметрами, для некоторых из них влияние веса подвижных узлов было существенным с точки.зрения ! точности обработки. Использование предлагаемой методики и моде'ни оценки точности к при совместном действии сил резания и веса на ранних 5П найдены пути повышения точности базового варианта Р!НС в 2. 3 - Я. О рола при высотой степени унификации базовой модели.

Для вубощифовзльных ста1{ков с червячным абразивом проведена оценка точности 4-х вариантов компоновок. Базой для сравнения был станок мод. ЖЕ (ф. Рейсхауэр). Проектируемый вариант станка МСЗ обладает лучшими показателями удобства обслуживания, автоматизации, возможности встраивания в автоматизированное производство при компактной компоновка Ряд конструктивных мероприятий на этапа проектирования позволил обеспечить близость СХ я ДХ этого. станка с базовш.

Расчетная одангл ДХ 2-х вариантов К внутри- я 3-х вариантов К крутлошл№$овалъньнс станков для обработки доромек каченля колец поякип->и«оз, разлтолсг^тхсп компоновочно розие^гакм стпка"зр'>п.1нип"(в ветви изделия - базовый гарианг, и в вэтви круга- проектируемый ) лонг-шила оценить достоинства и недостатки кзлдой структуры. Даны рекомендации дли иовиоеюм точности обработки за счет иэменяния ппрамегч» ивеудей системы станка, при которых обеспечииается бато низкая волииегоегь горотяк качения колец подшипников, о'условленная динамической податливостью УС станка • ( рис. С )

АЧК П1»тошяи<?оеаА!>нмк станков при ьокужденмм ъ юне оькнотки

HD

s.

4. 3.

a.

«од,МЕШ(1}

модМЕЗЗЗ(Е)

Ыод,МЕ323(0)

'варианте COIMei&.UJvtli* ек в паос-ти ш

1 ю?иант с , СО!Мгщ..ЦГиЦЖ кики изделия „ (БИ) ммвнЬшс иомпоио»ки

66 Í1

«4 tw №

v>i 167 ua tfi %

Ä

Щ

БАЛАНСЫ

МОДАЛЬНОЙ „

мдшнь гтмУС

Спгктр волнистости на и»делии (расчетный)

щ

ц*

M

iilü*.

О,а t

. f J.

1Д

u

2,3

5.1 -ï" ttíY.-шлиид.узелтга шк- влиоов. коша

би-саекаищш a,6

i,у

0,t 110,5

«о

В б-о ft глава проведен анализ достоверности реяульт-чтов, полученных при. расчетной оценке К Ш0 на ЭП и показано, что полученные результаты соответствуй степени точности инжзнерних ря:четов и.позволяют обоснованно вести поиск боле® точной конструкция стачкл на OIL ОСНОВНЫЕ ЕШЗОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Предлсдазнная модель экспресс-оценки статической точности К in ранних ЭП может быть использована при реальном проектировании станком и характеризуется иетрудоемкоетью вычислений и достаточной точностью результата.

?.. Расчетная оцвнка ПС, 'предназначенных для обработки вубчатмх |1ди профильных изделий, позволила установить количественную сйячь их |Ьх и ДХ с параметрами юс компановки ( несущий систем» ). ¡; 3. Разработаны расчетные схемы и модели ВС. Расчетные схемы ТС Должны быть , по вовмодности, макглмально подробны в части, кшттг'йся их шпиндельных узлоз и элементов, размещенных на нодеикных при г.-брг»-ботке стыках. Установлена необходимость оценки разброса ДК ПП пря нв-пеиении характеристик и параметров элементов их НС в заданных диатг^о-п да.

4. Погрешность формообразования звольвентного профиля плоским кругом п зва'штвльпой степени определяется динамической пор:штпсш1 УС ;;убе::гпфН5.,шгого стсшгл я чиотстяом дюяазояе до 200 Гц. Уменьаигь укхаш}??! погрешность при лкя><7гирагтш с?«:ка мшо :>а счот сшш« ъвзмтм даиамячосчий под.тш^асти УС на штчиммх со&тмктж пястотлх нш «ор$®95йкя частоты колебаний путем втотт ишапиай в кгоотрукюш,

1% Дгя яубошлк^оваы.ногр стайка с плоским кругам к зиутри- и .'Фуггояийфсталыа« статзз, прздяззкачошых ддя обрпботкз* дорся*«; ют-чеши нолей яодттпюв, кайдгнш расчет« зяапояия погряЕмсети бзрмо-обрззомвка ( профиля я волнистости ) для ердвниялс-шх яаркаотов стад-ков, сйуслзвш««о дшш/ической подагшзоемю УС станка Пвтзтя пяч-wr/ccri. низкочзстотшх колебаний УС станков (до Гц) на пеличину погрзкиостя.

6. Еашшлз связь тзду значениям! ДК я структурно- кокпояовошл« пдо'ятрпя ' a гаю» кругло- и . мутрхкс'фдомтлг

ойр;хбог!<!1 колец гсгдатг-ззз. Дзии ¡тш'упщ'щиа о ызвюя-восигя устбяоккм ttx>»№rponsfir/reiixn гязячого проводи на «до^мктяув кл-

povicy 11ругзо!«1фп»льиого cwtttw бсуп5с?2<?кй0й птря т'-йюсгй при

условии вгвдокэвия требований к его бадзвекрокк».

7. В результате проевг^няш кгг^трукгктшк деропрютий «а -Я< i»y-Озодфовяльквго стойка с 'п»|:вя':йш «йря»«и>и г.рглюякрует«« еовмкш*«

точности в 1.8 раза, плоскошлифовального станка мод.ЫШ34-в 2. 4 раза, рййкошлифовального станка мод. ЫШ428 - в 2. б раза при обеспечении требуемых функциональных н параметрических ограничений на их конотрукцию. 1 Ревудьтатн исследований использованы при реальном проектировании ШС ; рассмотренных групп и будут использованы при проекту ;вании' других станков. ■' !

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях;

1. Критерий оценки качества компоновки металлорежущего отанка" i -Станки и инструмент, N 4, 1987 г.( соавтор Старостин В.К.)

Z., Некоторые проблемы оценки компоновки иеталлоремукзго станка // | Теория и практика разработки и внедрения средств автоматизации и робо- ; тизации технологических и производственных процессов : Тез. докл. 5-ой ; респ. мештрасл. н. -т. конф., - Уфа, 1989. г. ( соавторы Старости}! } Р. К. ,Даввдо^ И. И.) I

3. Определение силовых характеристик процесса обработки деталей ' при. 1 автоматизированном проектировании металлореяувдк станков - В сб. á Оптимизация процессов резания каро- и особопрочных материалов - г.Уфа| 1969 г. (соавтор Давыдов К И.) ; :¡,¡!

4. Сравнительный анализ точности компоновок шшцешлифовальных станков : заключительный отчет НИР. ГР N 01890046580, 1989 г. (соавтор Давыдов И. И.) !

б. Станок для шлифования зубчатых изделий (положительное решение ВНИИГГО N 4724409/08 от 28.07.1989 в соавторстве с Ермолаевым Б. К., Суторминым В. И. .Давыдовым И. И.)

6. Оценка компоновок станков на раннем этапе проектирования // Проблемы интеграции образования и науки : тезисы докл. н. - кегод. цонф. - МОССТАНКИН, 10GO (соавторы Старостин R К. .Чурилин A. В. )

7. Катод оценки точности компоновки шлицепшфовального отанка -Станки и инструмент, N 7, 1991, соавторы Давыдов И. И., Ермолаев К К., Старостин Е. К. , Сутормин Е И., Чурилин А. В. )

8. Расчетная оценка компоновки плоскошлифовального станка //Типовые м( :аниэмь1 и технологическа оснастка станков-автоматов, станков с ЧПУ и ГПС (CTAHOÍ-91): н.- т. конф.,- Чернигов,1991 г. ( соавтор Приказчиков Я А.)

9. Разработка научных основ проектирования станочного оборудования для ГТЮ : расчет компоновок станков по критерию компактности. Отчет НИР. ГР N 01860081771, МОССГАНКШ, 1988 Г.