автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение устойчивости нежестких ступенчатых валов при их обработке многорезцовыми головками

/,'лш'сторстао науки, вксшей шол! и тсхллчсокой политики

РосоийскоЯ Скздсроцип Лпхогородскпй пожгеишчесхпй институт

На правах рукописи

Чорэзсз Се; ?ой Геннадьевич

УД< 621.941*2

ПОЕШИЕ УСТОЙЧИВОСТИ НЕЗЁСТКИХ СТУПЕНЧАШХ ВАЛОВ'. . ПРИ 1ГХ ОБРАБОТКЕ г.ПЮГОРЕЗЦОВЬШ 1ЖСВКДК51

СисцгадаясстЬ Q5.C2.C3 - Технологах макяноотроекия

Автореферат

диссертации яа сояскашо. учёной степени кшдадата технических наук

Пшшй Новгород 1392

Работа выполнена б Нижегородском государственной университете имени 11,11. Лобачевского

НаучшЦ руководитель - доктор технических лаузс,

профессор Городецкий Ю.И.

' ; Офацналышо ошюнонти - доктор технических паук,

профессор Роиаа Е.С» кандидат технических ¡¡аук, доцент Метелив Б.А,

. Ведущее предприятие - Челецкий .¿еханическпи с анод .

( г. Глазов )

Защита.диссертации состоится " 24 " фгбр&л Я 199^г..

у /СО '

в 11 — чаоои на засодашш саециаишровашюго совета

3. в Шшзгородскоу оолитехнпчейкоа яистлтуга. ( 603600, г. -Н.Новгород ГСО-41, ул. Нашшз, 24, коса., , аудитория

/ *

С диссертацией можно ознакомиться в бибдиотеко !ПШИ.

Цросны вас принять участие в обсуддеаяд работа л кадра-вить свои отзшш (в даух скзеыплярах.)« заверенное гербовой початы) по вшаеуказаншну адресу на шля учёного секретаря Совета. * . • "

Автореферат разослан " /9 " йк&зря " 199^?»

Учёта секретарь сдециалаэярованного совета, : кандидат технических наук, ; доцент ч •<"

8.1!. Сухоруков

ОШЯ ХЛРУШЗРЖЯККЛ РА БОГ И

Актуальность теми. При обработке нежёстких зило* ¡1.1 токарных станках есзйикайт вибргции.упругиз отка-сия оОраб^тчгаоиоН датаяа яэ гсчБолпат достичьгнсокой точности. Из-за этого пр(1х«т?снь-явти ре,ким роьаннн и оставлять больше припуски ни отде.пчшл» операции, ствновитсл новозможнсй обработка по сгччкпх с ЧПУ з чг>-томатическом рвлимэ, Иоключить упругие откатил детали позг'у.'ьт'т обработка ниогоро'гцовима головами. Сухость згого методь .'¡^л?'.-чается л том, чга длч компенсации огр?зцатгльиогс'д-зпсттмн иой состээл.яющэа сила резания, вокруг детали с олштоыи }гг<"п,я овгсм устанавливается насколько резпов, с таким рясчёгг-, ч-эг-и вогиккаоцив радиальиво силы рэзпняя на хгхдо* рчаиа пэд-нляли друг друга. Осноричк препятствием при шедроиии чногоре-глошх головок для обработки иед'бстккг. валов является трудно,чрсгногируе-иая, «когда очень низкая, устойчивость к вибрациям,

В последние годы для 1-рогяо-л»ро£аквя ваброустойчашстк по--иска улучазшшх £зрнаитог> конструкции станков илрокоо применение квхэдл? методы математического мсдэлярогзания. В отлично от экспз-римзнталькых подходов они пСлнд&ит гораздо большими мзмокчоетями дяя зн1лязз не стадии проектирования болыг.ого числа вариантов тех~ нологичсс кок сскзски ;; параметров рекимз резания и выбора среди них оптимальных. Пои наличии нзтзматииеияих модечеН, опигл'ваидиу динамику многорезцового точения модно прогнозировать но ЗВ!! гаиод-кьо пирометры конкретного технологического процесса н находить рациональные режимы обработки, что очень заяно для вЕтомотизира-ввпкого производства. Наличие таких моделей позволяет проектяро-взть более ЕибрсустоЯчис;,чс технологическую оснаску, Но в настоящее время на создано простых и надомных методик прогнозирования устойчивости точения многорезцовыми голоекрмн, охвзтивэвчих многообразие параыетроз технологическом процесса. Зсз ото свидетельствует об актуальности рассматриваемой в диссертационной раооте тзнйтгггв.

Цальп работы является разработка новых яотедов точения. я технологического оснащения, позволяющих повысить устойчивость нежёстких валов при продольном обтачивании, а также мчтеиатнчосгих моделей, методики и.программного комплексе для расчёта устойчивое-ти и ЕыСсрэ оптимальных по устойчивости параметров на стадия проектирования технологического процесса.

йсотлр.о.юкиГ; диссертации базируется ни совреиннчсн нрадстаа-шшш штгшюр'-ггуцих с.'онкоп з ьяиа многококтур.чцх дч -намичгюккх синеем, заш:путь-х яа прац-.ос ризашм. 1<аушно результаты и шсоои обоснованы и достоверны, так как основаны ка по -докеният. тоор'.ш колебаний, теории автоматического регулирования, •теоретической меуаншга, теории рэгсишг металлов ¿1 динаюши г н-ков. Теоретические результаты к расчеты на БВМ псдгворадени спер27и::1!ггичио автором я друтауц иосладоватолями.

Ночная нонччна рлботн.Научно йбогновани методика поотро-01па и идентификации дшшжчесши характеристик многорезцового точения на основе анализа двух яишв дипаг/лчесигх характеристик несвободного косоугольного резания и алгоритм автоматизирован -ного расчета мгновенных значении сил р^эаккя при измзнокии припуска е условиях обработки по следу. Построена математическая ' модель зашигутой динамической системы многорезцового точоиия, учатываюцац оитгл запаздывания, периодическое изменение припуска при относительных колебаниях резцов к детали, количество и угловую ориентацию реяудах инструментов, геометрию и марку материала резцов и детали, параметры режима резания и техгеяогя-чаокой оснасни, Создан алгоритм поиска оптимальных по виброуо-гоЯчивооти параметров технологического процесса. Разработан на уровне изобретений комплекс технологического оснащения для ' ш'огорезцовогс точения нежестких ступенчатых валов.

Практическая ценность. Разработаны прсграши и методика автоматизированного расчета виброустойчивостк шюгоразцового " точения, необходимые для исследования особенностей и успешного . внедрения исследуемого метода в производство нелзотклх ступья- ' чатых валов. Б результате анализа особенностей многорезцовой обработки получены аналитические выражения и алгоритм! дня Определения оптимальных скорости резания, числа разцов и ик ут - , левого расиоложонпч, которые могут бить использовали ь системах автоматизированной подготовки производства, в адаптивных систе-ш упрэвлепия токарныш станками о ЧПУ.и на базе уцкропроцео-сорной техники. Созданный комплекс программ расчета вкброуотей-' , члиостк и оптимизации технологических параметров многорезцового точейид в рабочем пространстве системы станок-приспособлеаиэ-- инструмент-заготовка использован при разработке комплекса тех-, нилогичаского оснащения токарных отанков о ЧНУ. ■ ■;

Гьзлиз9ул;п работы, Текнтикэ работы состге-гтгвур.т н щрчряонив ноучаых исследований кафедры прикладной ичгеизпкп '/як/льгот» (З'СС и б?эовоЯ ляборптсрии диипуики систем >: процессов механической обработки 2-го о.тдола НИН ПМК 1ШГУ:

теме "Катер-Г' по программ Головного соиот-д по механика Г К по науке к рнсйпй пкале РС1СР нэ 199.1-199 5 г.г. " Исглодоаачие динамики механических систем машиностроения";

теме "Арка4 комплексной н о у ч и о -г; х :< и о с к о л программы по информатизации образования и наухи РйСР на 199]- 199 5г. г- ,!Создан-1:> систем интелэктуадьной поддеркки научньх асслелокяииЯ и расйтов дитмики металлорежущих станков";

тзно государ':т^?нкой программы "Мсг.иностросв1:; ч •гохкалогич" по о где по нет проблем кб-'синостриения, механики и прсцеосок управления АН СССР'ив 1991-1995 г.г. "Разработка и приложено иятодоо исследований и оатимчзации динэмичос/.их свойств механических <:кс-тем.

Результаты работы переданы и пяэдрона на ПО "Чвпеикк*. *-охв-ничеокий завод", "Краснчй пролетарии" и Гелохолуиицкон машиностроительном заводе.

Апробация работы. Результат» реботи докладывались нг, 2-ой Всесоюзной конференции "Нелинейные колебания механических систем" (Н.Новгород, 199С' г.), на о Л научно-технической конференции "Динамика станочных систем Г/Л" (Н.Новгород, 1992 г.), н» студенчески конференциях КирПЙ (Даров, 1991-1992 г.г.), иа семинарах кафедры прикладной математики ИНГУ, отдела № НИИ ПМК при ИНГУ.

Публикации. Результаты диссертации е 4 печатных работах, 3 научно-тёхкических отчётох, 11« авторски/ свидетельствах.

Структура и обьём работы. Диссертация состоит иэ введения, пяти глав, зеклвчвчяя, изложена на П-0 страницах мапкиопвеного текста, содержит 56 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 103 наименований и приложения.

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА К ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. В главе дан обзор патентного фонда и литерзтурн по методьм, технологическому оснащению и исследованиям устойчивости точения нежёстких налов.

В настоящее гремя выделяет три способа обработки еэло»: одно-рэацосая при помочи различных поддержок, обработка методой "наружной протяккк и точение мкогорезцот^ик головками. Сложность обработки по перзоиу способу заключается ^ необходимости вримененвя сложного вспомогательного оборудования, ксклвчачзего откатал детали в процессе обрьботки. Применение точехия ивтодои "наружной протяжт" в нэстояяез время огрэаичеио обработкой взлоа, их-^впих нзсолЕшав обрабатнззсшгч участки. Наиболее среди

■ ши сказывается многорезцовая оораЗотка. Ниийачьяаэ распространенно сре дл та ко устройств, пртшишгашх при адаогорвацолом то,- . чоиаи ступенчатый валов, получили золоти: с трема-четырьмя ию-трумен'лзлх.шул суппортами, и:.вют.ими криьод синхронии* ра.циалы/их поромыцопий. Сложности в создании таких устройств сосредоточена в создании привода р&цкадыых перэь-вщиний, имеедего игаематичзс-кую цепь, обоопочиоачиою точность перемещений, жесткое закраплз-низ рейдов-к управляемую от ЧЛ/ станка.Е настоящее время не- создано ycTpoiic'i'b имэюцих несколько комплектен инструментов для обработки палов со слоьким профилем. Все ранее известные годовгл пшют за жнут ый контур, что затрудняет их использование в podo--: THSirpoBaKHQM производстве.. Дня повышения вибрсуо-тоЯчироотн точа-нил в корпуой. голоаок вводится цзнтрируиидие деталь элементы, оказшшюадаз влияние на качество обрабатываемой поверхности, что но всегда придадим, . .............. - .......

■ Дджа беглин взгляд нарабош, поовящаннш проблема ис од задевания впброустскчивоати точения, показывает, чтр болыпинстза1 из них связано с. изучением $изцчоской сущности самовозбуждения ' и гадюлия вибраций с ил-шетрагхией предлагаема методологических . подходов на примеру анализа шброусгойчкБосгк простейшие диск ->■.. ретнцх штематических медалей оецкл^яторного тила и в знзчителът— но ызнъшей степени. касаются исследования шброустойчивости точа-ния нгжетких* особенно ступенчатых, вачоз„Вместе с тем ятетег: "" достаточный , задел фундаментальных.исследований в .теоретических аспектах рассматриваемо". проблемы. Основываясь на тооршш авто/-матлческого регулирования, В.А.Кудшювш излсаена основы теории динэшко .станков» Посла его работ началось более активное исследование динимшел резаная как в напей стране так и за рубежом. Ь 1974-1975 хюдах Ю.И.Геродэцклм á'djui изложена и реатазошна методика расчленения зксЕеримантадышм. путем .общей дднададесяои-.сшщ , резания на два базовые и идентификации па.нот динамяческих ха й ». рактеристкк.несвободного косоугольною резания. 2та методика jr йыдз. реализована.в авт сьатиз.'фомшшй система научных аоследа ванкй " Атлант К настоящему времени сформировалось. определен:»-н.ое представление о класса математических ;.-оделй.й адекватно- опи— сшающих динамическую сасяему станка., Станок: прад^лзаллвтая; в: влдо- диншааяайкой'. системы; ааккнутсЖ на процессы, резания, и трэ- -. ния?., ..Такой: подасд позволяй! исследовать особенности. взацыодбй.-- • ; ствля. щмайшйрйаа уядрмй слягемц,- ш дшшшнж дцоцеквга рнзанля' нткатииь ик (шипшьзаыяив юнапнгашашии

3 'салг.« -с яшии '<8нлм <огфедешанн :следующие <осноеfjíís аадиши чгаоретичеоких и ркспр.ркмвнтальнда иоачедований:.

точзпия пз^остккл. попов;

разработать иптоматичоегую ¡дадчлл и weertny нсоланоианкя янСт°3'стл^'1ИП007П» позволяю!«» т'осюдоплть мчогор'-чаглово'"1 точшгао 1фч рчзличччх зтч^няях лпрлттров ооаэокг I! пготгесол:

вштпл OCO'OHHOCI» ло^лоягл ticcn^.'Of.'T'i зч«кну?«(» на ЬуОТ"ЗСС МЮ^Ор^ПЦОМГО точения Д1ТНа ЛТК-ОКО'! СЯ^Т »"El И тсть (/«ЭТОДК!^ ПоЛСГЯ О.ЧТИНПЛЬИ'ПГ пяряклров;'

pir.padoran г.олшчеко тдхкоюгкпес^ого oc4wt.<» Л''я г.того-

pc tc'ro'ii!'' с 1'опочг>зор-ч!ги,'!'л роэуптптоъ тз';рот!«'"?'пагх

ш-ечедопзячЗ и о »спжоггчоотя') ;.•<■» чп'чют n aT'rf<i«Tin'n»',fHH.4CM

прс1'.г1годствс,

Гл-aso 2. у:г:ПЕр:-:.1Г!1Т1Ш!:ге ^слчЕок'ДОя ^што^чо-«чго точпжн нта-лтага з\дов.

Э.'сг.ерям-тая'ьш'з па<;;:у.чог<ан;н бчпи ингслч«:»-; па стайках моделей J6K2G53m3H " i6K20.X оснт/дсн-;;;;:: голопкамк. В первом случае головка пиела три ^ьтгруноктоль'н'х суппорта, располотонннх чгроз 120° , иттаз!* ciraii яр--:лод ралиалышх пррогдзщаая!?, .ут.роеллйичЯ от 'Л? арапка, Многорезчорчя готолгл во второй серия яхмгерванчтсз aoauoi.«.'"», мзм<чтт от одного до чзтчрох резцов о :'p.)[f:j]i047,)iij;': утлопсЛ ориордаг'оЛ, Hi первом ртапе исслэдогалоеь у о^слиЛ сх'рнйсткч на з'0"!:г':Т1'

я тчзогьо получаемой nosw/.чооти, а на втором - радпядесь мадач.о отнокашгя граны! вмороустойчягостл. Всего было янполйзно 6i> опн~ тов. Исследования прозедичиоь а лабораторных и заводских уело -зиях. Выявлено, что нибрацни косят,в оонашом, зпточолебатолыш": характер. Показано, что, в связи о чезгячителышгл вяияшгсм ула-личенмя. глубкчн рэзалия на пчтзнсггаиость кояе&шпй летам, попи-шэндэ производительности многорезцового точен/л мсязт бюь достигнуто эо увчлпчвютом до пзобходшгой Для обрабUTKK вала Р, тре-буеглй разкар аа ostur прохоп роя^-того ипструдатга. Точноотъ и качество пешвр/пости з эа-ом случав,может Сптъ сбвпштве пибсоок скорости p«mY:A(I и продольной ЬОБЗЧК шиугрумглточ, ОТНСРЯШЮ лрололымх глубин рс-зания проводилось при обр глотке образцов о конусной Шружг.ол ПОВОрХНССТЬЯ (' plic.j ) . Дм СОЗЛВДОНГХЯ ОД1»-

Рио. 1. Схема прозодоняя зкспэрям'Г

накоmi/ условий но ¡зеех с .-шг.чх рацлачь^ов оправки cort

таиллло 0.15 м«. Ruó н'.-слсдоганс вицлчдо углопои ориентации резцов на ниброустоичивость юсгорозцовсго точения. Болъкое вктешие удалено шшлний следов обработки. D результата исс-лелоражй уоталоглино, что изменения в шшамг.ке си,. ргзанлл. í¡pi:.точении по следу падем слолний л ыводноэъгчи'хР xapaiuep. Большие влияние un висроустсичивооть оказывают число резцов, jix углоьол ориентации и скорость разлиил. Уо-.аловкл резцов со смадекиом ог их положения при равном*,угловом ааго гозлагнэт значительно, до 1.5-5,С раз, ловисить влброустсйчивость.

Глава 3. ПОСТРОЗШ МЛ1 ¿MATIPIHCKGlt Ы0.Ш11, Ulll'JuhA-йЦ2Ч КОЛГЕАта /.ГЮГОиТУ!lEí-T-íATaro БАЛА С УЧЕГОМ 0íiLUM4ECKHX С",1Л РЕЗАНИЯ.

При построения урзвнений ды'женпя упругой систзш использован метод конечных ояр.узнтое, козьолдэдий описывать необходимое рлЯ носледспанкй яслкчэство элементон механической конструкции, изменять разморность сиотеш в соответствии с постановкой конкретней задачи. Для этого. боса ноо.'рсана обобщенная расчетная охот обработки включающая все основные эвйнья токарного о ганка. Посла ее анализа были енцз/Шнн основные кслеблщиеся части системы обработки - обрабатываема ступенчатый вал и мт;огоосзиоезя голобка. Осталыыо зненья, с учетом особенностей обработки нежестких волов, рассматривались ¡сак абсолютно яоот-кие. Соответствие такой схемы реальному процессу показано с помощью геометрической cxeiw связоЯ (рис. ?■ ¡ . Длишшй обрабатываемый ьал бил разбит на отдельные цилиндрические элементы, а параметр» этих элементов приведены к местам их.соединения.

Ня гэошгричзскоС схомэ овчзеГ< тлкие лэрциаяЕЧно осдасялтори

систем/ услогио изобретаются ТОЧКОШ1. Ча. РИС:, Й ГШКазЧВ! цзр-цчлльчче осдалляторн лоперочннх колебании ц дзух ортогинатгпях плоскостях. Дейотдуютке мояду ниш направленные к нонаг.р.-шлон-ть Ж'лл.чгав огпзп [ еан) ипоор'ьчлютоя ссз1в>;тсгвонно намрас-лелчтсм и нгнзкравлошт.чш отрезката, Зз^кнут'и" контур (1чп са -иигорэсеззнкЯ, поставлен',иг нэнлпрззлсннн;: г но крайней

одного чдлравлэиною о^реэта называется циклом«. .Наличие дпчла зчмзкаает т возмолнуу неустойчивость система. Как бидр.с из рис. 2 капратл&теие спловне поэдоистшп партшолььи'тлл

осгалляторау-н улл?.,в котором протекг.ьт процэоо рознил окосг^о-1Ш породить :ЯЮ.««|СТЕО .ЧПКЛОГ.. ТаКШ о'рЧЭСМ, р'>0;Ж,»ГрЗН:*? аолвд'лшя упругого голу^ш^гося и кзмчнеияй в дтамякв сил розанил раез- зсзмстаость узость все юзъояшэ при обрлоот-яь ¡пжеотчпх л ало?? при-шш иознжсиовенчя и г'рояьлунЕ-н неустойчивости -• отрпгдт'злтэксз тр^нло, сдвиги и г, д.

. В соответствии с методам почечках элеччктси зэч ра^ч;»-етсч пу гра:ишзм-ступеней на коночное этзкеигы ( КО). Б г.г.адпм узле конечных олегаптов папсттрянягшет. 5 льромсцэний - 2 ги-ггейшк я & углоинх", одно лз которых угсл Бэтсручипанля вача. Структура матриц паречэтроь получениях та«»* образом им*--ет блочЕо-диагонэлышП рщг. Уразгнотг:- спободлкх чолеб-чнкй упругой оистамь* позю нге?лиззат< глзтодом кончину з.тедактов бмо получено Е год?:

При п^строоятш матлтичосхой мол ел» ди.-шкп; многорезцового точения форма поверхности детали у i>enyx?vo icrmn раисядо? ривалась плоской пуралвльной плоскости рззышя за Каплем роз;де. Пзрамэтрк резглшя на «гадом разцо рассмнтриыитог; одинатмвнлл, запиаяшиагг только от э.тчозггтельнь'х. смешений, Jim оьуецзле — i нпл огкоситслыа'Х смевший?, на каждом резце ч соответствужчгх им йзменекий з дчнамчпо сил р^закид была построена ттргт© преобразования местной сястока коордггс» данного резца к иЭ®е.З система-коордлпзг, совмещенной с.однтгм пз них, которому бил прмвоен порвкЗ гюрлдковчП помор;

О

eos % -SÍ м w.'l

i

*

гдо n- iioprjKi.fji'i помор резца, '/л - угон рассматравсо-kv.im a !i"pnu.v no лпрьдк? »лэдж, ич:."йрне.\е1?. лэ часовой стролкэ, О помощь» обратно;'! матриц находятся изменения в днна\:ике civi рапання па П-ом реглю при относительном смешении корпуса го-лоэка л дэтат.".' ¡з ÎÎ снита.'.с' коордшгат:

[Ка(Р)]НЬ"п1][К,.(р)3 (з1

гди [ K(p)j" ¿»«трипа динамических характорчстчк резлнчл, под ¿огормш подразумиьается иэшнрняо'сив резания при езшнекил толиуг'ш сречавмого слоя, Рроо.'^сш изменения сил рззания на h -ом резцо lia оО[Ц'Ю систему координат пзлучаотся умножением (3^ справа па {?.);

ГК,о(г)>[Оп]1К^)][рЛ m

. .. Раоош-.'рисая таким образок. пм'виения в донашке сил на кат-дом резце и суглулруя ях,ка9д<ж ебцее luœnemie сил в системе. Шаг изменения утла равен uiary рг«зцое в голошм. Таким об-» разом общая ДХР дал июгорезцоваЗ обработки по следу согласно принятым в опегациокних исчислениях обозначениям записывается

гцаТ- 1/NV- запзгд-'.тлнио. V - угловая скорость сращения гала. 'Ы- число рооцоч,[.Кчр) матрица JÇ(P, e=J;2 - eoc/r -IiOïot!.;o;îho И? первого и второго рода, характеризующие кзиена-н/я сип розашы от оаюианш! при ьибраipiouHo.i резанлл "по чле-тому" и при снятии переменаото припуска при точения по следу.j Замкнутой на процзео рьзчыьч динамической системе Ста поставлена в соотэтотвле м,>тел-д т ачве кал иодоль, включающая уравнение свободных колебаний ьала( I )с прапой частью, выраказдеа издонекия усилий реааыш при колебаниях детали.

[M] [U] - [Cîfù]+[С] lu] - [гыики] (б)

Попученнпе ранее штрицн масс - Ы, местности - С и демпфирования - "б" имеют размерность .ЬКх5К, где К - число узлов обрабатываемого вала. Поэтому матрица tTiWJ была приведена к той же размерности. Исследование полученной математической ь;сдздц сопряж-эно с определенными трудностями, "ак как соответствующий ей квазиполином имеет сложную структур]' и обладает Заяьашм спектром собственшис частот. Повтор в данном случао . йт' неяользозан ырдашшй подход.

Так как дс-ми^зроьание кто, а динамические силы, по кули^мй мере, на порядок мекъие статических, бдчо заиюано коноервд-типчое ураанений упругой системы. Раоднкаи его иахоцитол спе-\тр соз'стг.лнчш: частот и соогнзтствукши им .{орм кс-лабчдай. "сследоьаыте уок'Лчиьесгл проводилось па первой наиболее заергснёсу^ей ферме Кил&с&нлй. Подстановкой решения консервативного уравнения й('З) было получено ольд/щее уравнение;

Т'-.п; ¿X

Ус ц^и;

Г^"' ' - работа дечиЗирзваисл,

.,)=*{. '' работа сия ннегпчщ,

С иг и]

- ^'] ^1- работа сш1 жесткости, 1 1 - работа см резания первого к

Vх! 1 ^ М - второго рола-, ■

Затем Сило соинсаио в»-о характ&риитичзехоо сравнение :

Йзс.л-.»до11тп:в у.изеигтиг, (3) провод?поет. по тшлвкслсгу г.ьра-¿•етру

ул^ЧсТ^^Д^Др^) (о

где Р ф), ] = Г-1 ,ЮС [ О;го1. .

Глава датйШДЩИ ¡¡л^и^ТРОВ шгемЧГШЖЙ модой и разработка шонпма и ш-огаиш дгл

РАС\VJlk Ш'ЙЩЬНСЙ ГЛУЕШН НГШШ.

- - - Дяя поот^сюшш гатрацы лег'-гффоэршш вала, согласно ре-кск&пдэдияп данным и «от'чп конвчньх *дча*и.гоы, попользуется лиио'.шал закдситсть авешчтоз «ирацц демпфирования о* «гст-ксстд. Дзя нахездввея соотезтотвуыц&го • ей козйициэнта про -порцйояаяьности било проведено исследование параметров Еалов пятнадцати .типоразмеров о отношением дятга к диаметру - 20,. . 30 и 4С,- Параметры определаяись в трех сечонячх и дате ортогональных-плоскостях, -Результаты были разбиты на три-шеечна и.анализировались -ютодакзд математической статистики« Ичйдвк-гг.а значение коэКшпэнта нропо^пюнальности 0,000026 ?г/с.

Л

С".!иоецио трудности при пзучетш ДХ? слязгкн с еозягигие:.'. .ултомаглчз'хпгх модслоС Г-Д0К91ГНИХ. дшгамлччским прцоссам в зоне струхкообра^элания. Еачч рассмотрен» математические мололи, лродчсжонннэ Куц^т:ов.:;л В.А. ,Камш'сяо{1 КБ. ,Эльясбзргом М,Е. й амэриканскии учрнчм С, Tc.ii.afOM, Нал качественного ачглкзг'. гл.гх модчлп!* бтп расчнтапн на 334 амплитук-фазоше частог-»че .тарачте растли по каждой из стих моделей к яроладено ух со:юс':аглзни^ с э:сспоркио;гсльнь1Л1 результатами, ''лпбелое близкими к я1;с!!ориь:он?аьънмм ланчам сюгалпс-ь расчетные АТ>'ОС получэчшш по моралям ВсА. Еугошопа к Б,Ь. ¿♦х'.зшской. Сдкахо эти короли саоткатотк^ыт ЛлР при г.вобох^см грлг.тоуголЬком рэза-кип.Пзгтоцу в дишеЧ р-гЗотс цсследовалчсь и ксаольчоватиох, Ддчя нооиэ подлого косоугольного рвзанта спрздллон;ые по мо годике 1лзт5ота!по;1 Е.И. Городе гакш я р9зл:'Л0Ба>;ьсН в Д0КИ "Аглаи?", сопдонксй в ВМ 1:7,IX пру. Ш1ГУ. Об£?о вщтэние '

для ДХГ в эл ауыь яллпоцваетс,; в виду:

* —

При срезании вол.чистого припуска кютояшше деипфироБакил ' к Т инершоныи прцзссов полагаются разными рул<1 л характеристика прптг.пет вид: .

(1) а.

. к¿3 (р) = ВД (

гдоКо - удельная сила резанш;, - постоянная отрухкэо^ра-зования. Бнл п.оэ^Дак масспусвднннЕ зкхперитлзнт по получению г.аняшс характеристик к и> анализ, почволнжп! /простить процесс идентификации. ПолучокнКс: рег.ульта™ били использованы при теоретических исследованиях.

В основу расчета вчброуото^г зости была положена матеш-. тичьскал модель соот2етств;дм;ая уравнению ( 9 ) . Цзя реаллзапйи втоЁ ыодета был разработан комплекс програта дтя пзрео.чатьша. ЭВМ типа РС/АТ/ХТ. В кошлексе использована методика пэлечеа оптчмзлькы?. параметров обработки. списаиная в главе 5 раооты.

Гласа 5. ИССИКОВАН® РИЕРСУО ГЭй'-ШОСТИ МЕЮШ'ЕЗЦО-■ БОЙ ОБРАБОТКИ НШГСШХ СТУПЕНЧАТЫХ ЬАЯОЗ,

Дяя воапеяс&гагя Биброустойчивооти пр.ч различных змаче-г.-лкх наладок составлена математическая модель об-

работки гладкого ступенчатого лэяя в виде систош ди£-форомфальная операторов, поодотзплязди: собой уравнения по-

персч.нл колебаний пала. с учетом резаигя:

гдоС11,и1. отнссигелышо ом.тц.йгин дотлпк, с. - модуль упругости итеркаяа вала к мс-?«пг ииоргт,« _ поперечного сечския, у , - плотность матзриапа к пчсщадь поперечного сечения гетали, р1 I ГА - прерктзи cv.au сеггания, дельта

Кроннккчрэ, В - р^отлтчвз.ю'дач сила. Из уравнения (12) бчл а;м,9г:егг козб'лчглэнт В , учи?,л;*ч:о»;,;.'1 ^ве.'иг.'екчи жссткостч в.гхз при о/'о рчотдееняи спхС;}3 « Предполагай, "го радтягнпам-вдя сила остается постоянной при \ильк колебаниях'нала, этот ксэДОи.'Кочт был испо1ьзо£а.ч при описании льдеэгой ступенчатых палов методом конечных злеметгеоа, 1 + \L3il1,

Д»:я определения влияния следов обработка на виброустой--чивооть точения бчл выполнен катемгзт^чксгси! анализ моделей ДХ? (5) , (10) и (11) . Множитель С * бол разлежен по формуле ЗРлера ч исследовалось влияние частот:; и 'на нибрсусто^чизосгь систем;. Найдено оптимальное значение частот Бозб./тядекта вяб-Р'лжй и ¿»/(теьно пезяоляшее подбирать соответствующие влб-роусто.'*ч:ш;з '¡ехкллогцчзскяо параметра

, (гг., 1,2,3...). (13)

Анализ атого выражения ползал, что это есть число колебаний детали при поворота ее мздду двумя рзадяркдт лезви-яз1, Добится повышения клброустойчивозтп аозмояно так же, из?-меняя жесткость к приведенную массу оистега, то есть введением .люнета или в;?брогасителя, однако наиболее 'полно это достигается при установка резцов со смэщеяиеы углового и&га или подбором скорости вракзнкя детали, Необходимые угловые здещз-шш расчитываются исходя из- ол&дующкх соображений. Как показали проведенные исследования колеблющаяся система стремится избегать яозбуяпошея на частоте, .соответствующей выполнению условия (13), При превютгст лрвцэльнкх условий резают: яиб-рзцки возбуждаются на несколько большей,„частоте, что ведет я . дополнительному рассеиванию энергии колебаний.Условиэ (13)при зтогг нарушается и число колебаний <П становится нецелом, чти выражается з образовании винтовой линии следа. Разница между ■ числом /">'< и ОЛижаРшпм цалш числом М ооотвэтетвуот необходим коку утловеглу смещению одного из двух раосштркваешх созиэв, пря 1:о&рш достигается повшаолиз зибрсустоВчшзсстз.^&го С»«^,.

шпиц" <i;no n'JT"-wit. f. градусах, из чого разя/га готду М ¡* tri ГпИ'а nc i/üc-'-Mia на 300°/го f/ :

гцз h - пораччопнА кочзр рчотп, часло кагоры?. N ,jV,- 0лтст2-inofl иелао чк:.по п'ы (п - l) in , пэрачЗ тазчп рас^'атрит-астск HPHuOTnXHü.V,

Дчя тооратичзокогс- гюлтверхгяп'я пол^-чожгпс уездв'1-! пазите ния mopoycrci'ajniocTTt система 12 йчла прообрлзскака в .тарактеркстачес^оа уравкгкпте ол^гя-а"» ьиаа :

W 2ас(р) л аг(р) о (из)

гло V/---K1 , ,qрмо^ ■■ uj/jXp'^A;.'-ho.-V,

Oj(И = ('-Ju '^Л-Ч'рЧ'Л ^¿f ~ Г;;([')/1'\, А - пемпфлроглншз кыз. амплн'судо'-^азовая частотная характеристика счсте/.ч; нсяучэна заменой сжьоаа р на jco т

"Wj^O-Cl iCjUi) LO) (16)

Примчи результатов исследования с. помсщьл излученной магема-тической подяля обработки вала днЕтетрс/ .16 ли длиной 600 га чэтпрьш проходными розвдмя о продольной иодачеи 0,1 и-//об логазан на рис. 3,

•5 10 15 20 25 30 35 V, ьу'шн

Рис, 3, Зависимость предельной глубига р-j занял от скорости. Обработка четырьмя резцами с равпкч углошм шагом - и и усгзноетоннимп со сма-дан^м-- О - частота возбуждения.

Проведэшкяз исследования точеипш подтвердили получен-ниэ теоретячаокио результата.

: ■ При касодыоЕагога праплэгаоглоЗ метошся рюче? проводится н каждом уале ступенчатого пала-. Продельная глуЗ :<<-:■ 1 рьза-йия опроделопн.ад длл этого узла.янляотся такяз предельной . при обработке воой ступени вала, располоаззиизИ меаду этими ооевдаим,со зторош блдгаЯв9г.о 'конца шла,углом. , .

. .'. .Для -рзадизаши пслучешнсс рэзультатов' с далью повышения вкбрсустойчизоста и производительности многорезцового точения бак разработан номплокз 1&гнолсгического оонацзния, включающий шсгорездог.утэ голо£ку, козвояяняур изгшшть угаоноа распад олиние резцов, привод ццстиумйггтадгьках суппортов с укороченной кинематической цепью, глногсинетрументаяышо оиортн о автоматической ешноД инструментов в рроцэссв обра.уоп шгструшцтальние сушюртц с цэнтрарулщгм.: деталь ннотруьш.га-ма,.автоматически переходящим* на другой дламэтр обработки,, устройства, для .обработки, валов на. основе стандартного оснаще-ция-токарного станка» устройство с сентрирующимн1 деталь эле-цонташ, одновременно передащиш крутящий (¿омонт, илогор'ез-совая.голозка позволяю-дая реализовать при .точении нежестких , ступепчатих валов схому попутного тангенциального течения,

ССНСЙШЕ РЕЗУЛЬТАТУ РАБОТА.

1.Вроведеиц экснзрптл-зЕталыще исследования гоченяя нежестких валсв многорезцовыми головками-.1 Еицвяэшг затношр-костя хялянил параметров режгш резания на точность ц качество подучаецой поверхности. Определит гранини вяброуотэйчи -воохг. Обнаружено повышена» внброуотоД'пгвоспг точения при установка резцов ео-сакдаявеш углового шага 'а йводвозначшш-влюпшя на виброустойчивость скорости резанкя я чясла. офа-ба---?ывагацях зиотрумэнтов в головка.

. 2.Построена.магматическая модель обрабатываемого много-резцовым, адчзнишл нежесткого адуралз-гог® зад»,, йй^яв-аеда? , шэз сяшзввш ааакьяг <з£<яйвшяйШ ^йпдагжй" стш рувтусюгбвого-ешввиридавсггФ •юязаяиг « Ежздашшйеяг •аехгаедазвагь вийредм'&йт* чиЕястЕобрабатюс нежестких; шзяоа> йяжпгщая: •г®юшаягчй«г

щкг яа^йазт^гет, ■ '••<

ЗиТзложаны методики % результаты идентификации параметра» ШФМДОИпдегаО! модели? - упругой', система и данашпеоках •

^ейзпшьЖукшдцашяи шябола© яяштпт тяческиа модели ЛЖ5, лолу-чены -есшвйгошвующкв

•1лзо"но частотна? характеристики ¡1 выбрана наиболее одекват-п.-хг; реочьпцм процессам ь зоне саружкообрааовашш. .

4, Проведён большой >и'.кл уг-.спсри-мснтои по получению --дано.'ичсскнх харшггеристлк резанул, виполиск их анализ, поэ-одншкйЛ упростить дал1.но!1с.зе проведение окоперименгаягзнх 1>иба? и. сократить их необходимый обьбм. -

■ 5. Полечена аналитическая зависимость-значений коэДОлцк-ептог; демпфирования от хеетксс л: для валов лес Л'_ дуемого мпог рагп.юра, ■■

Г., разработана программа расчёта продольной глубилн резания ¡т.» точении ступеичагих яакев. ..-...■

V, НаИдспо оптимальное частстноо соотношение между параметрами осрабс/ки и частотой аозбужцения здбрацяй, позволяю-. тес раочнтнъатъ длч конкретной технологической опершей едтл-малышо скорость реаадкл, число и угловой шел.* .резцов. • ..

В. Разработал и заращён патентами комплекс гехнологичеСп' кого оояэдендя, яозеолл:оцлй собнслть устойчивость л вролзво-. дительноетъ обработки нежестких сгусенчатнх валов, в тем числе при автоматизированном яролзводетле на станках с 4117. ...

Основное содержание диссертант овублпковано в следующих работах : ' -

1. Черезов ¿.Г, л др. Повшенле устойчивости процесса . точения неяпстклх валов // НелкнеШше колебания механических систем: Тез.докл. 2-ой Бсесокзн.кснф. - Горький» 1ЁЙ0.-0.183.

2. Гориг.ецлий Ю.К., Черезов С.Г. 0 влиянии следа на устойчивость точенля многорезцовыми головками// Дяначиха ста- :

, ночннх систем ГАП: Тез.докл. 4-ой лаучло-техн.конф. - Н.Новгород, 15&С. - С.23. ^

3. Черезов С.Г. Повышение виброустойчивостл обтачивания нежёстких налов многорезцовыми головками. 1992. 22 о.

>' доп. во вши ,'МР.'

4. -Черезов С.Г. Исследование виброустоИчиваотп обтачивания нежёстких ступенчатых валов многорезцовыми головками.

1392. 19 о, Дэа. во ВНИИ ТЭМР. .......•

- . 5. Черезов С.Г, Млоголнструмектальная обработка лежёс-

,- ткнх валов ело.?иого_г|роф[1ля// Известия вузов. Машиностроение. Направлено б печать. 5 с.

6. Черезов С.Г, Путл повышения .виброустойчивостл точенля нежёстких валов многорезцовыми головками // Станки и инструмент. Направлено л печать. 4 с.

7, Отчёт о НИР, Создание ПАРМ-1 .¡шжеинргы'ослодолат^.вд дач автоматизированного расчёта и пиал;'на ь.^бро^ст^цчииооти тскаряих егакко-.. йнидочателиши. Агл;шт~&0 з/'я И П-АЬ. НимшШ Новгород, 1991. 41 о. . .

8. Отчг-т о НИР. Экспериментальное песледозаяче дпмаит.ки процасся резал:-»: и разработка методов расчета шкЗроуотойчтю-етл точения иежисткд.х залов. Заключительный. Бал И 03,^0,56, Е|ШШК Новгород, 1991. 118 о. , 1 '

■ - 9, А-с, СССР »1683879, Ш 5 В23Б25/24,15. Многорезцовая головка/ С.Г, -Черезов / 0лу<5л. 15,10,91, Еюл.Ш. 4 о. .

10. Нэлоа. решение по Заике )И829-\0&/0В-Г;Ь36О. Токарня!' станок с иреграг.'.ишм управлением / в соавторства /. 6 о.

11. Полок, решение по заявке .'ИЬг)1ЭС5/Ш-Т0911.)9. Сносок . многорезцового ючзшн многорезцовая голевка для его реате-зьцкд / С,Г, Черезов /?'.',

12. Полон, решение по зьялке ¿ШГ;У35/08-058<?34. Инброгае»! те ль к токарному станку / в гоапторотве / З.о. ■

.13. Полоя. решение но заявке М855507/С8-083590. Мкогорез г.овая головка / в соавторстве /5 с. ..

14. Палах, рехекие по заявке МЗВ1660/08-109Ш. Устройство для обработки нежёстких ступенчатых валов / в ссавт,/ 4с

15. Полоз, .рьзенке по заявке ,'МЭ1%4/СЗ-0ЯЗй9Ь. Опос1 многорезцового течения а устройство для его реализации / О.Г. Черезса /7 с........ .. ' . •„;,::

- -16. Полож. решение-по заявке Я4923692Д18-0Я74?б. Уотрой-стео дай многорезцового точеная / О.Г. Черезсв / С.

Подписано в почать Э;'1Я.92. Ум. печ, л.1 1ирак 00 оку. Заказ ¿ЬЗС.

Ротапринт КирЖ, г.Киров, улДошу1-"-1

Лабораторя.ч множительной тепздки

и