автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Совершенствование кинематических и динамических характеристик механизмов подачи заготовок токарных автоматов

■8 ОД

„ г- Міністерство освіти України

О Оі'-’іі 1-'-'! .

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”

На правах рукопису УДК 621.934.323 2

ТРОЯН ІГОР ОЛЕКСАНДРОВИЧ

Вдосконалення кінематичних та динамічних характеристик механізмів подачі заготовок токарних автоматів

Спеціальність 05.03.01 - “Процеси механічної обробки, верстати та

інструменти” . ,

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Київ - 1996

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі “Конструювання верстатів та машин” Національного технічного університете України “Київський політехнічний інститут”.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор, академік Академії інженерних наук України Струтииський В.Б.

Науковий консультант: кандидат технічних наук Шевчук В. А.

Офіційні опснекгн: -1. Доктор технічних наук Гуржій А.М.

2. Кандидат технічних наук Дяченко Ю.П.

Провідне підприємство: Академія легкої промисловості України.

Захист дисертації відбудеться “2?" 1997 р., о А'— годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 01.02.09 при Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 252056, м. Київ-56, пр. Перемоги, 37, корпус 1.

Відгук на автореферат у двох примірниках, які завіряються печаткою, просимо надсилати за вказаною адресою на ім'я вченого секретаря спеціалізованої ради.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці університету.

Автореферат розісланий “2ь_“ 1996 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради доктор технічних наук, професор

Н.С.Равська

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Токарні горизонтальні багатошпиндельні пруткові автомати (ТБА) широко використовуються на підприємствах з баїатосерій-ним та масовим типами виробництва^ 3 метою подальшого підвищеній продуктивності ТВА все більше скорочується час їх робочих та допоміжних ходів, що призводить до підвищення динамічних навантажень, які з’являються у механізмі під час роботи, та до погіршення точносгних характеристик верстатів. Тому в процесі інтенсифікації роботи ТБА з'являється задача забезпечення необхідної точности виготовлення деталей. Актуальність задачи підвищується завдяки зв’язку, що існує між точністю заготовки та економією металу як заготовки так і інструмента. Одним з найбільш динамічно нввантажешгх механізмів допоміжних рухів в ТБА є механізм подачи матеріале (МПМ). Це призводить до появи проблеми забезпечення погрібної точності лінійного розміру вкготовляємих виробів.

Метою дисертаційної роботи е вдосконалення кінематичних та динамічних характеристик механізмів мірної подачн заготовки токарних автоматів (ТА), шляхом внбора раціональних законів рухів на основі комплексного обліку динамічних характеристик механізмів та робочих процесів взаємодії заготовки з упором матеріале.

Для досягнення вказаної мети ставились та розв’язувались слідуючі задачі: 1) аналіз точностних параметрів МПМ ТА; 2) дослідження кінематичних та динамічних параметрів роботи МПМ ТА; 3) синтез закону руху матеріале, що подається, на ділянці ного підвода до упора, забезпечуючого нерозкриття зазорів у механізмі, стабільність швидкості зустрічі прутка з упором матеріала та неков-зання прутка у цанзі подачи; 4) розробка умов відриву прутка від упора Матеріла після їх зіткнення; 5) проведення аналізе впливу параметрів руху матеріале, що подається та динамічних характеристик механізма на величину відскока прутка від упора після їх зустрічі; 6) розробка метода профілювання кулачків подачі з аналітичним визначенням, до обліку опорних точок профіля, максимального кута тиску в механізмі та умови передачі заданого закону руху робочого органа без викривлень кінематичного характеру; 7) проведення аналіза можливості подачі прутка без встановлення упора матеріалу в робочій зоні верстата.

Наукова новизиа. Розроблені нові методи підшпценя точності роботи МГ1М ТА в умовах інтенсифікації роботи обладнання, які включають в себе синтез комбінованім законів руху робочих органів, що рухаються поступально,. які дозволяють гнучко керувати параметрами руху прутка та забезпечують стабільність швидкості зустрічі пругка з упором матеріале. Знайдено закон руху прн-мінсіпія якого на ТБА ряда 1Б290Н дозволяє виключити розкриття зазорів у кінематичному ланцюгу МПМ. Розроблені нелінійні математичні моделі кулачкових МГІМ, нелінійні математичні моделі механізме для аналіза ефективності розроблених законів руху матеріалу, що подасться. Розроблена математична модель зіткнення прутка, що подасться з упором матеріале. Визначені умови відскока прутка від упора після зіткнення, вплив конструктивних параметрів механізма та величини швидкості зустрічі прутка з упором на умови відскока. Обірунтовані нові методи подачі прутка в робочу зону ТА без використання упора матеріале в робочій зоні верстага. Запропоновані нові методи раціонального профілювати кулачка, що задає закон руху повзуна подачі матеріала.

Практична цінність роботи складається у створенні методів, доведених до рівня використання в інженерній праці, які дозволяють обгрунтовано розв’язувати задачі, що зв’язані з проектуванням МПМ, що забезпечують високі технічні показники ТА.

Апробація роботи. Основні положення та результати роботи були викладені на міжнародній науково-технічній конференції “Автоматизацій я диагностика в механообработке” (м. Луцк, 1993 p.); науково-технічній конференції “Проблема качества в условиях рынка" (м. Херсон: ХКЗ ім. Г.І.Петровсько-го, 1993 p.).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 4 роботи.

Структура та об'смроботи. Дисертація складається з вступу, п’яти розділів, заключения, переліка основної використаної літератури, який включає 112 наіменувань, додатку, та викладена на 153 стор. машинописного тексту та 43 crop, рисунків.

. ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

У вступі дається обгрунтування актуальності робота та її загальна характеристика.

В першому розділі здійснено аналіз стану питання по темі дисертації; розглянуті вимоги, що пред’являються до МПМ, їх класифікація, а також проведено аналіз існуючих методів удосконалення МПМ.

Основний вплив на точність лінійного розміру деталей, що виготовлені на ТБА, мають слідуючі фактори: деформація упора поданим та затиснутим прутком; невідповідність кінцевого положення торця поданого прутка положенню упора; неточність встановлення пристрою, інструмента або упору матеріале; зміщення затиснутого прутка ітрн різанії т.і.

Нестабільність деформації упора пояснюється, головним чином, нестабільністю сили прокавзання прутка в цанзі подачі. Зменшити та стабілізувати деформацію упора поданим прутком можиа шляхом підвищення жорсткості упора та забезпечення притискання прутка до упора з постійною силою до його повного затискання.

Серед прнчин що вшивають невідповідність положення торця поданого прутка положенню торця упору можна назвати слідуючі: цанга механізму затискання матеріале в процесі затискування зміщує пруток в осевому напрямі; в процесі подачі матеріала можливо його просковзування у цанзі подачі, причому, у разі якщо величина просковзування на ділянці розгону прутка перевищує величину -просковзування на ділянці гальмування, то пруток у кінці свого руху може не досягти упора; зазори які є у МПМ, наявність просковзування прутка в цанзі подачі та висока швидкість зустрічі прутка з упором призводять до появи відскока прутка від упора матеріалу.

Неточність встановлення пристрою, інструмента або упора матеріалу є слідством впливу людського фактору, який виявляється як в процесі роботи верстата, так і при проектуванні наладки для виготовлення деталі.

Зміщення затиснутого пругка при різанні може з’являтися у випадку невірного вибору силових характеристик затнсиого патрона, ного зношуванням, т.і.

В процесі затиску поданого прутка цанговим патроном, з’являється осева похибка закріплення заготовки. Тому лінійна точність положення поданого прутка 1*

залежить не тільки від точності роботи МПМ, а й від величини похибок, які вносяться механізмом затискування матеріале (МЗМ) в процесі закріплення прутка. Застосування високоточних цангових патронів дозволяє задовільно вирішити цю проблему,

В ТЛ подача матеріалу в робочу зону звичайно здійснюється до нерухомого ■упора. Введення міцного демпфуючого зв’язку між прутком, що подається, та упором дозволяє істотно знизити величину відскока прутка від упора та зменшити динамічне навантаження МПМ у мить гасіння швидкості прутка, що рухається, упором матеріал а. '

Але, застосування демпфуючого упора не зменшує динамічне навантаження МПМ на ділянці підвода прутка до упора. Отже, для того, щоб зменшити час подачі прутка, необхідно крім введення демпфуючого зв’язку між прутком та упором матеріала, оптимізуватн кінематичну схему МПМ у випадку проектування нового механізме, та розробити і забезпечити застосування закона руху матері алу, що подається, який дозволяє зменшити динамічне навантаження МПМ на ділянці підвода прутка до упора.

У другому розділі здійснено кінематичний аналіз роботи МПМ, вибрані циклограми роботи МПМ та МЗМ, а також розроблен ряд законів руху матеріалу, що подається. . .

МПМ є цикловим механізмом, тобто для зменшення його динамічного навантаження можна застосувати відомий метод, основою якого є збільшення циклового кута роботи механізму. Аналіз циклограм роботи МПМ, МЗМ та механізма повороту шпиндельного барабана (МПШБ) ТМА ряда 1Б290Н дозволив збільшити, за рахунок одночасної роботи МЗМ, цикловий кут роботи МПМ з 40° до 55°.

Суттєвого покращення характеристик процесу подачі можна досягнути через сптимізацііо закона руху матеріалу, ідо подасться. Питання вибору законів руху робочих органів, що поступально рухаються, достатньо широко освітлене у літературі.

ГІід час визначення законів руху повзуна подачі, які забезпечують підвод прутка до упора з наперед заданрю швидкістю, можна скористатись законами сшиезошіними на основі комбінації синусоїдальних та косинуеоідальних законів зміни ІфІІСКОрСШПІ. . '

Реальні циклограми ТБА мають значні відхилення від циклограм наведених у паспортах верстатів, тому, при розробці циклограм роботи механізмів необхідно враховувати на критичних ділянках можливість їх відхилень від номінальних значень. Тому, для забезпечення підхода прутка до упора з обчисленою швидкістю, необхідно щоб у кіпці подачі пруток деякий час рухався з незмінною швидкістю.

Для забезпечення вимоги підводу прутка, що подасться, з постійною на останній ділянці підвода швндкостю У,>, виведена низка законів руху робочих органів, що поступально рухаються, які включають ділянку розгону, ділянку попереднього гальмування, ділянку руху з незмінною швидкістю та ділянку кінцевого гальмування (див. рис. 1). Нижче наведений аналітичний внраз закону руху, що включає ділянку розгону зі зміною прискорення за косинусоідальннм законом, ділянку попереднього гальмування зі зміною прискореній за синусоїдальним законом, ділянку руху з незмінною швидкістю та ділянку кінцевого гальмування зі зміною прискореній за синусоїдальним законом.

* О

б)

У\ # * ♦ > /

V У .

і * * * у / *■

кТ, Т, Тр

V, Б

а

Д)

О

V

у'

/

/

/

к'Гу Т, Т.

ж)

О

е)

4 5

ф " % X > V* ■ /

# V 5\ / к

• / ' X ► % 1

кТ, Т Ту тр

л- - . * л ч X ♦

V' \ і \/ / і

* ' * г * \

кТ„ Т, Т„

3)

Рис. 1. Виведені токони руху робочого органу: Б - псрміщешія, V - швидкість, а - прискорення робочого органа; 1 - час руху; Тг(1 - попна ірішалісль руху робочої о о|іі я на, -

А =

приО^кТ, я(28,-УчТ,) . п(1 + Т,(1-2к))

2т;о-к)- т,о-к)

О, при Ту £1 < Тр

. *(И-Т„-2Т,,)

, при кТ? <1£ Ту

2(Трр-Тр)'

О, при І а Т

Т„-Тв

Р9 Р

,приТ ЙКТ

Дв =

5и+Т-(Т'(1 + к)-Тр-Т^)

ч

л • /

+ 1

Коефіцієнт к, при якому додержуетьсч рівність абсолютних величин прискорень робочого органа на ділянках розгону та попереднього гальмування, знаходиться за формулою:

к = Ь + ^Ь(Ь-І)де Ь = 2л

Ч,Т(4-3*) '

,Рт. НЕ—і

Ф

'її,

с;

ш.

У третьому розділі проведено математичне моделювання динамічних та ро* бочих процесів, що протікають у МПМ при наборі та подачі прутка, аналітично одержана умова відрнва прутка від упора матеріалу.

Для аналізе дашаміч: них процесів, що протікають у механізмі, була розроблена математична модель МПМ, яка враховує тільки ті параметри, про які є достовірні відомості. Дослідження показали, що розроблену динамічну модель МПМ можна спрос-Рис. 2. Спрощена динамічна модель МПМ ТА. тати без зниження точності обчислень. 1 Іа рис. 2 наведено спрощену динамічну модель МПМ.

т2

рЕ1-"—

Сг

82

2,

пі}

Р-П

ОБ—

Сз

С<

іщ

Нз

. При розробці динамічної моделі були прийняті слідуючі позначки: Ш( - сума приведеної маси тяги та куліси, мас ведучого та ведомого повзунів подачі; п>2 -маса труби та цанги подачі; пь - маса матеріале, що подається; т4 - маса упора матеріале; <р - кут повороту коромисла, як функція від кута повороту розподільчого вала (РВ); х - переміщення повзунів подачі як функція від кута повороту коромисла х=Ц<р); Х|, хг, Яз, Х( - переміщення повзунів подачі, труби подачі, прутка, упора матеріала, відповідно; Сі, Ьі - приведені жорсткість та коефіцієнт демпфування ланок механізме що знаходяться між РВ та ведомим повзуном подачі, відповідно; С2 - жорсткість ланцюга підшипник труби подачі - цанга подачі; С” - жорсткість ланцюга підшипник трубн подачі-цанга подачі з урахуванням жорсткості механізму блокування подачі прутка; Сз, 1і2 - жорсткість та коефіцієнт демпфування етика пруток - упор, відповідно; С4, Ііз - приведені жорсткість та коефіцієнт демпфуван-ия упору матеріала, відповідно; Бті - сума приведених сил тертя, які діють на ланки кінематичного ланцюга, що знаходяться між РВ та ведоміш повзуном подачі включно; Рп, Ги - сили тертя, які діють на трубу подачі матеріале та на матеріал, що подається, з боку нерухомих ланок ланцюга, відповідно; Гг3 - сила яка діє на пруток, що подається, з боку цанги подачі; и - кінеметнчна передавальна функція ланок ланцюга, що знаходяться між РВ та повзунами подачі матеріала; 5і - приведені зазори в ланцюгу підшипник трубн подачі - лівий зуб вилки повзуна; 5г ■ приведені зазори в ланцюгу підшишшк труби подачі - правий зуб вилки повзуна.

Математичну модель механізме можна представити слідуючим чином:

X, = [С,(х - х,) + Ь,(х - і,) - ^ - ц, (х, - х2 - 62}с2|х, - х2- х2 - 5г) +

+ ц, {х2 - х, - 8, }ц, {хг - X, - І - б, }с;|х, - х2 + «,|5І$п(х, - х2 + 5,) + ц, {х2 - х, -_ І - 8|)(ГТ2 + ц,{|т35С)|- |р21 + Рп|}р214 ^2 (|<П]£]| — І^зз + + ц, {х3 х^^-

'(СзІ*! -х<і3І6п(хз~х<)+Ь2|хз-х4|5І£п(х, - х4)))|^/(іП| +М,{х,-х1-/-8|}'

*: =[Иі{хі~хг -б2}С:|х, -х3 -б2|явп(х,-х1 -б2) + Ц,{х2 -х,-6,}щ{х!

•С2|х, -хг+6,|я8п(х, -х2 +г!)4ц,{х! - X, — г—&,}(с,|х- х,|8І8п(х - х,) + Ь,|х - х,|-

• 5Івп(х - Х|)- Рп) ~ РТ2 — Ц| {|щ3х,|-|ри + Рц|}^л ~ Из {|пЬ^з|_|^:з + Рц|}(^п +

+ И,{х, - х4}(с,|х, -хДчІ8п(х, - х„) + Ь2|х, - х^і8іі(х3 -х4))1 /(ц,{х2 - х, -

»)!

*э = ІИі {!тз*э|~|Ри ^'тэ|}^2э + И-г {ІтЛІ ~ 4 ^тз|}(иі {кі _хз ~82}С2|х, - х2 “®2І’

•ЇІ^Х, -х2-б2) + ц,{х2 -х|-6,}ц,{х2-х| -і-8,}С;|х1-Хз +В1|зіеп(х| -х:+б,)~ -рТг +М,{х.< -х, — ^-х,|зієп(?с — Ьі|х —х,|-5Ієп(х — х,) — Кг,))-Гтз -- М, (х3 - х4}(с,|х, - х,|^(х, - х4) + її, |х, - *4|їІ£р(*, - х4))| /(н, (х2 - х, - і - 5,} ■

• т1 + Н2{К*,! -]Ра + К„|)т2 +• т3); х< =1й, [*, - х4}(сз|х, -х4|явп(х, - х4) + Ьг]хл - х4]5І8п(х3 -х4))-дг{т,,„}(с,|х4 -Х4°)'

■ sign(x4 -х4°)-Ііз|х, ^п(х4)))/ т4.

Зважаючи на те, що закон руху матеріалу, що подається, повинен забезпечити подачу матеріала в робочу зону верстата без перерозподіленім зазорів у кінематичному ланцюгу кулак-пруток, для аналіза законів руху матеріалу, що подасться, зазор у ланцюгу підшипник труби подачі - лівий зуб вилки повзуна подачі можна не враховувати. Розкриття зазору, при цьому, можна контролювати через зміну знака сили, що діє на масу ті з боку маси т2. Розкриття зазору між роликом ричага та кулаком подачі можна контролювати через зміну знака сили, іцо діс на кулак з боку ролика. Умова непросковзування прутка в цанзі подачі відповідає од-ноіменній умові для спрощеної динамічної Моделі МПМ (рис.2). Математична модель, розроблена для аналізу закону руху прутка, що подається, з точки зору не-розкрипя зазорів у кінематичному ланцюгу МПМ, може бути представлена слідуючим чи-ном: X, =— (с,(х-х,)+Ь,(*-і,)-С,(х,-х2)~Рт1); т,

=Хз = ш2 +т, ~^п)-

В процесі набору прутка цакга подачі ковзається по нерухомому в осевому напрямку прутку. Величина набору прутка обумовлює номінальну довжину подачі матеріалу в робочу зону верстата у разі відсутності упора метеріялу в робочій зоні верстата або величину “перснабору” прутка при подачі до упора матеріала. На відміну від моделювання процеса подачі прутка при моделюванні пронесу набору цільовою ланкою мехянізма є труба подачі у сборі. Математична модель, ідо описує процес набора матеріала МПМ ТА може бути представлена у вигляді:

Я, =[СІ(*-хІ)+1>І(*~*І)-Ітп -Мі,{*2 -хі-Л)С!Іх! -*і -ЛІЗД'Оч-*!-5*)”

-ц,{х, ~хг -6,}(іЛхі ~*і “*2 -й.ЦЯ'г-Х:-5,)-Д,{х« “х2 “

-и - -хі~е< "А}1":);

*і =№і(хг -*| -6г}сг(хі _ЗІі _5іі5І8п(хі -х2 -6і) + Ні{хі -х2 ~бі}(с,(х-х,)-

- Ь,(х- х,)- Рт,)- ц,{х, -х, - б,ІМгІ», - х3 --б,}Сі|х, - х2 -б,|м8п(х, - хг-6{)-

~ ^тг) ^(ш(хі “ ха " Л ~® і}®1! +Гпа)'

У процесі зіткленіш прутка з упором матеріала можливе розкриття зазору

між прутком та упором матеріалу. Математичне моделювання процесу зіткнення

дозволило вивести умову відрива пругка від упора матеріале:

( С’4кГ

'^14 ( ^'Л

11'-їді®'

£1

У разі виконати умови К -4С;т, > 0, кінцеве положення прутка можна знайти за формулою:

.

Довжину, на яку був поданий пруток, у-цьому разі можна знайти за формулою:

с;

де

Рис. 3. Графік руху магеріала при Б, = Б. +-

подачі серійним МПМ з встановлеии- , .

- відстань між торцем прутка до його

ми кулаками розробленого профіля.

подачі та упором матеріала.

У четвертому розділі викладено методику та результати експериментальних досліджень процесів, що протікають у МПМ при подачі прутка в робочу зону верстата.

Експериментальні дослідження проводились на ТБА мод. 1Б290Н-6К. При цьому методом осцилографування реєструвалися слідуючі параметри: час циклу -Іц; кут повороту РВ - фр„; навантаження у приводі повзуна подачі - Ршл; переміщенім повзуна подачі - 8,юл; переміщення важіля зажима - 8ШЖ; переміщення - 8„р, швидкість - \'пр прутка; та відскок прутка від упору матеріала - Л50; переміщення упора в напрямку осі - йу.

Були проведені порівняльні експериментальні дослідження слідуючих МПМ: 1) серійна конструкція з кулаками подачі традиційного профілю; 2) серійна конструкція з кулаками затисісування та подачі запропонованого профіля; 3) експериментальна конструкція МПМ з кулаками затискуванім та подачі запропонованого профілю.

Аналіз осцилограм, що були одержані прн дослідженні серійного МПМ ТБА мод. 1Б290Н-6К, показує, що при довжинах подачі прутка 60... 100 мм та величинах перенабору 5.. .10 % від довжини подачі процес подачі матеріалу має плавню! характер. Зустріч прутка з упором відбувається на швидкості до 0,1 м/с без від-скока прутка від упора матеріале та практично без лроцеса затухаючих коливань у системі “привід подачі матеріалу - пруток - упор”.

Аналіз осцилограм, що були одержані при дослідженні модернізованого МПМ ТБА мод. 1Б290Н-6К показує, що прн збільшенні величини перенабора прутка ділянка руху матеріала, що подається, з постійною швидкістю зменшується та зовсім зникає при величині перенабору більшій 13 % від хода повзуна подачі. Збільшення ходу повзуна подачі також супроводжується деяким зменшенням довжини ділянки руху з постійного швидкістю. Відповідно збільшується і швидкість зустрічі прутка з упором матеріалу.

Аналіз одержаних осцилограм дозволяє зробити висновок при ефективність розроблених профілей кулаків подачі та затискання матеріалу.

Порівняння характеристик серійного МПМ з кулаками традиційного профіля з серійним МПМ з кулаками розробленого профіля дозволяє зробити висновок про перевагу використання кулаків розробленого профіля прн довжинах подачі матеріалу до 110 мм, що дає можливість виключити операцію підрізки торця.

Порівняння характеристик серійного МПМ з кулаками розробленого профілю з модернізованим МГІМ свідчить що останній забезпечує необхідні характеристики процесе подачі матеріалу при довжинах подачі до 160 мм, крім того модернізований МГ1М простіший у виготовленні та обслуговуванні.

Експериментальні дослідження підгвердшш, що запропонована методика раціонального профілювання кулаків подачі та затискування матсріїша забсшсчус одержання заданого па стадії проектування закона руху макріалу, що но.т'сіься.

У п 'ятому розділі викладено методику раціонального профілювання кулака, що задає вибраний закон руху робочого органа, а також проведені теоретичні та викладені результати експериментальних досліджень можливості подачі прутка без встановлення упору матеріале в робочій зоні верстата.

Для з’ясування принципової можливості подачі прутка без встановлення упору матеріала в робочій зоні верстата були проведені експериментальні дослідження дослідного МПМ, у якому замість упора матеріала в робочій зоні верстата встановлені передній та задній упори повзуна подачі.

Виконані дослідження дозволили зробити слідуючі висновки.

На точність подачі прутка по схемі, що розглядається, впливає в першу чергу розкриття зазора 5 між зубом вилки каретки повзуна подачі, що е дальнім від робочої зони верстата та підшипником труби подачі. Тому, дія збільшеній точності подачі матеріалу, необхідно зменшити величину зазора 5. Необхідно розрізняти початковий зазор 6„, який з’являється після повороту шпиндельного барабана до початку подачі матеріала та кінцевий зазор 6* що утворюється після закінченая подачі прутка. Величину зазора о„ можна зменшити через примінення на куличці подачі спеціальної ділянки для вибірки вказанного зазору до початку руху подачі. Величину зазору бк можна мінімізувати через приміненпя спеціальних законів руху повзуна подачі матеріалу.

Дефекти поверхні прутка, такі як сліди точіння з великою подачою та інші, у ■ випадку використанім подачі матеріала за розглянутою схемою, не допускаються.

Для збільшення точності подачі прутка необхідне примінення високоточних затисних патронів.

Зусилля, які повинні створювати пружні елементи механізме, повинні бути не менше ніж у 1,5 рази більші, ніж максимальне зусилля набора прутка цангою подачі. .

Стискання пружного елемента МПМ прн встановленні повзуна подачі на упор повинно бути не меншим за 0,3 мм.

ОСНОВНІВИСНОВКИ

Точність роботи МПМ ТА значною мірою залежить від закону, у відповідності з яким рухається пруток, що подається у робочу зону верстата. Закон руху матеріалу, що подасться, повинен відповідати слідуючим умовам:

1. Для зменшення невизначениості кінцевого положення прутка необхідно, щоб у процесі подачі матеріалу пруток не проковзувався у цанзі подачі на ділянках його розгону та гальмування до моменту дотику його до упора матеріале. У випадку використання схеми подачі без встановлення упора матеріале в робочій зоні верстата це забезпечує подачу прутка на довжину, що відповідає довжині хода труби подачі. При невиконанні цієї вимоги на ділянці розгону існує вірогідність того, що пруток у кінці подачі не досягне упора матеріале. У випадку проковзування прутка у цанзі подачі на ділянці гальмування викривлюється заданий кулаком подачі закон руху матеріалу, що подається, це призводить до збільшення швидкості зустрічі пругка з упором матеріалу що, в свою чергу, призводить до збільшення динамічного навантаження МПМ у момент зіткнення прутка з упором матеріале та до збільшення величини відскока прутка від упора після зіткнення.

2. У разі критичного, з точки зору динамічного навантаження МІ1М, цикловому часу подачі прутка необхідно, щоб максимальне прискорення матеріалу, що подається, на ділянці розгону було рівним за абсолютною величиною максимальному прискоренню прутка на ділянці гальмування, що дозволяє мінімізувати максимальну величину абсолютного прискорення матеріалу, що подасться, і, як слідство, зменшити загальне динамічне навантаження МПМ ТА на ділянці підводу прутка до упору матеріале.

3. Підвод пругка, що подається, до упора матеріала повинен здійснюватися на швидкості, величина якої менша за критичну при перевищенні якої різко збільшується величина відскока прутка від упора матеріала після зіткнення. Необхідно також забезпечити незмінність швидкості зустрічі прутка з упором матеріалу що дозволяє прогнозувати можливу величину відскока прутка.

4. Для зменшення динамічної навантажснності МПМ ТА необхідно здійснювати подачу матеріалу за законом, що забезпечує нерозкриття зазорій у кінематичному ланцюгу МПМ. Ця вимога постає необхідністю у разі використання схеми подачі матеріала без «становления упору в робочім зоні верстат.

5. Зважаючи на те, що робота МПМ, МЗМ та МПШБ тісно взємозв’язана між собою необхідно проаналізувати можлшість сполучення у часі процесів розтискання, подачі, затасканій матеріале та повороту ШБ. Даний аналіз необхідно проводити для кожного типорозміру верстата.

Зважаючи на те, що вихідною ланкою для МПМ ТА е МЗМ, потрібно забезпечити затискання матеріалу високоточним затисшш патроном. Інакше похибка роботи МЗМ істотно зменшить ефективність підвищення точності подачі матеріа-ла на точність деталей, ідо виготовлені на ТА.

Результати проведених досліджень свідчать що подача прутка серійним МПМ ТБА ряда 1Б290Н відбувається зі стрибками що призводить до значних динамічних навантажень у механізмі, а відносно велика швидкість зіткнення прутка з упором призводить до неприйнятних величин відскока.

Проведенні теоретичні та експериментальні дослідження дозволили розробити рекомендації щодо покращеній роботи МПМ ТБА ряда 1Б290Н.

1. Подачу пругка бажано здійснювати за законом, що включає в себе ділянку розгону зі зміною прискорення за косинусоідальиим законом, ділянку попереднього гальмування зі зміною прискореній за сннусоідальшм законом, ділянку руху з незмінною швидкістю та ділянку кінцевого гальмування зі зміною прискорення за синусоїдальним законом (рис. 1, в).

2. Набір прутка бажано здійснювати за законом руху із зміною прискорення за косннусоідою.

3. Бажано використовувати дороблену циклограму роботи МПМ, МЗМ та МПШБ. Ділянки розтискання та затискання прутка у цін циклограмі зменшені, відповідно, до 20° та 24°. Розтискання починається при срр. = 3° та закінчується при фр„ = 23°, а затискання починається при фрв = 50°, а закінчується при <рра = 74°. Зміщення закінчення затискання зроблено таким чином, що цикловий кут сумісної роботи повзуна затискання та МПШБ складає 10°. За рахунок збільшення перекриття ділянки подачі з ділянкою затискання, цикловий кут подачі прутка збільшений до 550 (фрв = 15° - 68°).

4. Для виключення або зменшення відскоку прутка від упору матеріала після їх зіткненя потрібно встановлювати облікову швидкість зіткнення прутка що подасться з упором не більшу за 0,1 м/с.

• 17

5. Для зменшення динамічного навантаження МПМ в мить зіткнення прутка

з упором матеріалу та стабілізації швидкості зустрічі прутка з упором при відхиленні реальної циклограми роботи механізмів верстата від вказаних в паспорті, потрібно встановлювані величшгу перенабору прутка не більше 10 % від величини хода повзуна подачі.

6. Для збільшешія продуктивності та точності проектувати кулаків подачі та затискання бажано використовувати розроблену методику раціонального профілювання кулаків.

7. Встановлена можливість розмірної подачі прутка без примінення операції підрізки торця у випадку використання кулачків подачи розробленого профілю.

8. Встановлена та підтверджена експериментально можливість та розроблені рекомендації щодо подачі прутка без встановлення упору матеріала в робочій зоні верстата.

Основні положення дисертації опубліковані в роботах:

1. Струпшский В.Б., Троян НА. Математическое моделирование привода зажима заготовки металлорежущего станка //Вести. Киев, нолитехн. ин-та. Машиностроение, Либідь, - 1995. Вып. 31 с. 67 - 72.

2. Струпгнскин В.Б., Шевчук В.А., Троян НА. Исследование характеристик механизмов подачи материала токарных многошпиндельных автоматов // Автоматизация и диагностика в механообработке: Сб. тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. - Луцк, 1993.

3. Струпшский В.Б., Шевчук В.А., Троян И.А. Метод достижения необходимой точности осевого габарита детален, изготовляемых на токарных автоматах // Проблемы качества в условиях рынка. - Херсон, 1993. с. 4 - 9.

4. Струпшский В.Б., Шевчук В.А.,ТроянИ.А.( Киловаїмй Б.Я. Экспериментальное исследование механизмов подачи материала токарных многошпивдель-ных автоматов // Вестн. Киев, политехи, ин-та, Либідь. - 1993. Вып. 30 с. 190 -203.

Анотація

Троян Ігор Олександрович. Вдосконалення кінематичних та динамічних характеристик механізмів подачі заготовок токарних автоматів.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - “Процеси механічної обробки, верстати та інструменти”. Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 1996.

Захищається 4 наукові роботи.

Розроблен ряд математичних моделей процесу подачі матеріале у токарному автоматі. Виведена низка законів руху прутка що подається. Знайдено закон руху матеріала примінення якого дозволяє уникнути розкриття зазорів у механізмі при подачі прутка в робочу зону верстата. Розроблена методика раціонального профілювання кулаків подачі та затнскання матеріалу. Встановлена можливість подачі прутка без встановлення упору матеріала в робочій зоні верстата.

Ключові слова: токарний автомат, подача прутка, відскок, точність, закон руху, кулак, профілювання, динамічне навантаження.

Abstract

Troyan Igor Olexandrovieh. Improve cinematic and dynamic characteristic of feed mechanisms workpiece automatic lathe.

Research on receiving scientific degree of candidate of science by specialization 05.03.01 - “Process of mechanicaly treatment, mashines and tools”. National technical university of Ukraine “Kiev politechnical institute”. Kiev, 1996.

4 scientific works are defending. '

Mathematical models of feed workpiece process in automatic lathe, was worked out. Some move law of bar was derivation. The move law of workpiece without open clearens space was established. The method of rational profiling of feed and clamp cams, was worked out. The possibiliti of feed workpiece in the zone of working without mount the rest of bar was established.

Key words: automatic lathe, feed of bar, rebound, precision, move law, cam, profiling, dynamic loading.

Гіошукач s'L'* І.О.Троян