Базров Б.М. - Основы технологии машиностроения (1042954), страница 78
Текст из файла (страница 78)
и. 1.8.4). Моделирование токарной обработки проводилось для слелуюших условий: обрабатывался вал из стали 45 длиной Е = 400 мм и д = 60 мм при базировании в центрах с односторонним поводком. На рис. 1.9.13 показано изменение погрешности радиус-вектора детали в функции угла поворота для разных значений г и ч. Как следует из рис. 1.9.!3, изменение скорости резания в 3 раза оказывает меньшее влияние на погрешность обработки, чем изменение глубины резания в .' раза. Чтобы воспользоваться полученными данными в практических 432 РАСЧЕТЫ НА ТОЧНОСТЬ МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ в~~,и О,ОВ 0,0'+ -о,о -0,0 Лгу,м 0,1 о,о ао -о,о -о,о Рис.
1.9.13. Изменение погрешности обработки при разных значениях г и гц а — у левого торца вала; б — в середине вала; в — у правого торца вала, 1 — гг = 4 мм; 2 — г, = 4 мм; 3 — ч, 50мlмнн; 4 — ч, = 150 мlмин целях, надо полученные зависимости привести к зависимостям погрешность детали — элементы режима обработки. Как уже отмечалось в гл. 1.8, поскольку погрешность детали определяется по методике, зависящей от ее служебного назначения, то в каче. стве погрешности обработки приняли Аг; . Аналогичным образом устанавливаются зависимости между погрешностью обработки и режимами для других технологических систем.
вгя,мм 0,12 О,ОВ 0,09 0 -0,09 -О,ОВ -012 г~,мм О,12 о,ов О,огг 0 -0,09 -0,06 агу,им О,12 о,ов 0,09 0 -О,огг -О,ОВ -0,12 -О, 16 -0,20 3г~,мм 0,12 о,ов 009 0 -0,09 -о,ов -0,12 -0,16 -О,2О -0,29 ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ МЕТОДОМ 433 !.9А.2. Исследование влияния силового фактора на точность обработки Во время обработки заготовок на станке действуют различные силы, поэтому представляет практический интерес исследование влияния каждой из них на погрешность обработки, что позволит установить силы, оказывающие доминирующий характер на погрешность обрабозки, и опрелелить, на какой показатель точности они влияют; на этой основе предусмотреть соответствующие мероприятия по сокрашению погрешности обработки.
Рассмотрим пример токарной обработки вала в центрах с односторонним поводком, Технологическая система находится под воздействием: силы резания; силы, передаваемой поводком; центробежной силы, обусловленной неуравновешенностью заготовки и массой вращающихся деталей технологической системы. Чтобы исследовать влияние каждой нз перечисленных сил на точность обработки экспериментальным мс~одом, приходится сводить к минимуму влияние других сил, а это сложно и нс всегда возможно. Например, нельзя уменьшить массу деталей или исключить действия какой-либо составляющей силы резания.
Применение метода математического моделирования позволяет это делать. Влияние силового фактора на погрешность обработки сказывасзся через упругие перемещения технологической системы, которые, в снон1 очередь, зависят от жесткости элементов технологической системы, !!оэтому, чтобы исследовать механизм образования погрешности обрабоз ки под воздействием силового фактора, надо знать упругие псрсмсшсиия элементов технологической системы и их влияние на погрешность обработки.
С этой целью воспользуемся эквивалентной схемой технологической системы токарного станка. На рис. 1.9.14 показан токарный станок с координатными системами: Х„построенной на технологических базах заготовки (левый торси н технологическую ось, соединяющую оси центровых отверстий); "„, построенной на посадочных шейках шпинделя и переднего торца щнинлсля; Е, которая строится на направляющих станины и Е„, построенной на исполнительных поверхностях резцедержателя. Методом математического моделирования токарной обработки валов на универсальном токарно-винторезном станке была получена картина упругих перемещений в каждой из опорных точек координатных систем Е„, Е„, Х„имеющих место во время обработки. Упругие перемещения рассчитывались для следующих условий: обрабатывался вал из стали 45 диаметром 60 мм и длиной 2.
= 400 мм; резцом с углами а = 12', т = 5, 434 РАСЧЕТЫ НА ТОЧНОСТЪ МЕТОДОМ МОДЕ/!ИРОВАНИЯ мм 402 мм 4сч м л, нн в Р ги нм 5 Рис. !як!4. Зависимости изменения перемещений опорньм точек деталей токарного станка н погрешностей обработки ! — сечение /; — ° — — сечение 3;----- — сечение 5) д =45',радиусом закругления г= ! мм исрежимами/=4 мм, о=0,4 мм/об, ч = !00 м/мин. Зависимости упругих перемещений (Л,) опорных точек координатных систем от угла поворота ф показаны на рис.
1,9. 14. Принадлежность каждого графика соответствующей опоре показана стрелкой-указателем ДЩ~ г» нн 45Ф д 4$Щ!з~~йщ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ 455 Для расчетов жесткость каждой из опорных точек была принята равной 50 000 Н/мм. Теперь процесс образования упругого перемещения на замыкающем звене можно рассматривать как функцию изменения упругих перемещений каждой опоры в зависимости от поворота заготовки.
На рис. 1.9.14 показаны зависимости этих перемещений при обработке трех поперечных сечений (1, 3, 5) детали, расположенных по ее длине через равные промежутки. Рассмотрим образование погрешности обработки, вызванной упругими перемещениями, с обработки крайнего правого поперечного сечения детали, расположенного у задней бабки станка. Все перемещения опорных точек координатных систем при обработке этого сечения показаны на рис. 1.9.14 сплошной линией.
Из графиков следует, что изменения упругих перемещений )ч, опорной точки 4, координатной системы 2:, относительно координатной системы Е„ за оборот подчиняются синусондальной зависимости, а графики перемещений Хм точки 2, — подчиняя>тся той же зависимости, только со смешением по фазе на 90', так как точка?, повернута относительно точки 4, на 90'. Наличие гармонических колебаний указанных упругих перемещений в течение оборота детали объясняется тем, что деталь вращается вместе со шпинделем, поэтому опорные точки вращаются относительно постоянного по направлению действия силы резания, в результате на опоры действует сила резания Рсозв. Перемещения ).м и Х„опорных точек 3, и 1, координатной системы Е„, расположенных у передней бабки, по характеру совпадают с перемещениями соответственно ),.
и )ам но амплитуды их перемещений значительно меньше, что объясняется удаленностью точки приложения вектора силы резания по оси Х,. Кроме того, все графики упругих перемещений Еп при обработке всех трех сечений смещены вверх по оси ординат, Это смснюние вызвано действием силы Р„передаваемой односторонним поволком, расположенным на оси У„и направленной по оси г'„. Перемещения Хм опоры 5, вдоль оси Х, во всех случаях одинаковы, как и перемещения Х„поводка. В итоге перемещений опорных точек координатной системы ',, при обработке детали у задней бабки радиус-вектор установки заготовки г„' оказывается переменным в течение оборота, как по величине.
так н но направлению (см. рнс. 1.9.!4, графики г„' — р,1), — д). В соответствии с выводами по исследованию влияния отклонений размерных параметров относительного движения на точность обработки изменение г,' одноврс- 436 РАСЧЕТЫ НА ТОЧНОСТЬ МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ менно по величине и направлению должно вызвать на детали в поперечном сечении погрешность в виде смешения профиля (зксцентриситета) и геометрической формы.
Рассмотрим перемещения опорных точек координатной системы Е„ относительно координатной системы Е (принимаемой за неподвижнук систему) при обработке заготовки у задней бабки. Из графиков Х~„— о. Хц„— мл Ам — ~р; Ха, — мл Хм — д видно, что упругие перемещения опорных точек 1„, 2„, 3„, 4„, 5„координатной системы Х„в течение оборота детали остаются постоянными по величине. При обработке заготовки в других сечениях они также постоянны в течение оборота и отличаются лишь величиной, что объясняется изменением координаты точки приложения вектора силы резания. Аналогичная картина наблюдается в упругих перемещениях опорных точек 1„— 5„координатной системы Е„за исключением того, что величины перемещений постоянны и при обработке заготовки по всей длине, так как изменение координаты точки приложения силы резания по длине детали на перемещения системы Х„практически не влияет.
Отсюда следует, что радиус-вектор настройки г„' в течение оборота детали сохраняется постоянным и, следовательно, все искажения и смещения профиля поперечных сечений детали обусловлены изменением только радиус-вектора установки. Радиус-вектор настройки г„' изменяется только по величине вдоль заготовки, что приводит к погрешности лиаметрального размера н геометрической формы в продольном сечении, На рис. 1.9,14 также показаны пять профилей сечений детали, построенных в виде круглограмм по результатам математического моделирования, которые наглядно показывают, как изменяется смешение профиля относительно оси, являющейся технологической базой, и как постепенно меняются от передней к задней бабке размеры поперечных сечений и их форма.
Картина упругих перемещений опорных точек показывает, как ведс~ себя не только каждая деталь размерной цепи радиуса детали в попереч ном сечении в каждый момент обработки, но и каждая опорная точка, и зто является не только качественной, но и количественной оценкой упру гих перемещений. Моделирование на ЭВМ позволяет вычислять погрешность обра ботки от каждой действующей силы, не нарушая процесс обработки. С целью анализа действия сил резания, тяжести, инерции и силы, перелаваемой односторонним поводком, в качестве объекта исследования был ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ 437 Рис. 1.9.15.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
