Кинем.анализ1(прад.) (1253124)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Кинематический анализ циклоидальных схем обработки некруглых изделий.

1. ВВЕДЕНИЕ.

Прогресс в механической обработке происходит по следующим основным направлениям  расширение области применения известных прогрессивных технологических методов, разработка новых технологических процессов, повышение степени автоматизации оборудования, применение станков, обеспечивающих концентрацию операций, повышение их точности, интенсификации режимов резания благодаря внедрению новых инструментов.[1,2] и т.д.

Прогрессивность новых способов обработки и основанных на этих способах новых станков можно оценивать следующим - насколько удалось реализовывать сразу несколько направлений роста эффективности механообработки получение сложного профиля при распределении припуска между несколькими резцами, кратковременность работы режущих лезвий, автоматическая их смена, благоприятная трансформация углов и сил резания, повышение режимов резания и точности обработки.

Целью работы является обоснование и разработка новых элементов технологических систем для создания высокопроизводительных и точных станков на основе циклоидальных схем обработки, которые создают благоприятные условия для названных направлений.

2. ТРАЕКТОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ.

При движении инструмента относительно заготовки его режущие кромки описывают поверхности резания, элементы которых создают обработанную поверхность детали. Следовательно, форма обработанной поверхности определяется относительным движением, размером и формой режущих кромок инструмента. Отдельные точки режущих кромок совершают относительные траектории, на рабочих участках которых, проходящих через материалы заготовки, происходит срезание стружки.

При изучении процесса формообразования обычно рассматривают его идеальную модель, в которой движения абсолютно точные, а сопутствующие явления (деформация, износ и т.д.) отсутствуют.

Способы обработки с циклоидальным относительным движением объединяются единой принципиальной кинематической схемой резания[1], что создает предпосылки для выбора общих методов исследования и расчета параметров производительной обработки точных изделий.

На рис 1. представлены конструктивно-кинематические схемы циклоидальной обработки [2], на основе которых создано большое количество способов обработки с двумя вращательными движениями, встречающихся в технологии изготовления некруглых тел[3].

Для обеспечения универсальности методики расчета параметров ЦСО целесообразно применить единую математическую форму выражения циклоидальных траекторий в виде параметрических уравнений[2]

X= LcosφR₂cos((1-i)φ), (1)

Y=LsinφR₂sin((1-i)φ),

где φ – текущий параметр, угол,

L – расстояние между осями вращения, параметр станка,

R₂ - радиус траектории инструмента ,

i=ω₂/ω₁ – кинематический параметр, отношение угловых скоростей. Для одинакового направления угловых скоростей i>0, для противоположного i<0.

Знак между слагаемыми в уравнениях следует выбирать, исходя из практических соображений. Минус можно взять, если необходим участок кривой, близкий к оси детали, что соответствует обработке наружной поверхности, а плюс - для внутренних поверхностей.

Вид относительной траектории определяется значением кинематического параметра i. Для величин i<0 траектория будет эпициклоидой (Э), для 0<i<1 получим перициклоиду (П), а для i>1 – гипоциклоиду (Г).

Из математики известно свойство тождества циклоидальных кривых [5], в соответствии с которым для каждого вида циклоидальной траектории, полученной при параметрах R₂<L, i, существует тождественная (конгруэнтная) ей циклоидальная траектория, полученная при другом соотношении параметров R₂>L, i. Тождественность соблюдается при условии(рис.1)

R₂=L, L=R₂, i= . (2)

По этому условию для Э существуют конгруэнтные им П и, наоборот.

Аналогично, с учетом условия (2) можно для групп схем получить одну и ту же гипоциклоиду (Г).

3. ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ НЕКРУГЛЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ.

Большинство деталей, применяемых в технических изделиях, имеют поверхности, полученные при помощи известных геометрических производящих линий . Можно получить значительную часть этих линий путем подбора параметров двух круговых движений с параллельными осями траекторий.

Наибольшие количества способов обработки с двумя вращательными движениями встречается в технологии изготовления некруглых тел многогранников, шестерен, кулачков, роторов воздуходувок и газосчетчиков, эллиптических профилей с поперечными сечениями, описанными циклоидальными кривыми и их эквидистантами. Обработка некруглых валов с использованием двух вращательных движений широко освещена в технической литературе [1-4]. Соответствующие способы обработки реализованы в виде точения, фрезерования, долбления и шлифования.

Множество способов циклоидальной обработки предназначено для получения граненых тел с прямолинейными контурными участками. Еще в 19 веке был предложен способ обработки многогранников токарными резцами [1] по схеме наружного касания. Контур грани обрабатывается на приближенно прямом участке относительной траектории резца при i=2, что соответствует относительному движению по гипоциклоиде типа эллипса (рис.2,а.).

В литературе рассмотрено получение некруглых профилей с целью замены шлицевых и шпоночных соединений. При этом рассматривалась возможность использования для такой замены Э, Г и так называемого равновесного контура (РК-профиля).

Широкое исследование вопросов обработки цилиндрических деталей с некруглыми сечениями выполнено в работе [3]. В ней дан обзор способов обработки, рассмотрено большое количество кинематических схем, приспособлений к универсальным станкам и схем специальных станков.

В общей совокупности деталей с криволинейными профилями можно выделить: цилиндрические детали с поперечными криволинейными профилями, детали с продольными криволинейными профилями, образующие в поперечном сечении окружности, детали с криволинейными профилями, расположенными в продольном и поперечном сечениях.

Для обработки деталей, входящих в эти группы, применяются следующие способы копирный, бескопирный (кинематический) и обработка на станках с ЧПУ. В настоящее время больше исследована обработка деталей второй группы, в то же время как изготовление деталей первой и третьей группы представлено решениями конкретных задач получения некоторых профилей.

Обработка таких деталей резанием представляет собой весьма трудоемкий процесс. Ограниченное число профилей, получаемых бескопирным (кинематическим) способом, объясняется трудностями, возникающими при построении схем обработки, а также обеспечения необходимой точности изготовления профилей. Названные трудности можно объяснить отсутствием общего метода построения кинематических схем специальных станков или приспособлений к обычным станкам.

4. ОБОСНОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Настоящая работа посвящена разработке и исследованию бескопирных (кинематических) способов обработки, с помощью которых автоматизируются и механизируются процессы изготовления поверхностей деталей, в основном, первой группы с помощью простого стандартизированного режущего инструмента (фрезы, различные резцы, шлифовальные круги и др.)

Данная работа ограничивается решением вопросов построения принципиальных кинематических схем резания, которые могут быть в дальнейшем реализованы в виде кинематических схем приспособлений и схем специальных станков.

В процессе исследований целесообразно выполнить сравнения схем обработки по возможности получения необходимого количества граней, их формам, кинематической точности, схемам срезания припуска, интенсивности съема материала припуска при однолезвийном и многолезвийном, прямоугольном и косоугольном резании. Результаты исследований необходимы для проектирования технологического процесса с учетом кинематики резания и выбора конструктивных параметров станка и инструментов (в том числе режимов резания).

Как отмечено ранее исторически первыми в бескопирной обработке стали использовать кривые типа эллипса, потом все шире стали применять другие траектории. Например, в способе (рис 2,б) относительной траекторией режущих кромок резцов является удлиненная Г, полученная по конструктивно - кинематической схеме (ККС) (рис.1,в), в других способах [3] используют укороченные Г, полученные по ККС (рис.1,б) и имеющие прямолинейные, выпуклые и вогнутые рабочие участки.

В большинстве известных способов грань изделия формируется одним режущим лезвием(рис.2,а).

В способе обработки, представленному на рис 2,в применяют круглый эксцентричный долбяк, у которого направление главного движения резания параллельно его оси. При одновременном вращении долбяка с изделием его центр совершает относительное движение по укороченной Г, а круглая режущая кромка формирует грань, эквидистантную этой кривой.

В способе обработки, показанному на рис.2.г применяют многолезвийный инструмент – эксцентричную фрезу, у которой при одновременном ее вращении с изделием ее центр совершает относительное движение по укороченной Г, а режущие лезвия обрабатывают грань, эквидистантную этой кривой, совершая движение резания по относительной траектории, называемой удлиненной Г.

В способах,представленных на рис.2,в,г, используют циклоидальные траектории центра круглого инструмента с непересекающими ветвями.

Анализ известных способов обработки и публикаций по ним указывает на значительно меньшее применение Э и П, как производящих линий. Это можно объяснить следующим образом историческим первенством применения Г, при формировании прямых граней Э дают большую погрешность и др.

В результате практически отсутствуют глубокие исследования по кинематике резания с использованием Э и П при изготовлении некруглых изделий.

Существующие способы обработки некруглых изделий можно условно разделить на две группы. В первую группу входят те способы, у которого одна грань изделия формируется одним резцом. Инструмент обычно включает несколько резцов, которые установлены таким образом, что их вершины расположены по окружности, и работают последовательно. Ко второй группе способов можно отнести те, у которого одна грань изделия обрабатывается множеством режущих лезвий, расположенных на круглой производящей поверхности инструмента. Грани изделия являются эквидистантами траектории геометрической оси такого инструмента. Общие зависимости, найденные для первой группы способов, применимы для второй группы с оговоркой, что речь идет лишь об оси инструмента.

5. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ N-ГРАННОЙ ДЕТАЛИ [5].

Важное значение имеет вывод единого условия обработки N-гранной детали для всех ККС, представленных на рис 1.

Для получения одной грани изделия используется лишь тот участок ветви относительной траектории вершины резца у способов первой группы или центра круглого инструмента у способов второй группы, который наиболее близок к требуемому профилю. При обработке многогранного изделия число ветвей у циклоидальной траектории резца или многолезвийного инструмента должно равняться числу обрабатываемых этим резцом (инструментом) граней _u, а величина центрального угла между началом и концом этих ветвей должна содержать целое число величин центральных углов между соседними, обрабатываемыми этим резцом (инструментом), гранями, которое обозначено n_u.

Число n_u определяет последовательность обработки граней данным резцом (инструментом), может иметь любое целое значение, но не может иметь общих сомножителей с числом _u . При n_u=­ 1 будут последовательно обрабатываться соседние из формируемых этим резцом (инструментом) грани, при этом ветви циклоидальной траектории не будут пересекаться между собой (рис.2). В случае n_u>1 ветви этой траектории резца (инструмента) будут пересекаться между собой.

Величина i, обеспечивающая получение _u граней, для случая L>R₂ равна (рис.2 ,а,в,г).

i = , (3)

а при L<R₂ (рис.2,б) согласно условию тождества циклоидальных кривых

i = , (4)

Возможен случай, когда несколько резцов из одного установленного и работающего комплекта имеют общую относительную траекторию. Возможное количество таких резцов m_u может быть меньше или равно модулю числа, определяемого знаменателем отношения i, и не влияет на число граней изделия _u,, т.к. обрабатывает одни и те же грани. На рис.2,б на каждой из двух траекторий располагается по два резца

Увеличение числа работающих резцов m_u повышает производительность обработки, т.к. исключает пропуски среди обрабатываемых граней, т.е. уменьшает холостой пробег инструмента. Например, если взять m_u=n_u или m_u=_u-n_u, то комплект резцов (инструментов) с общей траекторией последовательно обрабатывает каждую соседнюю грань (рис.2,б).

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы