Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 62
Текст из файла (страница 62)
По оси абсцисс здесь указаны обозначения типовых элементов конструкции в соответствии с чертежом (см. рис.по оси ординат8.13,а) и структурной схемой (см. рис.8.13,б), аматематические ожидания силовых смещений М[у;] типо-вых элементов (незаштрихованная часть столбца) и средние квадратическиеотклонения (заштрихованная часть столбца). Гистограммы силовых смещений позволяют в наглядной форме выявить наиболее слабые элементы конструкций еще на стадии проектирования, что до настоящего времени считалось невозможным. Например, звеньямаютодинаковуюосевуюсилу,но1 и 2, 5 и 6их(см.
рис.номинальные8.13,а) восприниплощадиконтактаишероховатость сопряженных поверхностей различны и, следовательно, у нихразные силовые смещения и жесткость. Вместе с тем видно, что нет объективныхпричинназначатьдлянихуказанныевышепараметрыразными.Трудно оправдать и самые большие силовые смещения резьбового соединения винта с гайкой (звенья7 и 12).Остаточные силовые смещения существенно меньше нагрузочныхрис.8.14, в), но(см.они также непосредственно влияют на точность обработки, независят от силы резания, а зависят только от силы трения и жесткости привода подач.
Их влияние будет существенным при финишной обработке-шлифовании беговых дорожек подшипниковых колец с радиальной подачейинструмента. Для деформируемого элементаµ7(см. рис.8.14,в) остаточныесмещения условно приняты равными нулю вследствие их малости, ноони8.3. Расчет точности станков на стадии проектирования319Уне, МКМ18,8314,888,924,96ххО~-~--~-~~-~--~-~2,41,60,84,03,2F , кНаМ[у;], мкмМ[у0 ;] , мкм],8[S:] -За[у;]641,0М[k],кН/м кмбв40,820,4=:7"r- "'ььь~,-,ььь~ьь::1..~ьt:,)0~Ci\O"&NNr-\C=N м.........: ....., , ,..; ,.....: ~ _: 00• а, ' ',.,;,.,;~r-:::l1;-м= ,-.:-~о ьь ь1,->C:NM r- 7 М......: , ,..; ,,,..:. ~. ~ ~ а, '',.,;,.,; ~-.~ -....;~ ,-.:Ci\O~NNt-\000• -дгРис.а-8.14.
Результаты расчета силовых смещений привода подач:характеристика силовых смещений, 6-д-гистограммы нагрузочных силовых смещений, остаточных силовых смещений, жесткости идемпфирования соответственновсегда существуют. Расчет сборочной единицы 1tв-г не учитывает силы трения, чем объясняется отсутствие остаточных силовых смещений.Жесткости типовых элементов конструкции (рис.8.14,г) функциональносвязаны с силовыми смещениями тех же элементов, но только с их упругойсоставляющей.Демпфирующие свойства типовых элементов конструкции (рис.8.14,функционально зависят от работы сил трения и упругих свойств системы.д)3208.Теория и расчет точности станковНепосредственная связь физических свойств всех звеньев несущей системы с выходными показателями точности и виброустойчивости станка позволяет решать важнейшие задачи в области технологии машиностроения настадии проектирования.Теория силовых смещений открьmает новые возможности в повышенииосновного функционального качества станков-точности и производительности и акцентирует внимание на следующих позициях.1.
Впервые разработанметод расчета показателей точности и виброустойчивости станков на стадии проектирования, в том числе определения удельного влияния составляющих звеньев, эффективности технологических и конструкторских решений в повышении качества, вероятности выхода показателей качества за пределы допуска в функции инженерных решений и др.2.Разработана методика составления математической модели несущейсистемы станка, которая учитьmает основные технические данные рабочегопроекта: размеры звеньев, посадки, качество обработки, внешние нагрузки,силу трения и др.3.Показано, что в целях повышения качества станков необходимо ввестифизически обоснованное вероятностное нормирование жесткости и дополнить ее нормированием силовых смещений (нагрузочных и остаточных); раздельным нормированием систем, несущих инструмент и заготовку, и др.
Нарассеивание точности дисперсия параметров звеньев несущей системы оказывает большее влияние, чем число звеньев.8.3.3. Силовые смещения неподвижно закрепленных деталейУстановлено, что удельное влияние корпусных деталей в общем балансесиловых смещений и точности станков весьма существенно. Кроме того, деформация корпусных деталей искажает форму посадочных поверхностей, чтоизменяет точностьстанка и условия работыего сопряженных деталей,например подшипников.Смещение шпиндельной бабки вдоль оси шпинделя. На рис.8.15,априведены экспериментальные характеристики силовых смещений токарногостанка 1К62.
Силовое нагружение шпинделя осуществляли вдоль его оси спереднего конца и одновременносмещения шпинделя (кривая(кривая2)1),в том же направлении измеряли силовыешпиндельной бабки на уровне оси шпинделяи шпиндельной бабки в плоскости стыка со станиной (кривая3).Во всех случаях смещения измеряли относительно станины. Направлениесмещений при нагружении и разгрузке показано стрелками. На рис.8.15, 6аналогичные графики приведены для станка 16К20Ф 1 с программным управлением (даны только нагрузочные ветви).Анализ силовых смешений показывает, что для станка 1К62 в общем балансе смещений шпинделя относительно станины доля собственно шпиндельного узла составляетля-57 %,26 %,шпиндельной бабки на уровне оси шпиндеа контактных деформаций в плоскости стыка-17 %.Для станка8.3.
Расчет точности станков на стадии проектированияо2F,кНо28.15.Силовые смещения вдоль оси пmинделястанков 1К62 (а) и 16К20Фl1-шпинделя;пmинделя ;F,кНбаРис.3213-2 -(6):шпиндельной бабки на высоте осишпиндельной бабки в плоскости стыка16К20Фl аналогичные данные составляют49, 34и17 %.Обращает на себявнимание большое удельное влияние смещений, зависимых от шпиндельнойбабки:74 % -для первого станка и51 % -для второго.
Деформация шпиндельной бабки настолько значительна, что без ее снижения невозможно добиться эффективного повышения жесткости системы.Во всех случаях на характеристике силовых смещений вдоль оси шпинделя наблюдались остаточные смещенияуо1,Уо2 ,Уоз (см. рис. 8.15, а).Радиальные силовые смешения шпинделя и шпиндельной бабки относительно станины станка 1К62 в2- 3раза превосходят смещения вдоль осишпинделя. Влияние смещений шпиндельной бабки в общем смещении достаточно велико - 35% или 14 мкм вабсолютном значении.Исследования большой партии новых станков 16К20 в условиях производства показали, что имеет место значительное рассеивание нагрузочных иостаточных смещений при одинаковых условиях нагружения. Для корпусашпиндельной бабки размах выборки составил21мкм.Расчет локальных силовых смещений базовых точек опорной поверхности шпинделя токарного станка16К20вследствие деформациишпиндельной бабки дал следующие результаты: смещение вдоль оси шпинделя-5,3 ...2,1 мкм, перпендикулярно оси шпинделя в горизонтальной0,5 ...
3,8 мкм, перпендикулярно оси шпинделя в вертикальной0,2 ... 5,0 мкм. Смещения в задней опоре существенно меньше.плоскостиплоскостиЛокальные силовые смещения, приведенные к переднему концу шпинделя, достигают7 .. . 8 мкм при силовой нагрузке 4 800 Н.Общий вид напряжен-3228.Теория и расчет точности станковно-деформированного состояния шпиндельной бабки показан на рис.8.16.Обращает на себя внимание деформацияпереднейстенки1корпуса.Силовоесмещение и отклонение формы отверстия2под переднюю опору шпинделясоизмеримы ссоответствующими параметрами точных подшипниковкачения,применяемых в станках. Следовательно,конструкция шпиндельной бабки должна быть более жесткой.Рис. 8.16. Деформированное состояние шпиндельной бабки после ееСмещение резцов с клиновымкреплением.
На рис. 8.17, а показананагруженияконструктивная схема резцаленного клином2жестком корпусе1,закреп-с углом наклона3.сил зажима, действующих на грани резца, составляет12°вСумма нормальных- 40кН. Силовыесмешения у измеряли на нижнем конце резца индуктивным преобразователемF4,закрепленным на корпусес тензометрическим упором53,в процессе нагружения-разгрузки силойи без него. Использовали типовые средстванагружения.Результаты экспериментов (рис.8.17, 6)показывают, что неподвижно закрепленный резец без упора при нагружении сдвигающей силойFсмещаетсяR, кНу,мкм21230,245Уа4оаРис.8.17. Устройство0, 142F,кН6зажима резца и тензометрического упора(а), а также силовые смещения резца и сила реакции упора(6)8.3. Расчет точности станков на стадии проектированиядо14мкм (кривая1).323После разгрузки резец не возвращается в исходное положение, т. е.
сохраняется остаточное смещение у0= 5 мкм.Максимальное и остаточное смещения, различие смещений при нагружении и разгрузке для одной и той же силы столь велики, что существенновлияют на точность обработки. Наличие упора снижает смещение резца примерно на20 %при нагружении сдвигающей силойсдвигающей силевая4).F?:. 2кН (криваяF?:. 1,5кН зажатый резец нагружает упор5силой2). ПриR (криПри оценке силы воздействия резца на жесткий упор необходимо учитывать податливость тензометрического упора вследствие малой толщиныего стенок(0,3мм). Расчет показывает, что при сдвигающей силена жесткий упор будет действовать реакция RF = 5,5кН= 1,5 ... 2,0 кН.Можно предложить различные способы снижения силовых смещенийрезцов.
Согласно одному из них, смещения при одной и той же сдвигающейсиле снижены почти в6 раз(кривая3). По нашему мнению, их можно свестик нулю.Смещение резцов, закрепленных винтами. Наряду с клиновым креплением измеряли силовыесмещения резцов,закрепленныхвинтамив резцедержателях на токарных универсальных станках. В зависимости от моментазатяжки винтов смещения изменялись в диапазоне2 ... 17мкм. На смещениевлияет наличие или отсутствие планки под резцом, при помощи которой выводят вершину резца на линию центров. При наличии прокладки смещенияувеличиваются.Для всех экспериментально исследованных вариантов крепления резцовсиловые смещения определяли и теоретически. Отличие рассчитанных смещений от экспериментальных не превышало5 ...
20 %.В пределах возможныхсил резания максимальные силовые смещения достигалиточные2 ... 815 ... 20мкм, а остамкм. Следовательно, независимо от сил закрепления деталейтехнологических систем, в том числе корпусных деталей и резцов, они смещаются под действием силы резания вследствие собственных и контактныхдеформаций.Контрольные вопросы1. Назовитетиповые элементы упругофрикционной системы и изобразитеих характеристики.2.От чего зависят остаточные смещения беззазорных упругофрикционных систем?3.Что характеризует площадь фигуры, ограниченной характеристикойсиловых смещений?4.Какие силы вызывают последействие (смещение) упругофрикционнойсистемы после полной ее разгрузки?5.В чем заключается принцип удвоения при построении характеристикисиловых смещений упругофрикционной системы?3248.6.Теория и расчет точности станковЧем отличаются характеристики силовых смещений упругофрикционных систем с зависимыми и независимыми элементами трения?7.Почему силы упругости, деформирующие упругофрикционную систему, не тождественны внешним силам?8.Назовите типовые элементы конструкций и изобразите их характеристики силовых смещений.9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
