Введение к работе
Актуальность работы. XXI век н третье тысячелетне ознаменовались качественным скачком в производстве, стали отсчетом по праву новых высоких технолопш н поэтому наибольших успехов достигает та страна, где все большее применение находят достижения науки и техники.
Несмотря на то, что в области металлообработки при изготовлении различной техники значительная доля трудозатрат приходится на разработку и изготовление технологической оснастки (ТО). Объективно складывается такая ситуация, когда при непрерывном совершенствовании структуры станков в целом их зажимные механизмы и инструментально-технологическое оснащение сильно отстают, подолгу сохраняя традиционное (порой вековое) исполнение.
Разработка эксцентриковых ИЗП вместо распространенных цанговых патронов с набором (комплектом) цанг при обеспечении точности зажима позволяет сократить вспомогательное время на смену цанг, снизить расход дефицитного материала.
Процесс проектирования эксцентриковых ИЗП требует новых методологических подходов, современных методов синтеза и эффективных математических моделей и аналогов.
Появившиеся в последнее время эксцентриковые сверлильно-фрезерные (ЭСФП) патроны, где в качестве зажимного элемента используется эксцентриковый кулачок с конической поверхностью, до сих пор теоретически и экспериментально не исследованы и для них отсутствует методика проектирования и расчёта силовых, точностных и жёсткостных характеристик.
Поэтому исследования в этом направлешш являются актуальными. Связь работы с научными программами, планами, темами. Исследования, приведенные в диссертации, непосредственно связаны с научным направлением кафедры технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов Российского университета дружбы народов
Целью работы является исследование работы инструментальных эксцентриковых зажимных сверлильно-фрезерных патронов, с расширенным диапазоном диаметров зажимаемых инструментов с цилиндрическим хвостовиком, на основе определения влияния их работы на повышение точности и качества обработки.
Задачи исследования:
-выполнить синтез схем и конструкции инструментальных зажимных патронов (ИЗП);
-выполнить теоретические исследования характеристик существующих эксцентриковых инструментальных зажимных патронов (ЭИЗП) и предложить их модификацию с целью повышения точности и качества обработки;
- выполнить статические исследования ЭСФП;
-выполнить исследования напряженно-деформированного состояния
компьютерной модели ЭСФП и влияния частоты вращения на силу зажима инструмента с использованием пакета специатьных компьютерных программ;
-провести лабораторные исследования точности и качества фрезерования и сверления с использованием ЭСФП на металлорежущих станках;
- разработать рекомендации по применению ЭИЗП.
Методы исследования. Работа выполнена на основе фундаментальных положений теории резания металлов, законов физики с применением математической обработки экспериментальных данных. При поиске новых структур, схем и конструкций использован метод морфологического анализа и многокритериальный подход при выборе лучших вариантов методом расстановки приоритета. Решение поставленных задач осуществлялось проведением теоретических и экспериментальных исследований, разработкой технологических решений, компьютерным моделированием с использованием метода конечных элементов и практическим применением полученных результатов.
Экспериментальные исследования проводились с использованием специально разработанных и изготовленных опытных образцов эксцентриковых ИЗП в лабораторных и производственных условиях. При обработке экспериментальных данных использовались методы математической статистики.
Научная новизна полученных результатов:
- впервые разработаны теоретические основы расчёта и принципы
проектирования широкоднапазонных ИЗП с эксцентриковыми кулачками,
содержащими в одной детатн клиновой и рычажный передаточно-усилительные
звенья;
- впервые выведены аналитические зависимости для определения силовых
характеристик эксцентриковых ИЗП с различным количеством кинематических
цепей;
- предложен системно-морфологический подход при синтезе схем И
конструкций ИЗП на уровне изобретений и полезных моделей;
впервые установлено влияние угловых размеров конической поверхности эксцентриковых кулачков и втулки на силовые характеристики эксцентриковых свердлпльно-фрезерных патронов (ЭСФП);
впервые установлено влияние отклонения угловых размеров конической поверхности эксцентриковых кулачков и втулки на силовые характеристики эксцентриковых свердлпльно-фрезерных патронов (ЭСФП);
показано, что центробежная сила в пределах всего диапазона работы ЭСФП с максимальным диаметром инструмента до 10 мм не оказывает существенное влияние на силу зажима при частотах вращения до 12 000 мин", что позволяет отнести такие патроны к высокоскоростным и широкодиапазонным.
Практическое значение полученных результатов:
- разработаны практические рекомендации по повышению силовых
характеристик эксцентриковых ИЗП и их стабилизации в пределах всего рабочего
диапазона;
- разработан и защищен патентом Украины № 16047 на полезную модель ЭСФП
с дополнительным усилением в віще конического эксцентрика;
-Основные результаты работы переделаны для внедрения на ряд машиностроительных предприяпш. Результаты работы внедрены в учебных процессах: кафедры «Технолопш машиностроения металлорежущих станков и инструментов» инженерного факультета РУДН при чтении дисциплины «Режущий инструмент, кафедры «Конструирования станков и машин» НТУУ «Киевского политехнического института» при чтенші дисциплины «Станки с ЧПУ и станочные
комплексы» и кафедры "Компьютерное проектирование станков и машин" Тернопольского государственного технического университета имени Ивана Пулюя при чтении дисциплины «Станки с ЧПУ и станочные комплексы», "Целевые механизмы станков-автоматов и станков с ЧПУ", "Основы технического творчества".
Апробация результатов диссертации. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных конференциях:
-UNITECH '05 (2005г., г. Габрово, Болгария)
UNITECH '06 (2006 г., г. Габрово, Болгария)
"Промышленная гидравлика и пневматика" (2006 г., г. Винница Украина),
-II конференция "Машины, технологии, материалы - инновации для индустрии (МТМ '07)" (2007 г.. г. София, Болгария).
Международная научно-практическая конференция International Scientific and Practical Conference «Инженерные системы - 2010» 2010г, Москва.
Международная научно-практическая конференция International Scientific and Practical Conference «Инженерные системы - 2011» , Москва.
Публикации. Основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в 11 статьях, 4 из которых - в изданиях, входящих в перечень рекомендованных ВАК, 1 патент Украины на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит нз введения, четырех глав, основных выводов, практических рекомендаций, списка использований литературы из 215 наименований и приложения. Полный объем днссертаціш составляет 161 страниц машинописного текста, включающего 98 рисунков, 19 таблиц.
