Содержание к диссертации
Введение 7
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ С
ЧПУ "ПРИВОД - СУППОРТ"
1.1. Технологическая точность при обработке на станках с ЧПУ 12
1.2. Методы расчета и пути снижения погрешностей обработки деталей 18
1.3. Электромеханический привод подачи и требования предъявляемые к нему 22
1.4. Структура погрешности приводов додач станков с ЧПУ 29
1.5. Роль и влияние подсистемы "направлящие-суилорт" на точность обработки 32
1.6. Расчетные модели механической системы привода как составной части автоматизированной системы управления электроприводом..
1.7. Задачи исследования. Выводы 39
2. СИНТЕЗ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИВОДА ШДАЧЙ ПО СТАТИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ 43
2.1. Обобщенная расчетная схема привода и математическая модель упругою узла цепи привода 43
2.2. Математические модели жесткости подузлов механической системы привода подачи 52
2.2.1. Математические модели жесткости узлов корпуса опоры 2.2.2. Математические модели осевой жесткости опор 55
2.2.3. Математическая модель жесткости ходового винта 61
2.2.4. Математическая модель жесткости передачи "вйнт-ггайка качения"... 62
2.2.5. Математическая модель жесткости стыка "корпус шариковой гайкд-сушюрт" 62
2.3. Математическая модель жесткости узла шарикового винта 65
2.4. Определение зоны нечувствительности при реверсе приводов яодач 79
2.5. Универсальная программа синтеза приводов подач по критерию жесткостшх характеристик 89
2.6. Выводы 104
3. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДСЙСТМЫ "НАПРАВЛЯВДЩ СУШОРТ" СТАНКА 108
3.1. Расчетная модель суппорта и силы действующие при перекосе 108
3.2. Расчетная модель перекоса суппорта с двумя треугольными направляющими 119
3.3. Расчетная модель положения суппорта с учетом контактных деформаций на наклонных направляющих 123
3.3.1. Определение упругих перемещений в направляющих и поворот салазок в плоскостях ХОУ, 102, У02.. 129
3.4. Математическая модель погрешностей обработки с учетом смещения вершины режущего инструмента 13G
3.5. Программа расчета на ЭВМ переориентации суппорта при реверсе 136
3.6. Выводы 138
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ЖЕСТКОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКОЙ СЙСШШ ПРИВОДА ПОДАЧ И ПЕРЕОРИЕНТАЦИИ СУШОНГА ПРИ РЕВЕРСЕ 141
4.1. Методика проведения исследований жесткости привода подачи 141
4.1.1. Определение суммарной жесткости привода 141
4.1.2. Методика поэлементного определения жесткости 146
4.2. Методика проведения исследования переориентации суппорта при реверсе 147
4.3. Экспериментальная установка для определения характеристик жесткости и переориентации суппорта при реверсе 148
4.4. Результаты исследований жесткости привода продольных подач 156
4.5. Результаты исследований перекоса суппорта при реверсе 167
4.6. Выводы 176
ВАЖНЕЙШИЕ ПАРАМЕТРЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕШ ПРИВОДА
ПОДАЧ НА ТОЧНОСТНЫЕ й ДИНАМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЖТРОМЕХАНЙЧЕСКОЙ СИСТШ1 ШШ 178
5.1. Математическая модель электромеханической системы привода 178
5.2. Анализ влияния жесткости механической системы на коэффициент усиления по скорости190
5.3. Влияние параметров механической системы Привода на контурную погрешность обработки 195
5.4. Выводы 200
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЙАШШСКИХ ХАРАК
ТЕРИСТИК СТАНОЧНОЙ СШТЕШ НА ХОЛОСТОМ ХОДУ 202
6.1. Экспериментальная установка для определения динамических характеристик станка..., 204
6.2. Методика проведения исследований 210
6.2.1. Определение собственных частот и форм колебаний основных деталей и узлов суппорта станка 210
6.2.2. Определение форм колебаний узлов и элементов суппортной группы
станка 211
6.2.3. Исследование крутильных колебаний привода подачи и привода главного движения 211
6.2.4. Исследование абсолютных колебаний
узла при резании 212
6.2.5. Исследование относительных колебаний системы "резец-заготовка".. 213
6.3. Определение собственных частот и форм колебаний узлов и элементов суппортной группы станка 213
6.4. Исследование момента холостого хода, крутильных колебаний привода продольной подачи при работе привода главного движения... 223
6.5. Исследование относительных колебаний системы 233
6.6. Исследование абсолютных колебаний при резании 237
6.7. Выводы 244
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 247
ЛИТЕРАТУРА 250
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
В условиях современного развития технике особое значение приобретают вопроси точности. Развитие машиностроения и автоматизация производства связаны с непрерывным повышением требований к точности машин, оборудования, включая ее сохранение под нагрузкой Й во времени, С широким использованием станков с ЧШ на первый план выдвигаются проблемы обеспечения требуемого качества обрабатываемых на них деталях.
Одним из главных факторов, определяющих точность обработки, является работа привода подачи, который выполняет две функции; осуществляет движение формообразования исполнительного органа в соответствии с заданной программой, а также преобразует вращательное движение электродвигателя в поступательное, передавая механическую энергию системе для ее Функционирования. Наиболее широкое применение в приводах подачи отечественных и зарубежных токарных станков с ЧПУ нашли высокомоментнне двигатели постоянного тока.
На ставках с ЧПУ наиболее экономически эффективна обработка деталей сложного контура. Однако при обработке таких профилей возникают условия, опаснне появлением дополнительных погрешностей -это частые реверсы и работа привода додач на малых скоростях В балансе суммарной погрешности обработки погрешности механической системы, возникающие при многократно повторяемом в процессе обработки изменении направления движения суппорта, занимаит существенное место.
При работах на малых подачах резко возрастает неравномерность перемещения исполнительного органа ж повышается шероховатость поверхности обработки.
Точность обработки деталей на станках с ЧПУ определяется двумя группами погрешностей, форйируеюп на ajfm преобразования информации в системе "чертеж - готовая деталь . Б то время, как применение микропроцессорной техники в системе управления в настоящее время позволяет всю информацию обрек батывать в быстродействующем процессоре с обеспечением теоретической точности обработки на станке до ОД мкм, опыт эксплуатации токарных станков с ЧПУ показывает, что недостаточная точность обработки деталей во многом определяется погрешностями механической системы привода, что ведет к увеличению времени изготовления.: деталей за счет применения дополнительного числа операций, а так же к росту стоимости обработки.
Изучение указанных погрешностей обработки позволит наметить пути повышения точности обработки и повышения точности, произвол дительности и надежности современных следящих приводов подачи станков с ЧТО", что является актуальной теоретической и практической задачей.
Целью данной работы является исследование и разработка путей повышения точности обработки деталей яри изготовлении на токарных станках с ЧПУ, за ечет уменьшения погрешностей, вносимых жесткостью технологической системы и суммы погрешностей формы обработанных деталей.
Научной новизной является: установление взаимосвязи между силовыми, геометрическими и динамическими параметрами системы привода подач и точностными характеристиками обрабатываемых деталей, характеристиками взаимодействия контактных и фрикционных -пар и точностными эксплуатационными характеристиками приводов подач станков с ЧПУ; проведение анализа влияния различных параметров привода подач на величину зоны нечувствительности при реверсе й качество обработки.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие !задачи исследования:
1. Разработать расчетную модель механической системы привода подачи и исследовать влияние ее параметров на показатели ТОЧНОСТИ обработки.
2. Решить задачу анализа и синтеза по критерию жесткости механической системы привода подачи.
3. Изучить закономерности поведения суппорта в пространстве и его влияние на изменение положения вершины режущего инструмента. .
4. Создать экспериментальную установку для исследования влияния жесткости механической системи привода станка,, переориентации суппорта при реверсе, амплитуд абсолютных, относительных и крутильных колебаний системы "привод подачи" , "инструмент-деталь" на холостом ходу и при резании на точность обработки.
5. Создать инженерную методику и программы расчета на персональных ЭМ для проектирования дриводов подач станков с ЧПУ повышенной точности и разработать мероприятия, направленные на повышение точности обработки.
