Введение к работе
Актуальность работы. Основными задачами, стоящими перед маши-
ностроением, является повышение производительности и обеспечение высокого качества изделий при обработке на металлорежущих станках.
Решение этих задач в условиях быстрой сменяемости продукции, значительно повышенных издержек производства должно быть обеспечено созданием современных и надежных технологических процессов и устройств.
Выбор токарной обработки обусловлен тем, что по литературным данным около 70% деталей машиностроения изготавливаются точением, а также тем, что детали типа тел вращения составляют свыше 60% всей номенклатуры заготовок, обрабатываемых резанием на заводах. Кроме того, точность токарной обработки, в большой степени, определяет точность и производительность последующих шлифовальных операций.
Анализ литературных источников показал, что в условиях неполной и быстро меняющейся информации, поступающей в ходе выполнения операций резанием, одним из наиболее эффективных способов повышения точности этих операций является применение различного рода адаптивных систем.
Основной проблемой при их использовании является недостаточная надежность работы, и в большинстве случаев, сложность и малая универсальность.
Указанные недостатки в значительной мере устраняются при использовании механических адаптивных систем (МАС). В связи с этим настоящая работа, посвященная разработке конструкции, расчету и определению эксплуатационных характеристик MAC является актуальной.
Цель работы. Разработка технологичной конструкции MAC, позволяющей управлять упругими перемещениями технологической системы для управления основными параметрами точности токарной обработки — точностью размера, формы, взаимного расположения и, частично, шероховатостью поверхности.
Разработка методик теоретического и экспериментального установления параметров MAC, определение области устойчивого движения при механической обработке с MAC и области производственного использования MAC, исходя из
данных по качеству обработанных деталей.
Методика исследований. Исследование технологической надежности токарных операций по параметрам точности проводилось с использованием математической статистики к теории вероятностей.
Расчет созданной механической адаптивной системы с упругими связями основывался на применении метода сил и завершился составлением системы однородных уравнений, которые решались методом Гаусса на ЭВМ.
Определение параметров расчетной модели технологической системы с MAC выполнялись на базе общепринятых методик исследования динамики станков.
Исследование нелинейных колебаний выполнялось графо-аналитическим методами с использованием фазовой плоскости.
Устойчивость движения колебательных контуров определялась по типу особых точек и по алгебраическому критерию.
Экспериментальная проверка полученных результатов и расчетных данных проводилась в лабораторных и цеховых условиях с применением методов математической статистики.
Расчет коэффициентов корреляции в экспериментальных зависимостях, получение эмпирических моделей производился с применением ЭВМ.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Разработана теория расчета MAC, с целью определения зависимости упругих перемещений вершины режущего инструмента от сил, действующих при токарной обработке, позволяющая оптимизировать конструкцию устройства.
-
Разработана и обоснована математическая модель адаптивного механического устройства в виде системы с одной степенью свободы.
3. Установлены области возбуждения колебаний с учетом нелинейных
характеристик составляющих сил резания.
4. Показана возможность управления шероховатостью в процессе токарной
обработки.
Практическая ценность работы состоит в том, что:
1. Разработано устройство для управления точностью механической обработки
(авторское свидетельство СССР № 1142260, кл. B23Q15/12), позволяющее повышать точность размера, формы, взаимного положения и качество поверхностей при токарной обработке зпготовок особенно при использовании резцов с главным с углом в плане близким к 90".
-
Разработана упрощенная (инженерная) методика определения жесткости (податливости) МАС в зависимости от основных ее параметров.
-
Получены основные характеристики точности и надежности операций механической обработки.
-
Получены рекомендации по выбору параметров обработки с использованием МАС для обеспечения наибольшего повышения точности обработки.
Промышленная реализация работы. Разработанная механическая адаптивная система MAC прошла промышленные испытания и принята к внедрению на АО «Ленполнграфмаш». Аналогичного типа механические адаптивные системы внедрены на заводе «Трлпсмаш», г. Тихвин.
Апробация работы. Диссертация одобрена на научном семинаре кафедры «Технологии машиностроения» СПбГТУ, основные разделы диссертации докладывались на краткосрочных научно-технических семинарах Ленинградского (Санкт-Петербургского) дома научно-технической пропаганды в 1989, 1991 и 1992 годах, на Всесоюзной научно-технической конференции (Курган 1991 г.), на научно-техническом совещании во ВНИИ Полиграфии Москва, 1991 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано девять печатных работ и получено авторское свидетельство.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из четырех разделов, основных выводов и заключения. Содержит 110 страниц текста, 21 таблицу, 57 рисунков, список литературы из 108 наименований.
