Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель работы и задачи исследования 9
1.1. Обзор и анализ конструкций профильных соединений 9
1.2. Кривые, ограничивающие сечения НЦП 17
1.3. Существующие методы и технологические средства, применяемые при обработке НЦП 19
1.3.1. Обработка методом копирования 20
1.3.2. Обработка методом обката 22
1.3.3. Обработка методом касания 24
1.3.4. Обработка методом следа 29
1.4. Теоретические и экспериментальные исследования процесса обработки НЦП 37
1.5. Основные проблемы формообразования НЦП 44
1.6. Выводы 45
1.7. Цель работы и задачи исследований 45
2. Математическое моделирование взаимодействия элементов технологической системы в процессе формообразования НЦП 47
2.1, Анализ особенностей процессов обработки НЦП 47
2.2. Математическое моделирование процессов обработки НЦП и элементов технологического оснащения 48
2.2.1. Изучение статической модели образования внутренней НЦП в виде ЭТР 49
2.2.2. Кинематика формообразования ЭТР 60
2.2.3. Анализ инерционных сил, возникающих при формообразовании НЦП 68
2.2.4. Исследование методов компенсации инерционных сил ударного характера. 75
2.3. Выводы 81
3. Проектирование элементов технологического оснащения операций обработки НЦП 83
3.1. Общие принципы проектирования технологической оснастки 83
3.2. Технологическое оснащение операций обработки НЦП деталей профильных соединений в виде ЭТР 84
3.2.1. Инструмент для обработки отверстий 84
3.2.1.1. Двухлезвийный зенкер 84
3.2.1.2. Приспособление для профилирования зенкера 88
3.2.3. Инструмент для чистовых и отделочных операций обработки внутренних НЦП 91
3.2.3.1. Хон 92
3.2.3.2. Раскатка 93
3.2.4. Направление инструмента при обработке
внутренних НЦП 95
3.2.5. Механизм переменного вращательного движения 98
3.2.6. Приспособление для шлифования НЦП в виде ЭТР 102
3.3. Технологическое оснащение и принципы проведения операции контроля НЦП 112
3.4. Выводы 115
4 Экспериментальные исследования процессов обработки НЦПв виде ЭТР 116
4.1. Проверка адекватности математических моделей реальным процессам формообразования НЦП в виде ЭТР 117
4.1.1. Экспериментальное подтверждение статической модели... 117
4.2.1. Исследование кинематики формообразования ЭТР 121
4.2.2. Исследование влияния динамических факторов на процесс обработки НЦП 125
4.2.4. Экспериментальные исследования механизма переменного вращательного движения 129
4.2.5. Оценка параметров точности НЦП 134
4.2.5.1. Схема и алгоритм контроля НЦП 135
4.3. Выводы 140
5. Практическое применение и оценка эффективности методов обработки ЭТР 141
5.1. Методика проектирования операции изготовления НЦП... 141
5.1.1. Ввод исходных данных о геометрических параметрах НЦП в виде ЭТР 142
5.1.2. Определение параметров операций обработки наружных и внутренних ЭТР 146
5.1.2.1. Параметры операций обработки наружных НЦП в виде ЭТР 146
5.1.2.2. Параметры операций обработки внутренних НЦП в виде ЭТР . 153
5.2. Применение результатов исследований в производстве 158
5.3. Оценка эффективности принятых методов формообразования 161
5.3 Л. Расчет трудоемкости процесса обработки внутренних НЦП на фрезерных станках с ЧПУ 162
5.3.2. Получение НЦП плавающим двухлезвийным зенкером... 166
5.4. Использование результатов работы в учебном процессе... 169
5.5. Выводы 170
Основные выводы и результаты работы 171
Литература
- Существующие методы и технологические средства, применяемые при обработке НЦП
- Математическое моделирование процессов обработки НЦП и элементов технологического оснащения
- Технологическое оснащение операций обработки НЦП деталей профильных соединений в виде ЭТР
- Исследование влияния динамических факторов на процесс обработки НЦП
Введение к работе
В условиях жесткой конкуренции перед отечественными производителями все острее поднимаются вопросы повышения технического уровня, качества и конкурентоспособности выпускаемых изделий.
Одним из путей решения поставленных задач является использование новых прогрессивных конструкций деталей машин, позволяющих, по сравнению с традиционными, значительно снизить расход металла, энергии, а также разработка рациональных процессов их формообразования.
Примером подобных конструкций являются механизмы, содержащие исполнительные некруглые цилиндрические поверхности (НЦП). К таким механизмам относятся, например, профильные моментопередающие соединения (далее соединения). Доказано, что данная конструкция с тремя осями симметрии имеет несомненные эксплуатационные преимущества по сравнению с используемыми шпоночными и шлицевыми соединениями. Так, например, соединения с НЦП имеют большую несущую способность, бесшумность работы за счет самоцентрирования под нагрузкой и т.п.
Задание производящей линии при изготовлении известных кривых НЦП профильных соединений требует специальных станков, формообразующие движения в которых реализуются с помощью механизмов построителей. Данные станки не выпускаются отечественной промышленностью. Применение подобного оборудования эффективно лишь для массового и крупносерийного производства. В условиях серийного производства дорогое и высокопроизводительное оборудование будет простаивать, кроме того, оно существенно увеличивает себестоимость деталей с НЦП и его использование будет экономически нецелесообразным. Обработка НЦП на станках с ЧПУ осуществляется в основном контурным фрезерованием. Данный метод характеризуется низкой производительностью и может быть использован только для обработки внутренних НЦП. Обработка НЦП шеек валов на станках с ЧПУ токарного типа практически не может быть осуществлена из-за высокой инерционности их поперечных суппортов. Для условий серийного и мелкосерийного производства, характерного для большей части машиностроительных предприятий, наиболее целесообразно применение универсального оборудования общемашино- строительного назначения, на котором можно было бы обрабатывать и НЦП. Проведенные предварительные исследования показали, что известные методы обработки НЦП профильных соединений малоэффективны и не удовлетворяют запросам серийного производства.
В диссертации рассматривались посвященные резанию и формообразованию мерными инструментами работы Н.Н. Зорева, А,Н. Резникова, A.M. Ро-зенберга, СИ. Лаптева, М.И. Юликова, И.Л. Мирнова, С.Г. Лакирева и других авторов. Ими были проработаны вопросы расчета сил резания, разработки режущих инструментов и оптимизации их геометрических параметров. Однако до настоящего времени не исследовались особенности формообразования НЦП, поэтому в полученных ими расчетных зависимостях не учтена специфика такой обработки, В частности, на процесс резания при получении НЦП оказывают влияние изменяющиеся по величине силы резания и инерционные силы, в том числе и ударного характера, возникающие при сложном относительном движении инструмента и заготовки. Данные явления приводят к интенсивным вибрациям, износу режущего инструмента и изменению формы производящей линии,получаемой НЦП,
Более узкими вопросами совершенствования методов обработки, а именно, обработкой НЦП профильных соединений занимались Л.С. Борович, А,И. Тимченко, В.М. Синкевич и др. Однако в данных работах не рассматривалась возможность получения НЦП на универсальных станках без их модернизации. Кроме того, не исчерпаны вопросы влияния инерционных сил на процесс формообразования и не изучены возможности их компенсации.
В качестве производящей линии НЦП, как показал анализ литературы, могут быть использованы различные замкнутые кривые: гипо- и перитрохои-ды, РК-профиль, синусоиды. Сравнение геометрии и прочностных характеристик различных НЦП с тремя осями симметрии в работах Л. С. Боровича показало незначительность расхождений исследуемых параметров. Поэтому форма НЦП должна обеспечивать не только хорошие эксплуатационные характеристики соединения, но и возможность его получения простыми технологическими методами.
Технологическое обеспечение производства НЦП необходимо рассматривать в комплексе с контролем, который является сложной задачей. Контроль осуществляется либо калибрами и шаблонами, не дающими объективной информации о параметрах точности сложного профиля, либо с использованием дорогих и громоздких координатно-измерительных машин, применение которых не всегда является экономически оправданным.
Выбор и утверждение настоящей темы диссертационной работы объясняется высокой трудоемкостью, отсутствием надежных и производительных методов формообразования НЦП деталей профильных соединений, прежде всего для условий серийного производства.
Таким образом, актуальной задачей машиностроения является поиск и исследование новых высокоэффективных методов формообразования НЦП и создание элементов технологического оснащения для их изготовления в условиях серийного производства.
Научная новизна. Доказана целесообразность выбора методов обработки и формы производящей линии на основе сопоставления моментов сил резания при получении внутренних НЦП профильных соединений. Показана возможность и эффективность формообразования эквидистант «треугольника Рело» (ЭТР) путем касания этих профилей в отдельных точках (линиях) с точками (линиями) их простейших огибающих. Установлены основные закономерности, определяющие изменение формы производящей линии НЦП при взаимодействии элементов инструмента, заготовки и приспособления в процессе получения ЭТР. Разработаны математические модели формообразования ЭТР, учитывающие кинематику, статику и динамику процесса обработки. Теоретически обоснована возможность компенсации инерционных сил ударного характера путем закономерного изменения угловой скорости относительного вращения инструмента и заготовки.
Практическая ценность
Предложена методика проектирования элементов технологического оснащения, необходимая для обработки НЦП деталей профильных соединений на универсальных станках.
Разработан комплекс технологической оснастки, включающий приспособления и инструменты и обеспечивающий получение производящей линии при взаимодействии ЭТР с ее огибающими семейства линий.
3. Разработана методика и алгоритм проведения размерного контроля НЦП с использованием персонального компьютера (ПК).
4, Даны рекомендации по подбору и проектированию новых форм НЦП профильных соединений в виде ЭТР.
На защиту выносятся результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса формообразования НЦП с сечением в виде ЭТР: теоретические положения по определению моментов сил резания при формообразовании внутренних НЦП; результаты исследования по определению взаимодействия НЦП в виде ЭТР с их простейшими огибающими семейства линий; инженерная методика построения операций обработки НЦП в виде ЭТР; новые методы компенсации инерционных сил ударного характера, возникающих при обработке ЭТР; новые виды технологической оснастки, позволяющие вести обработку НЦП на универсальных станках.
Существующие методы и технологические средства, применяемые при обработке НЦП
«Геометрические поверхности представляют собой совокупность последовательных положений (следов) одной производящей линии, называемой образующей, движущейся по другой производящей линии, называемой направляющей» [75]. При обработке НЦП воспроизведение образующей производящей линии не представляет трудностей, так как это прямая, которая воспроизводится направляющими станка. Наибольшие затруднения вызывает воспроизведение направляющей линии, которая не описывается ни прямой, ни единой окружностью. Производящие линии реальных поверхностей создаются при помощи вспомогательных элементов, каковыми могут быть материальные линии и точки. Рассмотрим возможные методы образования геометрических линий. Если вспомогательный элемент представляет собой материальную линию, то образовать геометрическую линию можно двумя методами. Во-первых, методом копирования, когда форма и протяженность вспомогательной материальной линии одинакова с формой и протяженностью образуемой линии. Последняя получается как копия материальной линии. В этом случае образование линии происходит без движения формообразования.
Во-вторых, методом обката, когда форма и протяженность материальной линии не одинаковы с формой и протяженностью образуемой линии. Образуемая линия получается как огибающая последовательных положений, занимаемых вспомогательным элементом при огибании им образуемой линии. Этот метод требует одного движения формообразования — движения качения.
Вспомогательным элементом может быть и материальная точка. Образовать геометрическую линию материальной точкой возможно только двумя ме тодами. При движении материальная точка будет оставлять след, являющийся образуемой линией. В этом случае линия образуется методом следа.
Материальной точкой можно получить линию и другим методом, когда образуемая линия является касательной к ряду дополнительных геометрических линий (прямых и окружностей, создаваемых материальной точкой). Этот метод называется методом касания,
. Обработка методом копирования
Обработка профильных соединений по методу копирования состоит в том, что формообразующая кромка инструмента соответствует форме и размерам направляющей производящей линии обработанной НЦП заготовки. Станок обеспечивает простейшее поступательное прямолинейное перемещение инструмента. Метод копирования положен в основу операций прошивки отверстий на прессах, электрофизикохимических методов обработки, протягивания [75].
Для обработки сквозных и глухих внутренних НЦП применяют операцию прошивки на прессах посредством пластической деформации (рис. 1.9а) [37, 144]. Эта операция характеризуется высокой производительностью, но горячая штамповка при большой стойкости инструмента не дает высокой точности обработки, а при холодной штамповке низка стойкость инструмента. Этот метод применяется обычно в условиях крупносерийного производства для предварительной обработки НЦП.
Реализация метода копирования; а) прошивка на прессах; б) протягивание Протягивание (см. рис, 1.96) применяется для обработки как внутренних, так и наружных НЦП [1, 2, 3], но чаще для обработки отверстий. Протягивание является одним из самых производительных методов обработки [18, 22, 126].
Недостатком метода является большая трудоемкость изготовления сложного инструмента. Кроме того, при протягивании могут обрабатываться только сквозные отверстия. Этот метод обычно применяется в условиях крупносерийного и массового производства
Электроэрозионные, электрохимические, ультразвуковые и лучевые методы при обработке отверстий применяются ограниченно. Это связано с тем, что немеханические методы имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих их широкое применение для обработки НЦП.
Электроэрозионные методы [56, 18, 100, 128] при обработке отверстий уступают в производительности сверлению в 20... 100 раз, а их энергоемкость в 25...40 раз выше энергоемкости механических методов обработки. Износ электродов при обработке малоразмерных внутренних НЦП составляет 80...140% от веса удаляемого материала, а в отверстии образуется дефектный слой высокой твердости, удаление которого затруднительно.
Электрохимическая обработка [40, 56, 100, 111, 141] не эффективна, ее производительность в десятки раз ниже, а энергоемкость в 80... 100 раз выше, чем процесса сверления. Воздействие на поверхность детали водных растворов солей, кислот или щелочей, применяемых в качестве электролита, вызывает их ускоренную коррозию.
Применение ультразвуковых методов [24, 27, 107] для обработки пластичных материалов малоэффективно, даже обработка деталей в абразивосо-держащем электролите по производительности и энергоемкости в десятки раз уступает процессу механической обработки.
Лучевые методы обработки [55, 62, 127] высокопроизводительны, но и они имеют ряд недостатков. Оборудование для лучевой обработки отличается высокой сложностью и стоимостью, сложно в наладке и эксплуатации, а энергоемкость обработки при обработке внутренних НЦП в 10... 15 раз выше, чем при сверлении.
Математическое моделирование процессов обработки НЦП и элементов технологического оснащения
Вопрос выбора рациональных методов обработки НЦП и пригодной формы их поперечного сечения в деталях соединений должен решаться комплексным подходом. Именно из-за сложных формообразующих движений возникают специфические динамические и статические явления при резании НЦП. Поэтому моделирование процессов обработки НЦП должно затрагивать не только рассмотрение законов формообразующих движений и их описание, но и исследование силовой картины, анализ и оценку динамических составляющих процесса формообразования. При этом необходимо обосновать и предложить рациональные параметры обработки НЦП на металлорежущем оборудовании и дать рекомендации по проектированию элементов технологического оснащения, исключающих или уменьшающих негативное воздействие специфических явлений, возникающих при формообразовании НЦП деталей соединений
Как было замечено (см. гл. 1), процесс врезания мерным двухлезвийным инструментом при растачивании отверстий сопровождается появлением огранки, как правило, с тремя осями симметрии. Данный процесс наблюдается в технологических системах малой жесткости, допускающих смещения оси режущего инструмента во время обработки. Эти явления, как показали проведенные исследования, носят закономерный характер и подтверждают принцип наименьшего принуждения — принцип Гаусса [74].
Для оценки силовой картины возникающих крутящих моментов Мкр в предложенной схеме резания можно воспользоваться моделью Виноградова [29]: дМкр = л/2тф -S2 pcos(45 -Ф іпФ р, где Тф — сопротивление сдвигу; S2 — величина подачи, приходящаяся на одно перо мерного инструмента; р — радиус-вектор, определяющий точку режущей кромки при исследовании; Ф — угол сдвига. Взяв интеграл в пределах от г о до R, получим величину крутящего момента Мкрі на одной режущей кромке; М != f&T0$z-p\cos(45-0\sm(p\dp, (2.1) го где Го — радиус предварительно обработанного круглого отверстия; Rc — радиус растачиваемого отверстия (рис. 2.1). Произведение постоянных известных величин 4іТф S2 в уравнении (2.1) обозначим буквой W. Тогда уравнение (2.1), с учетом дополнительных преобразований будет иметь следующий вид: MKp=w-q Jp3p, r0 где w = А/2Тф Sz — распределенная сила; q - cosf 45 -Ф у$ тФ посто янная. Рис. 2.1. Режущая кромка зенкера Крутящий момент от двух режущих кромок (2.2) r0 r0 где c qw — постоянная. Решив уравнение (2.2), получим Л,. Л, кр Л о о После преобразования получим 1кр где Сі(Д; -?"о) и Сг( с 7) — приведенная сила соответственно на первой и второй режущей кромке; — — плечо L приложенной приведенной силы (точка А) (см. рис. 2.1). Таким образом, MKp=Pti-Ll +Pz2 L2, (2.3) где Pz\, P& — тангенциальные силы резания, приложенные соответственно к первой и второй режущей кромке, [Р2 =CQ {], с0 — обобщающий коэффициент, рассчитываемый по известной формуле из справочника [126]: с0 CpSykp\cp — постоянная; S— подача;у — показатель степени; кр — поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания; / — глубина резания; L\,Li — плечи соответственно сил Pz\ и Pzi, Определим крутящий момент на зенкере Мщ, от сил резания при растачивании отверстий двухлезвииным инструментом при плавающем его закреплении в зависимости от смещения мгновенной оси поворота зенкера на некоторую величину z. Для этого определим глубину резания / и плечо L приложения силы Р2(рис. 2.2)1 D-d D-d -{D-d)-z -{D d)+z ь=2 + / L2=2 1 2 2 2 Подставив полученные зависимости в уравнение 2,3, получим: (DC0(DC0-d) мкр=с0 (2.4) где Dcp — средний диаметр обрабатываемой НЦП; d — диаметр предварительно обработанного круглого отверстия; z — величина смещения мгновенной оси поворота зенкера относительно оси предварительно обработанного отверстия (см. рис. 2,2).
При плавающем закреплении инструмента ось его поворота может располагаться в любой точке. Однако для осуществления процесса резания двумя лезвиями эта область ограничивается отрезком, соединяющим вершины режущих лезвий зенкера, так как только здесь обеспечиваются нормальные условия врезания зубьев. зенкер мгновенная ось поборота зенкера
Для определения экстремума (минимального значения Мкр) зависимости (2,4) решим уравнение Л/ = 2ср у — с„ d = 0. Как показали расчеты, крутящий момент от сил резания Р2\ и Pzi будет минимален при расположении мгновенной оси поворота зенкера на пересечении режущей кромки с контуром предварительно обработанного круглого отверстия, т.е. при z=d/2. Это условие можно подтвердить, подсчитав крутящий момент по зависимости (2.4), как при зенкерований отверстий круглой цилиндрической формы, исключив параметр z (z=0), так и отверстий некруглой формы, приняв значение Z, равное z—d/2. Значения моментов при обработке НЦП будут меньше моментов резания круглых цилиндрических поверхностей на величину zT—zd.
Технологическое оснащение операций обработки НЦП деталей профильных соединений в виде ЭТР
Как было показано в теоретических исследованиях, для формирования внутренних НЦП может быть использован двухлезвийный зенкер, режущие кромки которого расположены оппозитно. При этом режущая часть инструмента должна лежать в пределах внутренней огибающей готовой детали, сечение которой ограничено НЦП в виде ЭТР (рис. 3.1), а формообразующие точки режущей кромки должны лежать на этой огибающей на пересечении с большей ее осью симметрии.
Калибрующая часть зенкера в сечении, перпендикулярном его оси, должна точно соответствовать по форме и размерам внутренней огибающей получаемой поверхности для возможности направления инструмента по кондуктору.
Таким образом, при проектировании зенкера для обработки внутренних НЦП в виде ЭТР необходимо выполнение следующих условий:
1, Поперечное сечение калибрующей части зенкера должно соответство вать, а режущей — лежать в пределах внутренней огибающей семейства линий НЦП в виде ЭТР (рис. 3.2);
2. Размер инструмента DUi определяющий расстояние между вершинами режущих кромок Du=Dcp R+r.
3. Для исключения влияния радиальных сил на процесс резания необходимо, чтобы главный угол в плане 2 р=180 (в этом случае радиальные силы равны нулю) [50, 71],
Приняв во внимание вышеуказанные требования, был разработан двух-лезвийный зенкер для обработки внутренней ЭТР на средний диаметр Dcp= 56 мм (рис. 3.3). Для упрощения конструкции зенкера, снижения трудоемкости и себестоимости изготовления инструмента, его направляющая часть может быть профилирована только малыми радиусами г (рис. 3.3 II вариант). Получение стабильной формы ЭТР в этом случае будет обеспечиваться голо-номными связями, накладываемыми на режущий инструмент со стороны кондукторного узла.
Для обеспечения обработки внутренних НЦП в виде ЭТР необходимо, чтобы предварительно обработанное отверстие по диаметру совпадало с описанной окружностью треугольника, вершинами которого являются центры радиусов окружностей, ограничивающих сечение некруглой поверхности, В этом случае при повороте инструмента на 60 от оси симметрии условия резания на противолежащих режущих кромках в момент смены мгновенной оси поворота будут равны: t\ = h = г (рис. 3.4). Положение зенкера показано отрезком, соединяющим две вершинные точки инструмента. Размер рабочей и калибрующей частей инструмента в поперечном сечении между противолежащими режущими кромками равен Du.
Для осуществления предложенного метода обработки внутренней НЦП необходимо, чтобы поперечное сечение базирующей части инструмента совпадало по форме и размерам с геометрическими параметрами внутренней огибающей семейства линий ЭТР,
Для профилирования инструмента были определены геометрические параметры его сечения, при выполнении которых обеспечивается реализация предложенного метода. При изготовлении калибрующей части инструмента необходимо выполнение сечения, состоящего из четырех сопряженных дуг окружностей радиусов R и г (см. рис. 3.2). Минимальная величина сечения А режущей части инструмента ограничивается точками сопряжения дуг большого R и малого радиусов г и равна величине малого радиуса г (рис. 3.5)Многогранник 1 устанавливается на мерную пластину 3 (или комплект мерных пластин), которая предварительно установлена в пазу вала 4, Толщина пластины 3 равна величине необходимого смещения оси инструмента 2. Сверху многогранник 1 закрепляется планкой 5 при помощи винта 6. Вал 4 закреплен во втулках 7, 8, которые установлены в подшипниках 9, 10, обеспечивающих вращение вала 4 вокруг оси поворота. Подшипники 9, 10 заневолены в расточке корпуса 11. С боков корпус 11 закрыт крышками 12, 13. Поворот вала 4 осуществляется посредством рукоятки, совмещенной с делительным диском 14.
Приспособление работает следующим образом. Обрабатываемый инструмент 2 устанавливается в приспособление, предварительно настроенное на выполнение радиуса R. Для этого подбором мерных пластин 3 набирают величину Нц. Так как ось инструмента смещается на величину hg, поворот осуществляется относительно точки, соответствующей центру обрабатываемого радиуса R, Таким образом, первоначально обрабатывается один радиус R. Затем производится обработка второго оппозитно расположенного одноименного радиуса R путем перестановки многогранника 1 на угол, равный 180, В дальнейшем происходит открепление многогранника 1, подбор мерных пластин 3 на величину смещения hr и установка многогранника 1 в приспособление на угол 90 относительно последнего рабочего положения. Величина обработки, как и в первом случае, ограничивается углом в 60, в крайних точках которого и осуществляется сопряжение радиусов йил Настройка инструмента 2 и поворот на фиксированный угол осуществляется посредством делительного диска 14. Обработка второго радиуса г производится путем перестановки многогранника 1 на угол, равный 180.
Таким образом, предложенное устройство позволяет вести формообразование рабочей части режущего инструмента, поперечное сечение которого соответствует форме и размерам внутренней огибающей семейства линий ЭТР.
Исследование влияния динамических факторов на процесс обработки НЦП
Как показали результаты экспериментов (см. табл. 4.2), при использовании трения скольжения в копирной системе погрешность формы ЭТР в значительной степени будет определяться гарантированным зазором 8 в направляющих.
Износ трущихся поверхностей в процессе работы приспособления увеличивает зазор и еще сильнее оказывает негативное воздействие на форму получаемой НЦП. Периодическая настройка приспособления требует высокой квалификации рабочего и повышает трудоемкость операции.
Использование трения качения (второй вариант) не требует поднастрой-ки приспособления в процессе эксплуатации, что совместно с повышенной точностью получаемых НЦП, по сравнению с первым вариантом подтверждает целесообразность принятых решений. Кинематическая погрешность обработки НЦП в данном случае сведена к минимуму за счет использования трения качения копирной системы. Как показали проведенные эксперименты, погрешность формы ЭТР при обработке наружных поверхностей во втором варианте не превышала 7 квалитета точности, что удовлетворяет потребностям большей части машиностроения.
Таким образом, обоснована и доказана целесообразность применения в копирных системах направляющих качения, использование которых значительно повышает точность формообразования, исключая влияние зазоров на воспроизведение НЦП. Доказано, что использование в качестве наружной оги бающей семейства линий ЭТР, несопряженных дуг окружностей радиуса R, не оказывает влияние на характер траектории формообразующего движения ко-пирной системы и на геометрические параметры получаемой НЦП.
Обработка НЦП всегда сопровождается значительными инерционными нагрузками на технологическую систему в виду сложной относительной траектории движения инструмента и заготовки, которые оказывают негативное воздействие на формирование производящей линии получаемой НЦП.
Для оценки степени влияния динамики процесса формообразования на точность производящей линии была проведена серия экспериментов как для обработки наружных, так и внутренних НЦП. Обработка наружной НЦП в виде ЭТР проводилась на универсальном заточном станке MAJEVICA 40LN шлифовальным кругом диаметром D=200 мм (рис. 4.6).
Задание производящей линии НЦП осуществлялось путем взаимодействия ЭТР и его наружной огибающей по предложенной схеме (см. рис. 3.16). Геометрические параметры получаемой поверхности: Оср=56мм, Z)c//e 32. Обрабатываемый материал — сталь 40Х.
Рекомендуемая круговая подача заготовки при шлифовании ЭТР была существенно занижена ввиду значительных вибраций всех элементов технологической системы. Реальная частота вращения заготовки п3, при которой начинали наблюдаться видимые дефекты на обработанной НЦП, не превышала «3=50 об/мин.
Обработанная по предложенному методу партия деталей подверглась измерениям, по средним результатам которых был построен график зависимости радиус-вектора сечения ЭТР от угла ее поворота (рис. 4.7а),
Контур полученной НЦП имеет участки закономерных погрешностей формы, связанные с изменением траектории формообразующего движения заготовки. Быстрая смена направления движения приводит к интенсивным вибрациям и упругим деформациям элементов приспособления и станка (рис. 4.8). Величина погрешности формы Л в данном случае определяется частотой вращения заготовки п3і от которой и зависит энергия удара. Путем уменьшения скорости резания погрешность Л может быть сведена к допустимой величине, определяемой требованиями чертежа (табл. 4.3). Однако, данное мероприятие в десятки раз снижает производительность процесса, что делает его не эффективным и малопригодным для производственных условий. Кроме того, снижение частоты вращения заготовки не устраняет источник образования динамической погрешности, а лишь уменьшает ее воздействие.
Для того, чтобы подтвердить, что полученная погрешность формы НЦП имеет динамический характер, в процессе экспериментов изменялось направление вращения заготовки. Замеры полученной партии деталей (рис. 4.76) показали, что погрешность формы располагалась зеркально по отношению к предыдущей партии обработанных НЦП (см, рис. 4.7а). Таким образом, подтверждена зависимость направления чередования закономерных изменений формы производящей линии ЭТР от направления вектора скорости вращения заготовки
