Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Баланич Александр Михайлович

Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания
<
Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Баланич Александр Михайлович. Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания : на примере станков токарной группы : диссертация ... кандидата технических наук : 05.03.01. - Москва, 1992. - 226 с. РГБ ОД,

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы. цель и задачи исследования 8

1.1. Роль процесса приработки в обеспечении точности станка 8

1.2 Методы оценки точностной надежности металлорежущих станков 15

1.3 Проблемма прогнозирования параметрической надежности 22

1.4 Постановка задачи исследования и содержание научных идей диссертации 2 5

Глава 2. Методика прогнозирования изменения точности станка на основе имитационного моделирования процесса изнашивания направляющих с учетом их макроприработки 28

2. і Основные положения методики 28

2.2 Моделирование контактного взаимодействия в направляющих с учетом их взаимного отклонения от прямолинейности 3 3

2.2.1 Теоретические основы разработки математической модели процесса контактирования поверхностей з 5

2.2.2 Алгоритм решения математической модели контактного взаимодействия направляющих с учетом их топографии 4 з

2.2.3 Сопоставление результатов моделирования с расчетами по известным методикам 4 8

2.3 Моделирование процесса изнашивания направляющих с учетом их отклонения от формы 54

2.3.1 Теоретические основы методики расчета Формы изношеной поверхности 51

2.3.2 Алгоритм решения математической модели процесса изнашивания направляющих 60

2.4 Моделирование изменения траектории подвижного рабочего органа станка при износе направляющих 68

2.4.1 Теоретические основы моделирования изменения траектории движения суппорта токарных станков 68

2.4.2 Моделирование изменения траектории движения суппорта с учетом отклонения от прямолинейности направляющих 71

2.5 Методика формирования базы исходных данных 75

2.5.1 Общие положения о Формировании базы исходных данных 7 5

2.5.2 Сбор данных о деталях, обрабатываемых на исследуемых станках 78

2.5.3 Методика расчета сил резания для банка входныхданных... 81

2.5.4 Сбор данных о параметрах конструкции и условиях изготовления исследуемых станков 8 3

2.5.5 Методика подготовки исходных данных для хранения В ЭВМ.. 85

2.5.6 Разработка программ выработки ЭВМ случайных численных значений характеристик процесса изнашивания направляющих, распределенных в соответствии с гистограммами присущим рельным условиям заводской эксплуатации токарных станков 88

2.5.7 Способы задания Формы направляющих скольжения с учетом их топографии 8 9

2.6 Методика прогнозирования потери точности станка вследствие изнашивания направляющих 94

Выводы 96

Глава 3. Экспериментальные исследования по проверке адекватности разработанных математических моделей 98

3.1 Методика проведения экспериментальных исследований 98

3.2 Методика измерения Формы изношенной поверхности 106

3.3 Экспериментальная оценка характеристик износостойкости материалов направляющих металлорежущего станка

3.4 Проверка адекватности разработанных математических моделей результатом экспериментальных исследований на образцах... 123 Выводы 141

Глава 4. Прогнозирование и производственные испытания потери точности металлорежущих станков модели СТП-220 АП ... 14 3

4. і Обоснование выбора объекта исследования 144

4.2 Выбор и обоснование выходных параметров для оценки точности перемещений суппорта токарных станков с ЧПУ 14 7

4.3 Измерительный комплекс для оценки траектории движения суппорта станка. Обработка результатов измерений 154

4.4 Моделирование процесса изменения траектории движения суппорта станка СТП-220 АП ПРИ износе направляющих. Сравнение расчетных и экспериментальных данных. 168

4.5 Прогнозирование изменения показателей параметрической надежности станка модели СТП-2 20 АП при износе направляющих с учетом их приработки в заводских условий его эксплуатации 188

Выводы 193

Основные результаты и общие выводы 196

Литература

Введение к работе

Одной из важнейших проблем современного машиностроения является проблема обеспечения точности и надежности металлообрабатывающего оборудования.

В настоящее время остро стоит ВОПРОС дальнейшего совершенствования машин, увеличения их производительности, мощности, быстроходности , точности и длительности сохранения первоначальных функциональных параметров в процессе эксплуатации.

К металлорежущим станкам, предъявляются требования технологической надежности - обеспечить выпуск продукции заданного качества в течение всего периода эксплуатации.

В металлорежущих станках проблема точности и надежности сводится к обеспечению точностной или параметрической надежности как станка в целом, как и его основных узлов.

Одним из наиболее ответственных УЗЛОВ любого станка является его суппортной узел, так как он всегда участвует в движениях Формообразования. На его долю приходится от зо до 50% погрешностей в общем балансе точности станка. Суппортной узел, воспринимая весь спектр эксплуатационных нагрузок, должен обеспечить заданную точность и ее сохранение во времени.

Значительное влияние на точность перемещения СУППОРНОГО узла оказывает процесс изнашивания его базовых деталей - направляющих. Неравномерность изнашивания направляющих по длине, приводит к изменению траектории движения суппортного узла и, поднастройками или коррекции управляющих программ полностью устранить влияния этого искажения на точность обрабатываемых деталей невозможно. Кроме того, процесс изнашивания изменяет динамические свойства станка и этим косвенно влияет на точность обработки. Поэтому на всех этапах, особенно ПРИ проектировании и изготовлении опытных образцов новых станков, необходимо иметь методы прогнозирования потери точности станка в результате износа его направляющих. Для решения этой задачи очень важной представляется проблема исследования с учетом начального периода эксплуатации станка, когда происходит наиболее интенсивное, как правило-нелинейное ухудшение его функциональных параметров. Исследования начального периода эксплуатации (периода приработки) дадут возможность на основе Физических процессов протекающих в станках, повысить точность прогноза сохранения их технологической надежности.

В настоящее время практически ОТСУТСТВУЮТ работы,посвященные прогнозированию параметрической надежности станка с учетом периода приработки, с реализацией вероятностного подхода к прогнозированию.

Целью работы является создание инженерной методики прогнозирования потери точности токарных станков с учетом процесса приработки направляющих скольжения, предусматривающей возможность оценки параметрической надежности станка, находящегося в реальных условиях заводской эксплуатации , а также вероятностной оценки периода приработки.

Данные прогнозирования могут быть испол ьзованы на стадии проектирования для выбора оптимального конструктивного исполнения станка, а на стадии эксплуатации - для разработки оптимальной (с точки зрения долговечности станка ) технологии обработки и последовательности партий обрабатываемых деталей в зависимости от требуемой точности, планирования эксплуатации его на прецизионных работах, а также для организации системы ремонта и ТО. Поэтому, проблема исследования периода приработки направляющих скольжения для прогноэированияпотери точности станка в целом, является актуальной и направлена на практическую реализацию общей теории надежности машин в плане повышения качества и надежности суппортной группы.

Работа выполнена на кафедре "Прецизионные станочные модули" МГТУ им. Н.Э. Баумана. Научные положения и выводы,сформулированные в диссертации,были использованы в научных исследовательских работах о хоздоговорные работы) выполненых под руководством д.т.н., проф. А.С. Проникова при участии автора диссертации.

Расчеты и прогнозирование осуществлялись с помощью персональных компютеров. Экспериментальные исследования-с помощью современной отечественной и импортной регистрирующей аппаратуры и МИКРО-ЭВМ.

Проблемма прогнозирования параметрической надежности

В рассматриваемой задаче вероятность нахождения размера X в поле допуска является одновременно и вероятностью безотказной работы станка к моменту времени эксплуатации, т.е. Р(Х) = Р(Т). При этом X = UT , Gyt= Gj , а Формула (1.7) примет вид (1.8) Р(т) = 0,5 + Фо[Щ Г

Таким образом, открывается принципиальная возможность количественной оценки уровня надежности металлорежущего станка, а ключем к решению проблемы прогнозирования становится отыскание значения параметров CLj и Ё? .

Что же касается прогнозирования процесса потери точности станка при износе направляющих, в том числе и в период их приработки, то, в этом случае, задача сводится к раскрытию закономерности изменения уровня группирования параметра точности станка при износе направляющих, что подразумевает определение параметра CLy как Функция длительности эксплуатации станка, т.е. (Xv = $W7 ) и оценку его рассеивания Gy. Средствами отыскания этой закономерности являются расчетные методы оценки износа направляющих и потери в результате износа точности станков, в процессе которых появляется возможность выявления одной из реализаций процесса потери станком точности.

Процессы различной скорости в станках исследовались и продолжают исследоваться многими авторами.

На основе анализа процессов Формообразования при обработке изделий на станках различного технологического назначения ПРОФ. А.С. Прониковым определено 129,39 1, что основными параметрами станка как элемента технологической системой должны быть характеристики точности траекторий перемещений узлов, несущих инструмент и заготовку. Показано также, что в качестве выходных параметров, как основного объекта теоретических и экспериментальных исследований, целесообразно выбрать показатели точности осуществления траекторий Фиксированных точек станка. Точки устанавливаются в зависимости от целевого назначения узла и должны полностью характеризовать его положение в пространстве. Пространственные траектории опорных точек,регистрируемые во времени, тем самым являются интегральным показателем качества и работоспособности узла станка.

Проблеме надежноси посвящены ТРУДЫ МНОГИХ РУССКИХ И зарубежных ученных. Можно отметить в первую очередь Фундаментальный труд проф. А.С Проникова "Надежность машин" I28 і, ТРУДЫ В.В. Болотина 1521, Н.Г.Бруевича и В.И.Сергеева lis і, Л. И.Волчке вича, Г. В. Дружинина, К. Капура и Л. Ламберсона 17з і, А.й. Кубарева 15 5 1, Д.Н. Решетова 132 1 и многих других ученных, посвященные как разработке общих вопросов надежности, так и исследованию надежности различных типов машин и агрегатов. Различные аспекты технологической надежности металлорежущих станков освящены в работах А.С.Проникова 11,28,29,39,1 И ЄГО УЧЄНИКОВ 148,49,50,641, A.M. ДЭЛЬСКОГО I35, И. В. Дунина-Барковскогої 42 і, Е.Г. Нахапетяна і 65 і. В.Н. Юрина. Э.В. Рыжова 136 и других 157,58,741. Работ по прогнозированию параметрической надежности мало, и в основном, в них рассматриваются вопросы прогнозирования, связанные с процессом установившегося износа 153,64,67,69,751. Отдельные работы посвящены прогнозированию параметрической надежности станков при динамических или при тепловых пропепспв 149.50,71,241. Однако только в работах і 28,70 і параметрическая надежность рассматривается с учетом периода приработки, но при этом не учитывается случайный характер первоначального износа направляющих скольжения, а значит и изменение траектории движения подвижного органа (суппорта) станка.

Использование теории вероятности в оценке точности изделий известно давно. Оно нашло отражение в трудах профессоров Ю.А. Бородачева I 20 і, И.В. Дунина-Барковского 1421, А.Н. Гаврилова 1221, А.И. Якушева Іізі и ДРУГИХ ученных, занимающихся проблемой точности. Потверждение правильности вероятностного подхода к опенке качества станков и их узлов находим в работах А.С Проникова 128,29 1, д.Н. Решетова ізі,32і,М.С Невельсона 1431, в.В. Камийской 144 1 и ДРУГИХ ученных. Сегодня существует ряд работ, В КОТОРЫХ дана оценка отдельных характеристик качества различных типов станков с вероятностных позиций. Это работы B.C. Дубна 1451, посвященная координатнорасточным станкам, Б.М. Дмитриева. В.М. Утенкова 147 1 - токарным и токарно-винторезным станкам, B.C. Стародубова I 40,48 і, В.Б. Авдеева I 50 і - станкам сЧПУ, С. А. Дальского !50. н.й. Дмитриева І 511 - многоцелевым. Результаты данных работ являются доказательством правомерности и правильности использования теории вероятности в оценке точности станков. Исходя из вышеизложенного следует предположить, что вероятностный подход может быть положен в ОСНОВУ разработки математических моделей контактирования и изнашивания направляющих скольжения, а также прогнозирования и оценки выходных параметров точности металлорежущих станков и в период их приработки.

Очень важной проблемой в станкостроении является задача сохранения достигнутой первоначальной точности станка и его узлов в процессе эксплуатации при воздействии широкого спектра нагрузок. Надежность является одним из основных показателей качества изделий.

Для решения таких сложных задач используют методы имитационного моделирования с применением ЭВМ. которые дают широкие возможности исследования весьма сложных математических моделей.

Теоретические основы разработки математической модели процесса контактирования поверхностей

Возможность существования неполного контакта в наггавляющих скольжения отмечена во многих работах, посвященных исследованию контактной жесткости и износостойкости направляющих металлорежущих станков.Технология изготовления направляющих скольжения, предусматривает проверку "плотности" контакта по числу пятен контакта, приходящихся на единицу площади направляющих после проведения проверки "на краску". Характерно, что эта проверка не позволяет выявить неравномерность контактирования по длине направляющих. Мы вынуждены ограничиться наблюдением результата, полученного после перемещения рабочего органа от начала до конца станины. Этот результат имеет интегральный характер, в том смысле, что число пятен контакта увеличивается в процессе перемещения рабочего органа по станине.

Ймееются сведения, что несмотря на соответствие станка действующим стандартам, равномерность контакта по длине направляющих может не наблюдаться, более того, эта неравномерность может не наступить даже после весьма длительного периода эксплуатации станка.

При прогнозировании потери точности металлорежущих станков эти обстоятельства должны быть учтены. ПРИ этом необходимой является оценка уровня влияния возможных отклонений от прямолинейности направляющих на рассеивание результатов прогнозирования.

Рассмотрим как проявляется это влияние. Схема, приведенная на рис.2.6 является весьма условной, но она позволяет пояснить наши представления. Пусть в передней направляющей, с учетом Формы а) Формирование контактного внедрения в передней грани направляющих станка, б) Формирование контактного внедрения в задней грани направляющих станка. -и расположения ползуна относительно станины, имеется две области контакта 2-/ и Ъ , в задней направляющей одна 2Э" Оценка соотношения реактивных моментов Моп/Моп J » которое будет соответствовать приведенной схеме, очевидно покажет существенное превышение М0/7наД Моп Следовательно, возможное отклонение от прямолинейности направляющих можно рассматривать как причину рассеивания соотношения реактивных моментов в различных гранях направляющих станка.

Для того, чтобы учесть это обстоятельство при прогнозировании потери точности металлорежущих станков, мы должны или осуществить статистический выбор соотношения Моп/Мояиз области его возможных значений (такими данными мы не располагаем) или оценивать топ/(Иоп для каждого положения рабочего органа на направляющих непосредственно в цикле имитационного моделирования процесса изнашивания направляющих.

Второй ПУТЬ методически более сложен, требует существенных дополнительных затрат времени работы ЭВМ, но с точки зрения сужения границ доверительных интервалов прогноза, он, безусловно, более предпочителен. Приведенная в разделе 2.1.2 имитационная модель процесса изнашивания направляющих позволяет осуществить такую процедуру, при которой становится возможной реализация второго из указанных путей. При этом оценка соотношения Моп/М%пможет производиться с учетом следующих условий статистически задаваемых и изменяющихся в своих возможных диапазонах условий контактирования направляющих: - Форма направляющих (отклонение от прямолинейности по всей длине); - положение рабочего органа на станине (относительное расположение математических КРИВЫХ , описывающих Форму направляющих станины и подвижного рабочего органа ; - внешняя нагрузка.

Таким образом, в общем виде, алгоритм расчета контактного взаимодействия направляющих с учетом их возможного отклонения от прямолинейности выглядит таким, каким он показан на рис.2.7

Основные трудности в реализации указанного алгоритма возникают при оценке наиболее вероятных зон касания в направляюших с учетом Формы отклонения от прямолинейности и расчете эпюры давления при внецентровом приложении внешней силы. Аналогичные задачи решались другими авторами следующим образом.

В работе 126 1 приведена методика и даны практические рекомендации для расчета глубины контактного внедрения и эпюры давления в поверхностях типа направляющих металлорежущих станков. Согласно этой методике нагрузка Р , соответствующая контактному сближению 01 вызывает распределенное по поверхности и изменяющееся по определенному закону давление 6 . При этом p 28 &xdx, где о - ширина направляющих; (?Х давление в сечении с координатой х; W- длина контакта направляющих (при и не превышающим отклонение от прямолинейности Д , если с? А , ТО Су - L) Давление G4 в сечении с координатой X определяется (РИС2.8) согласно рассматриваемой методики, по следующей Формуле _ \& А-х) (2.6 1 9І где с - коэффициент, зависящий от вида обработки и шероховатости контактирующих поверхностей.

Теоретические основы моделирования изменения траектории движения суппорта токарных станков

Износ направляющих скольжения металлорежущих станков вызывает существенное изменение траектории их подвижных органов і з,2S і. Аналитически решить задачу нахождения движения ползуна в паре трения скольжения достаточно сложно. поскольку необходимо учитывать такие Факторы, как микро и макрогеометрию поверхностей скольжения, закономерности их контактного взаимодействия, тепловые явления в стыке и.д. исследования ряда авторов і 28,47,68 і показывают, что определение влияния износа направляющих станков на изменение траектории движения рабочих органов допускает значительную схематизацию процесса.

В указанных работах задача расчета влияния износа направляющих на искажение траектории движения вершины резца решалась на основе достаточно простой схемы,приведенной на рис. 2.19. При этом в результате износа направляющей перемещение точки С с координатами CL и о в ТОЧКУ С расматривается как результат опускания точки А на величину Ul и поворотом ползуна на угол оС , определяемого по Формуле где Со - расстояние межлу зонами контакта, Ui} (УІТІ - износ направляющих в зонах контакта. В этом случае искажение траектории ползуна Дх подсчитывается по формуле п ДХ= UX +(17щ-[/г) -{Г ,2.26)

В реальных конструкциях металлорежущих станков плоская схема, соответствующая рис. 2.19, сильно усложняется тем, что движение суппортов, столов и других рабочих органов осуществляется по нескольлким направляющим. При этом, направляющие, вследствие различия в условиях работы, часто имеют различную Форму изношенных поверхностей.

Попытка учета этого обстоятельства впервые была сделана в работе 13 1, где предложена математическая модель и методика оценки влияния износа на изменение положения вершины резца на примере токарного станка.

Она проилйстрирована на рис 2.20, где показано поперечное сечение станка с неизношенными и изношенными направляющими и соответствующее положения резца. На изменение диаметра обрабатываемой детали от d до о влияют: - горизонталное смещение суппорта на величину XІ, обусловлен ное горизонтальным смещением суппорта из-за неравномерности износа различных граней передней направляющей. Xf= VBin-sP-U/K-bLn ОС; 2.27) - горизонтальное смещение вершины резца %i . обусловленное поворотом суппорта из-за неравномерности износа передней и задней направляющей Хг=(г- / :)- где нив- конструктивные параметры станка, Ї - отпускание суппорта на передней направляющей 4--\Jb tM 3 + UAC06OL 2.29) - 71 -С учетом малости влияния на конечный результат непосредственно опускания суппорта в вертикальной плоскости, результирующая зависимость имеет вид A=UA(jCOi i-sLn ) + UB( саба 5ілР)-г7с-;12-301 Kj, К 2 . К з - коэффициенты пропорциональности, зависящие от конструкции станка и Формы направляющих. Уравнение (2.зо» вьражает зависимость погрешности обработки от износа направляющих.

Как отмечено в ряде работ, точность оценки изменения траектории движения ведомого звена связана с точностью определения зон возможного контакта в направляющих пары трения, что становится возможным только на базе применения ЭВМ.

Разработанная математическая модель контактирования поверхностей в разделе 2.2 дает возможность определить наиболее вероятные зоны контакта направляющих, с учетом их отклонения от прямолинейности, для любого положения суппорта ПРИ его перемещении по станине. Учитывая, что зоны контакта направляющих не являются постоянными, тогда параметры (X и Со входящие в Формуле 2.26 в зависимости от положения ползуна на станине s будут изменяться. При этом параметр CL(s) будет соответствовать расстоянию от передней зоны контакта до линии, определяющей положение режущего инструмента (РИС. 2.21). Алгоритм, позволяющий расчитывать изменение траектории ползуна по станине с учетом возможности определения наиболее вероятных зон контакта, в наибольшем виде показан на рис. 2.22, Ори этом ПРИНЯТЫ следующие обозночения: S - параметр, характеризующий текущее положение ползуна на станине, Он и S/c - параметры, определяющие соответственно координаты начала и конца хода суппорта на станине, AS- шаг моделирования ползуна по станине, Д. - отклонение от прямолинейности траектории движения вершины резца, вызванное износом направляющих по всей длине хода ползуна.

Рассмотрим пространственную картину движения суппорта по изношеннным направляющим. С учетом возможности определения наиболее вероятных зон контакта направляющих, наряду с информацией о параметрах Цд . Jja и UQ, мы располагаем информацией о расположении этих зон по длине напавляющих и следовательно, можем существенно уточнить приведен ные зависимости в разделе 2.4.1. При этом параметр Х для станков с двугранной передней направляющей определяется по одной из схем. показанных на рис. 2.23, в зависимости от того, на какой из граней располагаются зоны контакта, определяющие положение рабочего органа на направляющих станины. Так при расположении этих зон на различных гранях передней направляющей рис.2.2 3,а , расчет параметра х выполняется по следующей Формуле: При расположении зон на одной из граней передней направляющей (рис. 2.19, б, в , для расчета параметра х используется одна из следующих зависимостей:

Методика измерения Формы изношенной поверхности

Для исследования протекания процесса изнашивания направляющих станков, а также для оценки характеристик износостойкости материалов экспериментальным путем, необходимо уметь оценивать величины износа направляющих или образцов.

В настоящее время существуют различные методы измерения износа, ПОЭТОМУ перед исследователем всегда стоит проблема выбора наиболее оптимального. При исследовании изнашивания, когда необходимо получить максимум информации при наимешіих затратах, чтобы как можно более полно выявить характер и вое нюансы его протекания, а также раскрыть Физику этого процесса, используются сложные, но точные и высокочувствительные методы.

В работе 128! дана классификация методов измерения износа. Согласно этой классификации все методы измерения износа делятся на з большие группы: интегральный, диФФерениальный и определение износа по измерению выходных параметров машин.

К интегральным методам относятся: весовой метод, химический и спектральный анализ и метод радиоактивных индикаторов.

Интегральные методы можно использовать для упрощений, обобщенной оценки износа деталей машин или характеристик износостойкости их материалов. Но они так же, как и методы оценки износа по изменению выходных параметров машин (которые позволяют получить лишь косвенное представление о величине износа, не обладают высокой точностью и применяются только тогда, когда невозможно использовать другие методы), практически неприменимы для исследования протекания процесса изнашивания направляющих металлорежущих станков.

Наиболее подходящими для этой цели являются дифференциальные методы, к числу которых относятся: микрометрирование, метод искуст-венных баз и метод поверхностной активизации.

Метод микрометрирования можно разделить на несколько подгрупп,. к основной из которых относятся методы, основанные на определении величин износа по разности линейных размеров деталей до и после испытаний при помощи различных микрометрических приборов. При этом величины износа могут быть определены в различных точках трущихся поверхностей. Как недостатки метода следует отметить его невысокую точность вследствие погрешностей базирования и измерительных средств , тепловых деформаций и т.п., а также необходимостью остановки машины и разборки сопряжения.

ПроФилограФирование - другая разновидность метода микрометрирования. Здесь снимается профилограмма изнашивающегося участка детали и определяется ее изменение относительно постоянной базы, которой может быть, например, специальное углубление на поверхности трения. Недостатком метода является сложность проведения профило-графирования и невозможность снятия профилограмм в одном сечении, что значительно снижает точность даннго метода. Кроме того, ограничена номенкулатура измеряемых деталей и требуется разборка сопряжения.

К третьей разновидности метода микрометрирования следует отнести метод измерения износа с использованием индуктивных преобразователей, встроенных в трущиеся детали. При этом преобразователь устанавливается на некоторой глубине поверхности трения. В процессе изнашивания детали к преобразователю приближается сопряженная деталь, которая служит для него подвижным якорем. Это приводит к изменению индуктивности, по которому МОЖНО СУДИТЬ о величине износа. Недостатком метода является влияние контактных деформаций и изменения толщины маслянного слоя на точность измерений.

Метод искуственных баз основан на опенке величины линейного износа по изменению размеров сечения углубления определенной Формы, сделанного на изнашивающейся поверхности. Ось углубления должна быть нормальна к поверхности трения. Вдоль этой оси и отсчитывается линейный износ.

Существуют несколько разновидностей данного метода: метод отпечатков, метод слепков и метод лунок. Наиболее точным из них является метод вырезанных лунок, предложенный м.м. Хрущовым и Е.С. Берковичем. Метод искуственных баз не требует больших капитальных затрат и,в то же время, значительно точнее, чем непосредственное микрометрирование трущихся поверхностей. Однако для определения износа данным методом требуется разборка сопряжения, что не позволяет исследовать динамику протекания процесса изнашивания.

К выбору метода определения износа деталей предъявляются следующие требования: - возможность определения износа в заданной точке, - определение распределения износа по поверхности трения, - измерение малых величин износа /1-2 мкм/, - исследование износа закрытых поверхностей деталей без разборки сопряжений, - непрерывный контроль за изнашиванием деталей, - исследование изменений микрогеометрии рабочих поверхностей в процессе изнашивания, - простота метода, - проведение метода автономно, независимо от других организаций и лабораторий.

Похожие диссертации на Прогнозирование периода приработки направляющих скольжения металлорежущих станков на основе имитационного моделирования процесса изнашивания