Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №12 (август) 2014
Разделы: Машиностроение
Размещена 28.07.2014. Последняя правка: 31.07.2014.

Исследование геометрической точности вертикально-фрезерного станка с ЧПУ

Кудишкин Александр Владимирович

Нет

ФГБОУ ВПО «Набережночелнинский институт Казанского Федерального Университета»

Студент бакалавриата техники и технологии

Научный руководитель: к.т.н., доцент Хусаинов Рустем Мухаметович


Аннотация:
В статье рассматриваются вопросы по исследованию геометрической точности вертикально-фрезерного станка с ЧПУ с использованием средств трехмерного моделирования и анализа движений в САПР Solid Edge ST6.


Abstract:
This article considers the questions on the study of geometric precision of a CNC vertical milling machine with the use of three-dimensional modeling and movement analysis in the Solid Edge ST6 CAD system.


Ключевые слова:
геометрическая точность; фрезерный станок; несущая система

Keywords:
geometric accuracy; milling machine; frame system


УДК 67.05

Геометрическая точность станка определяется точностью взаимного расположения и перемещения узлов станка. Отклонения от геометрической точности вызывают погрешности формы и взаимного расположения обрабатываемых поверхностей [2, c. 28]. Для обеспечения заданной точности обработки необходимо оценить влияние геометрических погрешностей станка на показатели качества обрабатываемых поверхностей с учётом их расположения в рабочей зоне станка и перемещения узлов. Традиционно такая оценка выполняется матричными методами, что не учитывает условия контактного взаимодействия между узлами станка и приводит к усреднению погрешностей [3, c. 210]. В данной работе был предпринят подход к расчету геометрической точности с применением средств трехмерного моделирования.
Расчетная модель включает в себя следующие узлы (рис. 1):

Несущая система станка
Рисунок 1 – Несущая система станка
1) стойка, 2) каретка, 3) шпиндельная бабка, 4) шпиндель, 5) рукав шпинделя, 6) патрон, 7) фреза, 8) стол, 9) салазки, 10) рейка, 11) станина

Для решения поставленной задачи было применено программное обеспечение Solid Edge ST6 (студенческая лицензия) от компании Siemens PLM Software, из модулей которого были применены:

         1. Трехмерное построение

         2. Сборка

         3. Движение

Для построения расчетной схемы были составлены трехмерные модели деталей несущей системы и осуществлена их сборка с учетом характера соединений [4, c. 56]. Моделирование погрешностей направляющих производилось путём искажения формы граней. (рис. 2).

Моделирование погрешности направляющих
Рисунок 2 – Моделирование погрешности направляющих 

Была выполнена сборка моделей с учётом характера соединений. Для соединения каждой неподвижной детали были использованы связи:

         1) Контакт – для обеспечения постоянного соприкосновения поверхностей.

         2) Трасса – для формирования траектории движения подвижного узла.(рис. 3).

Трасса направляющих стола
Рисунок 3 - Трасса направляющих стола

Для контроля длины перемещения подвижного узла был создан управляющий размер. (рис. 4).

Управляющие размеры
Рисунок 4 - Управляющие размеры

Для определения погрешности обрабатываемой поверхности были созданы контрольные размеры между инструментом и обрабатываемой поверхностью. (рис. 5).

Контрольные размеры
Рисунок 5 - Контрольные размеры

Было выполнено перемещение каждого подвижного узла станка с использованием функции «Переместить компонент» – «Физическое движение».
Последовательно перемещая подвижный узел, определялось изменение контрольных размеров. Каждое значение контрольного размера в отдельно взятой точке измерений представляет собой координату положения обрабатываемой поверхности относительно выбранной точки инструмента (например, вершины зуба инструмента). При отсутствии погрешностей направляющих стола, не будет происходить изменения контрольного размера по длине хода. Вследствие наличия погрешностей направляющих, контрольный размер будет изменяться по ходу движения (рис 6, 7, 8). Определяя эти изменения при различных значениях управляющего размера можно определить разновидность получаемой погрешности обрабатываемой поверхности (в данном случае, наличие погрешности направляющих стола приведет к образованию непрямолинейности обрабатываемой поверхности) и ее абсолютное значение. Сравнением абсолютного значения погрешности с ее допуском можно понять, обеспечит ли данный станок точность обработки по данному параметру.

Исходное положение и размеры подвижного узла
Рисунок 6 – Исходное положение и размеры подвижного узла

Положение и размеры узла в середине хода

Рисунок 7 – Положение и размеры узла в середине хода

Положение и размеры узла в конце хода

Рисунок 8 – Положение и размеры узла в конце хода

Вывод:
В результате данного исследования выявилась возможность оценки влияния геометрических погрешностей станка на погрешности формы и взаимного расположения обрабатываемых поверхностей средствами трёхмерного моделирования. Такой способ является наиболее универсальным, т.к. может применяться для решения других задач моделирования обработки.

Библиографический список:

1. Бушуев В.В. и др. Металлорежущие станки: В 2 т. Том 1 Учебник. М.: Машиностроение, 2011. — 608 с. ISBN 978-5-94275-594-2 Металлорежущие станки: В 2 т. Том 2 Учебник. М.: Машиностроение, 2011. — 586 с.
2. Бушуев В.В. Станочное оборудование автоматизированного производства. М.: Изд-во «Станкин», 1996.
3. Решетов Д.Н., Портман В.Т. Точность металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1986. – 336 с.
4. Рудаков К.Н. FЕМАР 10.2.0. Геометрическое и конечно-элементное моделирование конструкций. - К.: КПИ, 2011. - 317 с.




Рецензии:

29.07.2014, 11:04 Феофанов Александр Николаевич
Рецензия:  Как известно, основными характеристиками технологического оборудования являются производительность и точность. В данной статье рассматривается подход использования 3-D моделирования в ППП САПР Solid Edge ST6. при расчёте геометрической точности вертикально-фрезерного станка с ЧПУ. Стать написана общедоступным техническим языком, но есть некоторые замечания. В библиографический список можно предложить включить учебник для вузов "Металлорежущие станки" 2011 год из-ва "Машиностроение". Из статьи не ясно какие точностные характеристики обрабатываемых деталей обеспечивают рабочие узлы станка. В выводе, что "применяя эти результаты, можно обеспечить требуемое качество обрабатываемых поверхностей" не верно, т.к. требования к обрабатываемым поверхностям в данной статье не определены. При доработке статья может быть опубликована в журнале. Д.т.н., профессор Феофанов А.Н.

30.07.2014 20:20 Ответ на рецензию автора Кудишкин Александр Владимирович:
Уважаемый Александр Николаевич! Благодарю Вас оценку моей статьи. Ваши замечания справедливы, насколько мог, постарался статью доработать: 1. Учел предложенную Вами книгу. 2. С целью подробного определения точностных характеристик добавил текст: Каждое значение контрольного размера в отдельно взятой точке измерений представляет собой координату положения обрабатываемой поверхности относительно выбранной точки инструмента (например, вершины зуба инструмента). При отсутствии погрешностей направляющих стола, не будет происходить изменения контрольного размера по длине хода. Вследствие наличия погрешностей направляющих, контрольный размер будет изменяться по ходу движения (рис 6, 7, 8). Определяя эти изменения при различных значениях управляющего размера можно определить разновидность получаемой погрешности обрабатываемой поверхности (в данном случае, наличие погрешности направляющих стола приведет к образованию непрямолинейности обрабатываемой поверхности) и ее абсолютное значение. Сравнением абсолютного значения погрешности с ее допуском можно понять, обеспечит ли данный станок точность обработки по данному параметру. 3. Фразу про "обеспечение требуемого качества" убрал С уважением Кудишкин А.В.

31.07.2014, 16:46 Феофанов Александр Николаевич
Рецензия: Хорошо. Только 1) Бушуев В.В. и др. Металлорежущие станки: В 2 т. Том 1 Учебник. М.: Машиностроение, 2011. — 608 с. ISBN 978-5-94275-594-2 Металлорежущие станки: В 2 т. Том 2 Учебник. М.: Машиностроение, 2011. — 586 с. . 2) В ходе испытания станка на точность, в первую очередь, проверяют характер работы основных механизмов. Сюда относится погрешность вращения шпинделей, прямолинейностьили плоскостность направляющих элементов, поверхностей столов, прямолинейность перемещения суппорта, работоспособность ходового винта станка и прочее. С остальным я согласен.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх