Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
https://wos-scopus.com
Научные направления
Поделиться:
Срочные публикации в журналах ВАК и зарубежных журналах Скопус (SCOPUS)!



Научные публикации в научно-издательском центре Аэтерна


Разделы: Машиностроение
Размещена 12.11.2017. Последняя правка: 15.11.2017.

Проблемы достижения точности технологических систем

Лангеман Дмитрий Васильевич

Бакалавр

Омский Государственный Технический Университет

Студент, Нефтехимический институт

Лангеман Светлана Васильевна магистр техники и технологии по направлению «Технологические машины и оборудование»


Аннотация:
рассмотрены различные теории достижения точности технологических систем, представлены факторы, влияющее на точность технологического оборудования.


Abstract:
Various theories of achieving the accuracy of technological systems are considered, factors affecting the accuracy of technological equipment are presented.


Ключевые слова:
точность; погрешности машин и станков; технологическое обеспечение точности; дефекты оборудования

Keywords:
accuracy; errors of machines and machines; technological support of accuracy; equipment defects


УДК 67.05

Введение.

Одним из важных требований, предъявляемых к качеству выпускаемой продукции, является точность. Повышение точности изготовления деталей требует применения наиболее точных и производительных средств и методов контроля. Повышение точности изготовления деталей и сборки узлов увеличивает долговечность и надежность эксплуатации механизмов и машин. Этим объясняется непрерывное ужесточение требований к точности изготовления деталей и машин в целом.

Актуальность.

Анализ научных исследований показывает, что точность рассматривается с различных точек зрения.

В. Т. Портман [5] рассматривал точность в конструкторском направлении, когда рассматривается необходимая точность для обеспечения

работоспособности станка. Согласно В.Т. Портману требования к точности поверхностей устанавливаются с учетом их функций и требуемых свойств поверхностей таких как точное базирование, физико – химические свойства, теплоэлектрическая проводимость, антифрикционные и фрикционные свойства, прочность и жесткость (сопротивление объемной и контактной усталости). Для достижения точности рассматриваются погрешности машин и станков, которые подразделяются на собственные (погрешности изготовления), систематические погрешности, зависящие от принципа работы машины или процесса, а также погрешности от внешних воздействий (упругие и температурные деформации, износ, старение, корабление).

Технологическое обеспечение точности, т. е. достижение точности, заданной конструктором, различными средствами и методами заложены в работах Б.С. Балакшина, А.Г.Косиловой, В.С. Корсакова, А.М., Дальского и др. [1,3,4]. Согласно теории Б.С. Балакшина точность зависит от величины макронеровностей, точности размера и др. Эти показатели также используются и для характеристики точности технологического оборудования. Различным является только то, что показатели точности относятся к поверхностям конкретной детали, а для технологического оборудования – к исполнительным поверхностям, принадлежащим различным связанным друг с другом деталям.

Кроме основных показателей также рассматривается ряд других. К ним относятся физико – химическое состояние и физико – механические свойства (твердость, структурное состояние, характер остаточных напряжений и др.) поверхностного слоя материала детали. Технологическое обеспечение точности рассмотрено и в теории В.С. Корсакова. Предложен ряд факторов, вызывающих образование погрешностей. Из всего комплекса факторов таких как погрешности обработки, возникающие в результате упругих деформаций технологической системы, погрешности установки, погрешности обработки, погрешности неточности изготовления режущего инструмента и др. наиболее значимыми, согласно В.С. Корсакову являются погрешности, вызываемые деформациями технологической системы.

Рассмотренные научные исследования, в основном придерживаются одной из точек зрения, это обеспечение точности с учетом точности конструирования узлов механизмов станка, либо точность, достигаемая за счет детально проработанной технологии.

Согласно В.А. Гаврилову[2], погрешность обработанных деталей является результатом воздействия на процесс обработки многочисленных факторов, которые зависят от состояния и взаимодействия всех элементов технологической системы (станка, инструмента, приспособления, заготовки и рабочего) и внешней среды. В конкретных производственных условиях и определенных технологических операциях влияние одних факторов на точность обработки может быть более, а в других менее весомым.


Цели.

В многономенклатурном производстве оборудование должно обладать широким диапазоном функций, таких как многофункциональность, гибкость, быстрая переналаживаемость, что невыполнимо после выполнения обдирочных операций труднообрабатываемых материалов за счет быстрого износа направляющих технологического оборудования, т.е. снижение износа направляющих продольного стола и винтовой пары привода стола, а также повышение точности обработки путем значительного снижения вибраций в технологической системе.

Задачи.

За счет внесения изменений в конструкцию технологического оборудования достигается сокращение вибраций при совпадении частот вынужденных и собственных колебаний.

 Научная новизна.

При обработке труднообрабатываемых материалов правильно выбранные параметры фрез, их расположение, а также траектория резания и вид фрезерования не позволяют избавиться от возникающих в процессе обработки вибраций, что в свою очередь является огромной проблемой.

При работе обычной твердосплавной фрезой, снятие припуска за один проход постоянно. При увеличении глубины резания в процессе возрастания нагрузки за счет увеличения вибраций происходит выкрашивание зубьев фрезы, а также быстрый износ узлов станка.

Для снижения силовых и тепловых нагрузок, действующих на фрезу, при ее работе, следует рассмотреть применение элементов кругового протягивания в процессе торцевого фрезерования. Метод протягивания является высокопроизводительным, поскольку полная обработка изделия производится за один проход инструмента. При протягивании срезание припуска производится последовательно режущими зубьями протяжки.

Последовательность срезания припуска определяется конструкцией протяжки и схемой резания.

При обработке титановых сплавов торцовой фрезой применяется имитация процесса кругового протягивания. Для осуществления процесса фреза закрепляется на шпинделе станка с эксцентриситетом е (рис.1). При этом осуществляется дискретная рабочая подача S, согласованная с вращением фрезы таким образом, что перемещение продольного стола с обрабатываемой заготовкой происходит за время, при котором зубья фрезы не контактируют с обрабатываемой поверхностью. Величина дискреты зависит от величины эксцентриситета фрезы и может быть осуществлена системой числового программного управления станка.

Применительно к фрезерным станкам, наибольшему износу подвергаются направляющие продольного стола и винтовая пара привода стола, что не позволяет использовать станок для выполнения других легких операций, требующих более точной, по сравнению с черновой, обработки.

Данную проблему можно решить с помощью имитации процесса кругового протягивания, для чего фреза закрепляется на шпинделе станка с некоторым эксцентриситетом е (рис.1).


 

 При этом необходима дискретная рабочая подача S, согласованная с вращением фрезы таким образом, что перемещение продольного стола с обрабатываемой заготовкой происходит за время, при котором зубья фрезы не контактируют с обрабатываемой поверхностью.

 

Результаты.

При установке фрезы с некоторым эксцентриситетом е, согласно рис.1,2 величина снимаемого припуска Н режущими кромками фрезы

зависит от величины эксцентриситета е и угла порота фрезы 𝛼 и определяется следующим выражением:

Н=𝑒∙(1−𝑐𝑜𝑠𝛼)

где α- угол поворота фрезы.

Полученная зависимость величины дискреты от величины эксцентриситета фрезы  представлена на  рис.2.При предложенном способе подача Sz будет переменной,  и изменяется согласно закону:

Расчеты показывают, что применение данного способа снижает силы резания на 40-45%.

 

 

 

 Пример расчета режимов резания при глубине фрезерования t=1 мм, n=37 об/мин приведен на рис.3.

 

 

 

Рис. 3

 Заключение

Хотя, динамическая нестабильность ТС при работе на интенсивных режимах резания обусловлена, главным образом, неправильным выбором режущего инструмента, а также технологическими особенностями конструкции станка. Очевидно, что для достижения максимальной эффективности процесса нужно воздействовать непосредственно на сам механизм станка, что требует ясного понимания природы и закономерностей не только теории резания, но и процессов возникающих в технологической системе в процессе работы в целом.

Библиографический список:

1. Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения. В 2-х кн. / Б.С. Балакшин // М.: Машиностроение, 1982. – 320 с.
2. 13 Бруевич Н.Г. Точность механизмов. / Н.Г. Бруевич // М.: ГИТТЛ, 1946. 332 с.
3. Гаврилов В.А. Колебания при резании металлов. / В.А. Гаврилов, В.Г. Гребень // Омск: Изд-во ОмГТУ, 2003. - 35 с.
4. Корсаков В.С. Точность механической обработки. / В.С. Корсаков // М.: Машиностроение, 1961. 379 с.
5. Косилова А.Г. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. / А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков, М.А. Калинин // М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.
6. Кудинов В.А. Поузловой анализ динамических характеристик упругой системы станков. / В.А. Кудинов, В.М. Чуприна // Станки и инструмент.— 1989.— № 11.— С. 8—11
7. Портман В.Т. Точность металлорежущих станков. / В.Т. Портман, Д.Н. Решетов // М.: Машиностроение, 1986. - 336 с.
8. Проников А.С. Оценка качества металлорежущих станков по выходным параметрам точности. / А.С. Проников // Станки и инструмент, 1980, N 6, С.5-8
9. Пуш А.В. Оценка качества станков по областям состояний их динамических характеристик. / А.В. Пуш // Станки и инструмент, 1984, N 7, С.9-12.
10. Решетов Д.Н. Точность металлорежущих станков. / Д.Н. Решетов, В.Т. Портман // М.: Машиностроение, 1986. – 336 с.





Рецензии:

13.11.2017, 21:22 Феофанов Александр Николаевич
Рецензия: Рецензия на статью Лангемана Дмитрия Васильевича «Проблемы достижения точности технологических систем». В статье приведены факторы, влияющее на точность технологического оборудования и рассмотрены различные теории достижения точности технологических систем. Сформулировано, что в настоящее время одним из важных требований, предъявляемых к качеству выпускаемой продукции, является точность. Повышение точности изготовления деталей требует применения наиболее точных и производительных средств и методов контроля. Повышение точности изготовления деталей и сборки узлов увеличивает долговечность и надежность эксплуатации механизмов и машин. В данной работе предложено, что путем внесения изменений в конструкцию технологического оборудования достигается сокращение вибраций при совпадении частот вынужденных и собственных колебаний, что применительно к фрезерным станкам. В статье проведен анализ научных исследований, посвященных проблеме обеспечении точности, была предложена схема имитации процесса кругового протягивания. В заключении статьи автор подводит итог, что динамическая нестабильность ТС при работе на интенсивных режимах резания обусловлена, главным образом, неправильным выбором режущего инструмента, а также технологическими особенностями конструкции станка. Очевидно, что для достижения максимальной эффективности процесса нужно воздействовать непосредственно на сам механизм станка, что требует ясного понимания природы и закономерностей не только теории резания, но и процессов, возникающих в технологической системе в процессе работы в целом. Автору необходимо сократить объем раздела «Актуальность», а также кратко описать те проблемы, которые приведены ссылками на авторов, своими словами. Необходимо более подробно расписать научную новизну статьи и приведенные результаты. После доработки статья может быть принята к публикации. Д.т.н., проф. Феофанов А.Н.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх