Устойчивость обработки нежестких заготовок на фрезерных станках

• Автор: Явкин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Глава 1. Существующие методы моделирования динамических характеристик упругих систем металлорежущих станков как систем с распределенными параметрами. Оценка устойчивости металлорежущих станков при резании. Цель и задачи исследования
1.1. Общие закономерности теории колебаний упругих и вязкоупругих тел. Модели вязкоупругого тела
1.2. Построение передаточной функции
1.3. Вариационный принцип динамики вязкоупругих систем с распределенными параметрами для преобразованных по Лапласу разрывных полей смещений и напряжений
1.4. Метод перемещений в динамике стержневых систем
1.5. Частотный критерий устойчивости металлорежущего станка при резании, как нелинейной замкнутой системы, включающей вязкоупругие звенья с распределенными параметрами
1.6. Выводы. Цель и задачи исследования
Глава 2. Метод конечных элементов в динамике упругих систем станков
2.1. Плоская динамическая задача метода конечных элементов
2.2. Изгиб тонких плит
2.3. МКЭ в расчетах оболочек и пространственных тонкостенных конструкций
2.4. Совместное использование стержневых и треугольных элементов
2.5. Выводы

Глава 3. Устойчивость обработки нежёстких заготовок на фрезерных
станках
3.1. Построение математической модели упругой системы фрезерного станка
3.1.1. Стержневая модель упругой системы фрезерного станка
3.1.2. Смешанная модель упругой системы фрезерного станка
3.2. Учет динамических характеристик заготовки в математической модели упругой системы станка
3.3. Учет влияния подвижных стыков упругой системы станка
на устойчивость обработки
3.4. Оценка устойчивости фрезерования нежёстких заготовок
3.5. Экспериментальное определение частоты автоколебаний
3.6. Выводы
Глава 4. Моделирование относительных колебаний между фрезой и заготовкой при торцовом фрезеровании
4.1. Построение стационарных и переходных процессов
4.2. Схема коррекции режимов резания по условию устойчивости обработки
4.3. Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложения

При проектировании и эксплуатации станков возникает необходимость решения задач, связанных с их динамикой, как на холостом ходу, так и при резании. В первую очередь это относится к обеспечению условий устойчивого относительного движения инструмента и заготовки при резании, отсутствия вибраций, заклинивания или скачкообразного перемещения узлов станка. Главным же является обеспечение условий, необходимых для получения детали с минимальными погрешностями размеров и формы, т.е. минимизации отклонений от заданных положений инструмента и заготовки. Такие отклонения возникают как результат различных внешних воздействий на деформируемую систему станка (силовых, тепловых, изменения режимов обработки и т.д.). Анализ показывает, что вибрационные явления в станках являются одним из главных препятствий на пути дальнейшего повышения качества обработки. Возникающие при работе станка колебания существенно влияют на точность формы, шероховатость, уровень звукового давления и т.д. При основных видах получистовой, чистовой и финишной обработки величины погрешностей формы, как показывают исследования, соизмеримы с отклонениями размера. Поэтому точность поверхностей деталей, обработанных на металлорежущих станках, в значительной степени определяется условиями ограничения амплитуды колебаний, что обеспечивается условиями устойчивости обработки [25, 26, 51]. Таким образом, решение задачи устойчивости динамической системы металлорежущего станка является решением проблемы борьбы с вибрациями станков и, как следствие, существенным уменьшением погрешностей формы обработанных поверхностей.
Известно, что отклонение геометрической формы детали в поперечном сечении, обусловленное относительными смещениями инструмента и заготовки при резании из-за наличия в станке быстропротекающих процессов, характеризует динамическую составляющую погрешности-Сработки [25, 40]. Следовательно, динамические погрешности в станках связаны с относительными колебаниями инструмента и обрабатываемой заготовки, а также с

где Іітп ■■
ди} ди)
'Их’'фГ
Соотношения (83) являются общими для любого плоского элемента изгиба тонкой плиты. Рассмотрим конкретные выражения для треугольного элемента тонкой плиты в £ - координатах.
Зададим прогиб в виде [16]:
>г = Д£, +/32Ь2 + Д£3 +р4(Ь22Ь + ~ЬАЬ3) + +/35(£22£з +^£,£2£3) +А(А% + | АЩ +
+&(£,% +|а£2£з) + /38(£^£, +І£1£2£з) + /39(£^£2 4-^АЗД,

где Д,/32.../?9 - неизвестные коэффициенты.
(84)
Рис. 14. Расчетная схема треугольного конечного элемента изгиба тонких плит
Для определения коэффициентов Д,/32..Д составим систему уравнении: