Повышение эффективности многоцелевых станков на основе идентификации динамических ограничений режимов фрезерования

• Автор: Жмурин, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Анализ условий фрезерования заготовок
на многоцелевых станках
1.1 Особенности обработки заготовок на МЦС
1.2 Анализ методик назначения режимов
резания на операциях фрезерования
1.3 Анализ ограничений, накладываемых
на режимы резания
1.4 Анализ методов оптимизации режимов резания
1.5. Анализ динамических процессов
возникающих в многоцелевых станках
1.6 Анализ диагностических возможностей
системы ЧПУ многоцелевого станка
Выводы по главе 1. Цели и задачи исследования
2 Математическая модель динамической
системы шпиндельного узла
2.1. Математическая модель динамической системы
2.2. Амплитудно-частотные характеристики
динамической системы многоцелевого станка
2.3. Мониторинг динамических процессов
в многоцелевом станке
2.4 Влияние средств технологического оснащения
на динамические характеристики многоцелевого станка

3. Исследования ограничений, накладываемых на выбор режимов резания

3.1 Обоснование условий моделирования
3.2 Построение области ограничений режимов резания
3.3. Имитационное моделирование режимов
энергопотребления
3.4 Методика назначения режимов резания.
4. Экспериментальные исследования ограничений
на режимы фрезерования
4.1 Методика проведения экспериментальных
исследований
4.2 Экспериментальные исследования проявления
динамических ограничений на операциях фрезерования
4.3 Апробация результатов работы
в производственных условиях
Основные выводы
Список литературы
І Іриложение 1
Приложение
Приложение

Введение
Характерными признаками современного производства являются улучшение эксплуатационных и технико-экономических характеристик металлорежущих станков, расширение номенклатуры выпускаемой продукции. Перспективным направлением решения этой проблемы является широкое внедрение многоцелевых станков (МЦС).
В настоящее время доля МЦС в производстве достигает 60 % всего станочного парка предприятий. Причем большую часть составляют станки фрезернорасточной группы. По оценкам различных экспертов доля деталей, изготавливаемых на МЦС, составляет 75-80 % от всей номенклатуры деталей, изготавливаемых в серийном производстве [1,80,106-108,110].
Современная концепция совершенствования многоцелевых станков связана с расширением их технологических возможностей и повышением производительности, которое достигается путем применения технологии многокоординатной, высокоскоростной и высокопроизводительной обработки [85,106-108].
Увеличение сложности оборудования, как правило, влечет за собой снижение его жесткости, а в совокупности с тенденцией постоянного роста частот вращения шпинделей до 40 тыс. об/мин и более выдвигает на передний план и делает актуальной задачу обеспечения виброустойчивости реализуемых на них процессов. Вибрации шпиндельных узлов приводят к снижению точности, увеличению износа инструмента и шероховатости обработанной поверхности. Многие станкостроительные фирмы рассматривают эту задачу как приоритетную при проектировании МЦС. Одним из доминирующих факторов возникновения вибраций при таких скоростях является дисбаланс вращающихся элементов динамической системы станков. В станках фрезерно-расточной группы он усугубляется сложностью и многовариантностью инструментальной оснастки, погрешностями ее установки [106-109,116,131,129].
В производственных условиях задача уменьшения вибраций решается опытным путем за счет снижения интенсивности резания, уменьшения вылета ин-

В формуле (2.2) р и у - углы между геометрической осью шпинделя и плоскостями хОг и хОу. При малых значениях р и у можно считать Р-уП и у = г/1, где / - расстояние между опорами. С учётом формулы (2.2) окончательно уравнение кинетической энергии шпинделя примет вид[59]:
В соответствии с принятыми допущениями упругое радиальное поле подшипника изотропно. Тогда проекции нелинейной восстанавливающей силы Р(г) на оси координат можно записать, как Р(х) и Р(у). В результате для обобщенных сил имеем систему уравнений, описывающих движение шпинделя [59]:
Известные динамические модели роторов применимы к шпинделю МЦС только при его работе на холостых оборотах. При резании помимо нелинейной восстанавливающей силы Р(г), на шпиндельный узел действуют силы резания.
В современных станках в качестве инструмента в большинстве случаев используются сборные фрезы с малым числом зубьев (1-3). Для определения влияния силы резания на динамические характеристики шпинделя целесообразно использовать известные выражения для мгновенной силы резания. На рисунке 2.3 показано действие радиальной составляющей силы резания на фрезу [16].
Т=Х- В,(х'2 + у'2) + А,{со212 +2соух)
(2.3)
(2.4)

Рисунок 2.3-Силы резания при работе концевой фрезой