Разработка и исследование методов повышения жесткости и быстросменности инструментальных систем многоцелевых станков

• Автор: Украженко, Константин Адамович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 435 с. : ил.

Глава 1. Проблемы высокоточной и высокопроизводительной обработки
на многоцелевых станках
1.1. Особенности обработки на многоцелевых станках
1.2. Аналитический обзор работ, посвященных инструментальной технике для многоцелевых станков с ЧПУ
1.3. Тенденции развития механической обработки на многоцелевых станках
1.3.1. Повышение точности и производительности обработки на многоцелевых станках с помощью инструментальной техники
и технологии
1.3.2. Повышение гибкости и технологических возможностей многоцелевых станков с помощью инструмента
1.4. Основные направления повышения точности и производительности обработки на многоцелевых станках
1.4.1. Факторы, определяющие точность и производительность обработки на многоцелевых станках
1.4.2. Структурно-логическая схема исследований для повышения точности и производительности обработки на многоцелевых станков
1.5. Выводы, цель и задачи исследований
Глава 2. Анализ инструментальных систем для многоцелевых станков
по критериям жесткости и геометрической точности
2.1. Систематизация и аттестация инструментальных систем для многоцелевых станков
2.1.1. Состав и структура инструментальных систем,
применяемых на МС
2.1.2. Анализ конструкций соединений и креплений для инструментальных систем
2.1.3. Классификация вспомогательного инструмента и его соединений по различным признакам
2.1.4. Концепция оценки инструментальных наладок по критериям жесткости и геометрической точности
2.2. Определение критерия жесткости инструментальных систем

2.2.1. Общие решения рассматриваемой проблемы
2.2.2. Упругие перемещения в конических соединениях
2.2.3. Упругие перемещения в плоских кольцевых стыках
2.3. Методика определения жесткости и нагрузочной способности соединений с двумя базирующими поверхностями типа “конус-торец”
2.3.1. Определение касательных перемещений в соединениях
2.3.2. Оценка нагрузочной способности конусной и торцевой поверхностей
2.3.3. Определение затяжных сил и натягов в конусных соединениях
2.3.4. Определение и оптимизация затяжных сил в соединениях
типа “конус-торец”
2.4. Определение влияния геометрической точности соединений
с двумя базирующими поверхностями на их жесткость
2.4.1. Определение влияния погрешностей конуса на жесткость соединений типа “конус-торец”
2.4.1.1. Геометрические модели соединений
2.4.1.2. Определение зависимости жесткости соединений от погрешности угла конуса
2.4.2. Определение влияния торцевого биения соединений типа “конус-торец” на их жесткость
2.5. Определение критерия геометрической точности инструментальных соединений с двумя и более базирующими поверхностями
2.6. Сравнительный анализ жесткости и виброустойчивости инструментальных соединений
2.7. Выводы
Глава 3. Разработка и исследование методов повышения жесткости и
точности инструментальных соединений
3.1. Способы создания натяга и повышения жесткости в соединениях
с двумя и более базирующими поверхностями
3.2. Разработка способа инструментального
соединения с базированием по нескольким поверхностям
3.3. Моделирование упруго-деформированного состояния соединительных элементов с избыточным базированием типа «конус - цилиндр - плоскость»
3.3.1. Разработка механических моделей для соединений типа
«конус-цилиндр-плоскость»

3.3.2. Математическое описание жесткости в опорах соединения
типа «конус-цилиндр-плоскость»
3.3.3. Оптимизация длины хвостовика соединения типа «конус-цилиндр-плоскость»
3.3.4. Оптимизация распределения затяжных сил в соединениях «конус-цилиндр-плоскость»
3.4. Экспериментальное исследование инструментальных соединений
3.4.1. Определение жесткости соединений и проверка сходимости результатов
3.4.2. Определение основных статических и динамических характеристик инструментальных оправок и соединений
3.5. Выводы
Глава 4. Анализ механизмов размерной настройки инструмента
и способы повышения их точности и долговечности
4.1. Особенности и методы настройки расточного инструмента на размер в условиях гибких технологий
4.2. Классификация механизмов настройки и требования, предъявляемые к ним
4.3. Определение влияния механизмов настройки на точность обработки
4.4. Разработка способов повышения точности и долговечности винтовых механизмов настройки инструмента
4.5. Определение жесткости в сопряжениях механизмов настройки
4.6. Выводы
Глава 5. Влияние автоматической смены инструмента на эффективность
работы многоцелевых станков
5.1. Особенности процесса автоматической смены инструмента и
его влияние на качество и производительность обработки
5.2. Способы повышения эффективности устройств автоматической смены инструмента многоцелевых станков
5.2.1. Совмещение отдельных движений устройств АСИ
5.2.2. Оптимизация режимов движений устройств АСИ
5.2.3. Повышение точности фиксации инструмента в захвате манипулятора АСИ
5.3. Выводы

Анализ уравнений, описывающих эти процессы, показывает, что если контактное сближение поверхностей при упруго-пластическом характере их деформаций в кинематике больше, чем в статике, то при упругом характере контактных деформаций оно практически остаётся неизменным. Это вполне объяснимо, так как процесс приработки в кинематике идёт быстрее, чем в статике.
Проанализируем работы, посвящённые контактному сближению поверхностей при трении.
Для дальнейшего рассмотрения процесса контактного взаимодействия при скольжении наиболее удобной является характеристика, связывающая силу контактного трения с контактной деформацией, работы [84].
По закону Амонтона-Кулона А=//-А, (1.2)
где А-сила трения; //-коэффициент трения; А”-нормальная нагрузка.
По А.П. Соколовскому [185] нормальную нагрузку можно определить из выражения:
N=KN■Sm, (1.3)
где А-контактная деформация;
т-показатель степени, учитывающий нелинейность; т.«2;
Кы - коэффициент, характеризующий жёсткость контакта.
Из уравнений (1.2) и (1.3) можно получить статическую характеристику сухого трения скольжения по контактной деформации:
С = //-А'л,-Ат.
При рассмотрении задач, в которых изменение деформации протекает в небольших пределах, указанную характеристику можно линеаризовать.
Тогда Г=КТ-3,
где Кт - коэффициент пропорциональности между силой трения и контактной деформацией, т.е. статическая характеристика контактного трения [86].