Снижение погрешностей обработки на токарных станках с ЧПУ на основе моделирования динамической системы в технологическом препроцессоре САП

• Автор: Исаев, Василий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с. : ил.

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ И КАЧЕСТВА ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ

1.1 Общие положения

1.2 Обзор и анализ систем обеспечения точности положения и траектории движения рабочих органов станка
1.3 Технологические возможности автоматизированных систем подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ

1.4 Обзор особенностей формирования погрешностей

1.5 Обзор и анализ методов моделирования

1.6 Обзор моделирующих подсистем

1.7 Обзор известных способов моделирования приводов станков

1.7.1 Моделирование систем главного привода станков

1.7.2 Моделирование систем приводов подач

1.7.3 Обзор известных способов моделирования шпиндельных узлов

1.8 Выводы
1.9 Цели и задачи исследования
2 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОЧТИ И КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ
2.1 Основные технологические принципы управления точностью обработки на станке с ЧПУ
2.2 Определение погрешностей обработки и алгоритм работы технологического препроцессора
2.2.1 Основные технологические принципы определения точности обработки на станках с ЧПУ, как подсистемы методов обработки
2.2.2 Математическая модель формирования погрешностей обработки на станках с ЧПУ
2.3 Системный подход к моделированию

2.4 Математическая модель привода главного движения
2.4.1 Основные положения, используемые при формировании моделей
элементов технологической системы
2.4.2 Дифференциальные уравнения движения твёрдого тела
2.4.3 Основные зависимости для колеблющегося стержня
2.4.4 Уравнения изгибно-крутильных колебаний шпиндельного узла
2.4.5 Формирование модели шпинделя
2.4.6 Математическая модель опор шпинделя и валов
2.4.7 Модели валов коробки скоростей
2.4.8 Модель блока зубчатых колёс
2.4.9 Модель ремённой передачи
2.4.10 Модель электродвигателя главного движения
2.4.11 Композиция модели привода главного движения
2.4.12 Сравнительный анализ моделей приводов главного движения
2.5 Математическая модель приводов подач
2.5.1 Модель ходового винта
2.5.2 Модель электродвигателя подачи
2.5.3 Композиция модели привода подачи
2.5.4 Моделирование траектории движения приводов для обработки
сложных поверхностей
2.6 Математическая модель рабочих процессов
2.7 Математическая модель объектов несущей системы
2.8 Композиция системной модели
2.9 Выводы
3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
3.1 Методика составления моделей в ПК EULER
3.2 Исходные данные для формирования модели
3.3 Создание геометрической модели
3.3.1 Создание геометрической модели шпинделя

3.3.2 Геометрическая модель опор шпинделя
3.3.3 Г еометрическая модель блока зубчатых колёс
3.3.4 Геометрическая модель валов тип
3.3.5 Геометрическая модель валов тип
3.3.6 Модель ремённой передачи
3.3.7 Модель электродвигателя привода главного движения
3.3.8 Композиция привода главного движения
3.4 Геометрические модели приводов подач
3.4.1 Г еометрическая модель ходовых винтов
3.4.2 Модели электродвигателей приводов подач
3.4.3 Г еометрическая модель гайки
3.4.4 Композиция модели привода подачи
3.5 Геометрическое описание объектов несущей системы
3.5.1 Геометрическая модель корпуса коробки скоростей
3.5.2 Г еометрическая модель станины
3.5.3 Геометрическая модель каретки суппорта
3.6 Композиция системной модели
3.6.1 Создание геометрического описания процесса резания
3.6.2 Геометрическое описание процесса трения в направляющих
3.7 Моделирование процесса обработки детали
3.8 Выводы
4 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Методика экспериментального определения траектории движения
опорных точек шпинделя токарного станка. Условия проведения
эксперимента
4.2 Планирование эксперимента
4.3 Обработка результатов машинного эксперимента
4.4 Разработка алгоритма построения геометрического образца детали

ния микрогеометрии поверхности; получения заданных параметров физикомеханических свойств поверхностного слоя; подачи очередной порции металла обрабатываемой заготовки в зону обработки; формирования обрабатывающего инструмента; формирования других параметров качества обрабатываемой заготовки. Анализ характеристик метода обработки на станках с ЧПУ показывает, что одни и те же движения выполняют одновременно несколько функций. Так при движении перехода инструмента из одной ОТ в другую, лежащих в пределах контура обрабатываемой заготовки, одновременно осуществляется движение подвода инструмента в зону обработки и движение образования макрогеометрии поверхности.
С целью классификации способов получения размера поверхности воспользуемся иерархической композицией параллельно-последовательного решения. При свертывании "снизу-вверх" выявлены на первом уровне прадерева свертки В‘, 12 наиболее значимых погрешностей: Х - установки, Х2 - от упругих деформаций системы, Хз - износа инструмента, Х4 - настройки, Х$ - износа инструмента, Х6 - изготовления инструмента, Ху - от тепловых деформаций, Х% - подготовки УП, Xэ - воспроизведения УП, Хо - позиционирования, Хц -фиксации поворотных устройств, Х2 - от несовпадения траектории перемещения режущего инструмента с размерной цепью обработанной детали. Разделим их на четыре группы: А - случайные нестационарные, А - случайные нестационарные, £>3 - систематические стационарные, Д - систематические нестационарные. Такое разделение на втором уровне свертки Вс2 вызвано различиями в возможности компенсации этих погрешностей на станках с ЧПУ. На третьем уровне прадерева свертки Вс} центрами наращивания станут суммарные погрешности смещения координат ОТ: при обработке одной ЭП, при подводе из ИТС в НТД, при автоматической смене инструмента.
Классификация метода обработки с учетом особенностей обработки на станках с ЧПУ на основе использования разработанных теоретических прин-