Экспериментально-аналитическая модель выбора параметров динамических систем круглошлифовальных станков при случайных возмущениях

• Автор: Анвар Абдох Али Мохссен
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава Г СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л. Методология экспериментального исследования
1.2. О природе колебаний при шлифовании
1.3. Выводы по обзору работ и постановка задачи исследования.... 17 Глава 2. РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА И
ОСНАСТКИ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
2.1 .Стенд для испытания направляющих
2.2. Жёсткость элементов конструкции шлифовального станка.
2.3. Методы определения демпфирующих свойств элементов конструкции шлифовального станка
Глава 3. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЫНУЖДЕННЫХ
КОЛЕБАНИЙ В СТАНКЕ
3.1. Динамическая модель
3.2. Методика спектрального анализа колебаний в станке
3.3. Спектральный анализ источников динамических воздействий на станок
3.3.1.Внешние источники динамических воздействий
3.3.2.Источники инерционного возбуждения колебаний
Глава 4. КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
4.1. Составление упрощённой математической модели станка..
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
В рамках общей программы развития машиностроения особое внимание уделяется созданию промышленного потенциала прецизионного станкостроения, которое является основой развития таких важнейших отраслей промышленности, как приборостроение, аэрокосмическая, электронная, оборонная, подшипниковая и ряда других отраслей.
В среде прецизионного оборудования особое внимание уделяется созданию шлифовальных прецизионных станков, в частности круглошлифовальных, поскольку указанная группа станков используется на заключительных стадиях технологического процесса, а также практически только эта группа станков может быть использована для заготовительных операций при реализации так называемой "нанотехнологии".
Проведенные к настоящему времени исследования указывают на необходимость решения проблем в связи с повышением точности обработки на металлорежущих станках, разделяя их на ряд частных задач. Так, погрешности обработки на металлорежущих станках оцениваются точностью готовых изделий, а именно точностью размера обработанных поверхностей, их формы и взаимного расположения, величиной шероховатости поверхности.
Если рассматривать обработку деталей на станке как процесс, протекающий в замкнутой технологической системе, то все факторы, влияющие на точность размера обработки, в значительной степени зависят от применяемого метода шлифования. В настоящее время широко применяются четыре метода обработки деталей на круглошлифовальных станках - методы пробных проходов, с применением контроля по пути (до упора), с применением средств активного контроля выбранного геометрического параметра изделия в процессе обработки, с послеоперационным контролем и подналадкой технологической системы. Так, расчет баланса точности обработки на круглошлифовальном станке повышенной точности, работающем но методу контроля по пути [7], показал, что наибольшее влияние на точность обработки оказывают упругие и температур-
ные деформации технологической системы и износ инструмента. Суммарные погрешности, вызываемые геометрической неточностью станка, не превышают 5%; удельный вес погрешности, вызванной вибрациями от неуравновешенности шлифовального круга, не превышает 3%.
Однако баланс точности значительно изменяется при обработке на круглошлифовальных станках особо высокой точности, с использованием средств активного контроля [6,13,51]. Здесь на результаты обработки практически не сказываются температурные и упругие деформации станка, износ и затупление шлифовального круга и другие факторы.
В настоящее время требуется изготовление деталей изделий с суммарной погрешностью обработки менее 1,0 мкм, поэтому значительно выросло влияние таких факторов, как геометрическая точность станка и вибрации в технологической системе. Так, удельный вес погрешности обработки в виде волнистости и шероховатости поверхности может достигать 40н-50 % от суммарной погрешности. В свою очередь волнистость и шероховатость контактирующих поверхностей оказывают решающее влияние на величину фактической площади их контакта, износостойкость, контактную прочность, герметичность соединений, возникновение вибраций, шумность, долговечность.

Рассеяние энергии за цикл колебаний экспериментально может быть определено следующими методами: по уменьшению амплитуды при свободных колебаниях, по резонансной кривой при вынужденных колебаниях (при воздействии постоянной гармонической возмущающей силы), по абсолютным величинам амплитуды колебаний и возмущающей силы в резонансе при вынужденных колебаниях и при известных величинах сил возбуждения.
Первый метод применим для любого закона изменения силы сопротивления; второй и третий дают точный результат только в случае, если сила сопротивления пропорциональна скорости (вязкое трение) или перемещению.
При применении инерционного возбудителя колебаний, развивающего динамическую силу Б = Р () • (ел /о) о)2 ■ С о э (0) 1:), декремент колебаний определяется по следующей зависимости:

Л -Л
л/З '
/о’
'/1-/2Л
(2.2)

где Г0, ^ и Ъ - экспериментально установленные частоты при постоянных жесткостях и различных массах каретки.
При зависимости относительного рассеяния энергии колебаний от амплитуды колебаний, например, при сухом трении, данный метод неприемлем.
На рис. 2.8 показана графическая зависимость коэффициента демпфирования от изменения массы каретки, а на рис. 2.9 - от изменения жесткости привода. Графические зависимости показывают, что увеличение массы, а, следовательно, и удельного давления на направляющие перемещаемого узла приводит к незначительному увеличению демпфирования.
Изменение жесткости привода практически не меняет демпфирования.
Коэффициенты демпфирования системы, определенные по резонансным кривым, занесены в таблицу 2.2.
Незначительное увеличение демпфирования системы при увеличении массы объясняется изменением коэффициента трения качения.