Повышение эффективности процесса точения на основе учета динамических параметров подсистемы "заготовка-инструмент"

• Автор: Кошелева, Алла Александровна
• Шифр специальности: 05.03.01, 05.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 472 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Принятые обозначения.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ К УВЕЛИЧЕНИЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТОЧЕНИЯ.

1.1. Повышение виброустойчивости процесса точения.

1.2. Пути достижения эффективности процесса точения

1.3. Показатели динамического качества токарного станка.

2. МЕТО ДО Л ОГИЧЕ СКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВИБРОУСТОЙЧИВОГО ПРОЦЕССА ТОЧЕНИЯ

2.1. Основные положения и модели динамической системы станка .

2.2. Математические модели виброперемещеиий подсистемы инструментзаготовка

2.3. Устойчивость динамической системы токарного станка при переменных динамических параметрах

Выводы по главе 2

3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗАГОТОВОК ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМАХ ИХ БАЗИРОВАНИЯ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ.
3.1. Исследование собственных частот колебаний заготовок типа тел вращения при различных схемах закрепления
3.1.1. Описание экспериментальной установки для исследования динамических параметров заготовки
3.1.2. Консольная установка заготовки
3.1.3. Установка заготовки в патроне с поджимом задним
центром
3.1.4. Установка заготовки в центрах.
3.1.5. Моделирование колебаний за готовки.
3.2. Исследование жесткости подсистемы заготовки
3.2.1. Методика исследования жесткости технологической системы .
3.2.2. Анализ передаточной функции подсистемы заготовки
3.2.3. Исследование динамической жесткости деталей типа тел вращения
3.2.3.1. Изучение воздействия кратковременной импульсной нагрузки на подсистему заготовки
3.2.3.2. Изучение воздействия прямоугольной импульсной нагрузки на подсистему заготовки
3.2.3.3. Расчет динамической жесткости деталей типа
тел вращения.
3.3. Демпфирование колебаний в подсистеме заготовки.
3.3.1. Исследование демпфирования в материале заготовки
3.3.2. Демпфирование колебаний в подсистеме заготовка
шпиндельный узел.
3.3.3. Демпфирование колебаний в подсистеме шпиндельный
узел заготовка задний центр
Выводы по главе 3.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДСИСТЕМЫ ЗАГОТОВКИ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ И РЕЖИМАХ РЕЗАНИЯ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ
4.1. Математическая модель процесса виброперемещения заготовки
4.1.1. Изменение динамических параметров заготовок
при резании.
4.1.2. Способ продольного точения с переменными
режимами резания
4.2. Прогнозирование уровня вибраций заготовки при
прерывистом резании.
4.3. Возможность уменьшения вибраций технологической
системы станка при прерывистом резании
Выводы по главе 4
5. ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПРОЦЕССА ТОЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗЦОВ С ПЕРЕМЕННЫМИ ДИНАМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
5.1. Конструкция резца с переменной жесткостью.
5.2. Математическая модель динамики точения резцами
с переменной жесткостью
5.3. Виброустойчивость динамической системы при точении
5.3.1. Динамическая модель подсистемы токарного инструмента
5.3.2. Устойчивость системы при изменении ее параметров по случайному закону.
5.3.3. Использование вероятностного подхода для исследования процесса резания при точении
5.4. Разработка регрессионной модели зависимости амплитуды колебаний инструмента от режимов резания
5.5. Определение погрешности размера детали при переменной жесткости технологической системы при точении.
5.6. Экспериментальные исследования динамики и виброустойчивости процесса точения резцами с переменной жесткостью
5.6.1. Постановка эксперимента
5.6.2. Исследование условий возникновения и протекания
вибраций
5.6.3. Спектральный анализ виброграмм.
5.6.4. Влияние неточности изготовления составной державки на точность обработки деталей
5.7. Разработка конструкций резцов с переменными динамическими параметрами.
Выводы по главе 5.
6. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТОЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ УЧЕТА ФАКТОРОВ, ПРИСУЩИХ ПОДСИСТЕМЕ ИНСТРУМЕНТЗАГОТОВКА
6.1. Комплексная оценка затрат при точении с учетом возможности повышения производительности.
6.2. Экономическое обоснование выбора варианта технологического процесса при точении с учетом повышения производительности
6.3. Экономическое обоснование выбора варианта конструкции токарного инструмента с учетом снижения его себестоимости
6.4. Алгоритм проектирования токарной операции
Выводы по главе 6.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В. Влияние времени точения на эффективность обработки. Производительность и экономическая, эффективность точения определяется технологическим процессом, степенью автоматизации, конструкцией, станка ш оснастки, динамическими характеристиками технологической системы. Тмi i i , 1. Ьи требуемое перемещение инструмента с рабочей подачей, относительно обрабатываемой детали включает размер длины поверхности по чертежу, перемещение для врезания и выхода инструмента, мм i число проходов минутная подача, мммин пит частота вращения детали шпинделя рабочая подача инструмента на один оборот шпинделя, ммоб 6, 7. Сокращение основного времени операции связано с совершенствованием конструкций инструмента, качеством инструментальных материалов, подбором СОЖ, уменьшением припусков на. Сокращение машинноговремени может быть достигнуто сокращением пути относительного движения инструмента и детали с рабочей подачей, путем обработки детали с оптимальными режимами, одновременным выполнением нескольких технологических переходов совмещением технологических и вспомогательных переходов. Используется многорезцовая обработка. Производительный способ сокращения машинного времени является обработка способом врезания 6. Коэффициент увеличения производительности по машинному времени можно увеличить в два раза, за счет повышения скорости, резания. Если позволяют технологические условия, то вместо повышения скорости резаниявозможно увеличение подачи и глубины резания. За. При этом. Увеличение режимов обработки тесно связано с точностью. Упругие перемещения системы лимитируют допускаемую силу резания, а тем самым и подачу. Скорость резания лимитируется размерной стойкостью инструмента и количеством образующегося тепла, порождающего температурные деформации технологической системы. При анализе процесса резания особое внимание уделяется исследованию силы резания. Именно сила определяет работу формообразования, следовательно, и количество выделившейся теплоты, температуру деформируемых слоев, тсрмоЭДС, характеризует механические свойства материала и заготовки,, степень их взаимодействия в зоне резания. В свою очередь, любое изменение этих параметров влияет на силу резания. Сила резания является индикатором всего комплекса физикомеханических факторов. Чем она меньше, тем благоприятнее условия формообразования . Ряд исследователей утверждает, что в настоящее время традиционные способы механической обработки достигли совершенства и не имеют резервов повышения производительности. Необходимо внедрение комбинированных способов обработки , например, интенсификация резания термомеханическими способами, активацией технологических средств, что позволяет в 1,5. При комбинированных методах обработки совмещают процесс резания с различными физикохимическими, термическими, механическими, электрическими, магнитными воздействиями при съеме материала. Г. Выбор варианта технологического процесса. С РнР3х, 1. Строится график С . При сравнении нескольких вариантов технологических процессов сравнивают несколько графиков С,. При различных значениях х обработку целесообразно вести по разным технологическим процессам 6, 7. Ю.М. Ермаков обосновал целесообразность выбора схемы резания по следующему методу. На обобщенном графике зависимостей силы резания Р и стойкости 7 от скорости резания у рис. Произведение линейной стойкости на подачу дает площадь обработанной поверхности производительность резания, а оптимальное произведение их значений по изолиниям максимальную производительность резания 0гаах Гтах 5Гтш. После назначения наибольшей подачи по условиям жесткости системы и шероховатости обработанной поверхности достаточно в интервале скоростей, рекомендуемых для конкретных материалов пары заготовка инструмент, определить скорость, соответствующую минимальной силе резания . Рис. Сравнение удельных затрат сил и работы резания при различных схемах срезания припуска позволяет выбрать наиболее эффективный способ обработки. Рассмотренные критерии оптимальности процесса резания и основные направления виброзащиты приведены на рис. Рис. Рис. Рис.