Повышение точности сверления отверстий на основе моделирования и управления траекториями формообразования

• Автор: Быков, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Состояние вопроса. Цели и задачи исследования

1.1.Необходимость повышения качества обработки на металлорежущих станках.

1.2.Точность обработки отверстий сверлением

1.3.Движение формообразующих элементов металлорежущих станков

1.4. Цели и задачи исследования

Глава 2. Точность отверстий обрабатываемых сверлением

2.1. Силы, действующие на спиральное сверло

2.1.1. Силы резания, действующие на передней поверхности спирального сверла.

2.1.2. Силы, действующие на задних поверхностях

2.2.Влияние видов контактного взаимодействия на силы резания.
2.2.1. Контактное взаимодействие с образованием элементных и суставчатых стружек
2.2.2. Контактное взаимодействие с существованием пульсирующей зоны.
2.2.3. Контактное взаимодействие с образованием нароста
2.2.4. Контактное взаимодействие с существованием участков пластического
и вязкого контактов.
2.3. Погрешности, возникающие при обработке отверстий
2.3.1. Разбивка отверстий
2.3.2.Увод сверла
2.3.3. Влияние динамики процесса сверления на точность обрабатываемых отверстий
2.4. Построение геометрического образа обрабатываемой поверхности при сверлении
2.5. Определение показателей точности детали.
2.6. Моделирование деформаций инструмента в среде оИсМогк8
Выводы по главе 2
Глава 3. Исследования точности сверления отверстий.
3.1. Исследование податливости и теплостойкости станка.
3.2. Исследование траекторий формообразования при сверлении
3.2.1. Экспериментальная установка для измерения траекторий
формообразования
3.2.2. Тарировка датчиков
3.2.3. Оценка погрешностей измерений.
3.2.4. Обработка экспериментальных данных
3.2.5. Траектории оси вращения шпинделя.
3.3. Влияние режимов резания на траектории формообразования.
3.4. Сравнение траекторий оси сверла и геометрического образа
обработанного отверстия.
Выводы по главе 3.
Глава 4. Повышение точности обработки отверстий сверлением
4.1. Параметры, характеризующие качество процесса обработки отверстий сверлением
4.1.1. Выбор оптимальных значений показателей назначения
4.2. Факторы, определяющие качество процесса сверления спиральными сверлами
4.2.1. Анализ факторов, влияющих на точность сверления отверстий спиральными сверлами
4.3. Повышение точности обработки отверстий сверлением на основе управления процессом
4.3.1. Управление траекториями формообразования.
4.3.2. Повышение точности обработки отверстий сверлением на основе
применения методов планирования эксперимента
4.3.3. Повышение точности обработки отверстий сверлением на основе
статистического управления процессами
Выводы по главе 4
Выводы
Список литературы


Изучение вопросов точности основано на знании величин и закономерностей изменения сил резания и их моментов в зависимости от условий обработки. Закономерности изменения сил резания во многом определяются геометрией режущей части инструмента. Аналитические выражения сил для различных видов обработки разработаны Г. И. Грановским [], В. Ф.Бобровым [9], ГТ. Н.Н. Зоревым [], Н. А.Шевченко, С. С. Петрухиным, Ю. П. Холмогордевым. При сверлении в срезании стружки принимают участие две главных режущих кромки и дополнительно перемычка. На каждой режущей кромке действует сила резания, которую можно разложить на три составляющие (рисунок 1. Р2, касательную к окружности на которой расположена точка режущей кромки, Ру, проходящую через ось сверла и силу Рх, параллельную оси сверла. На перемычке действует аналогичная система сил, однако, В. Ф.Бобров [9] указывает, что вследствие относительно малого влияния, оказываемого на силовые характеристики при сверлении двух составляющих, кроме составляющей Рхп, их во внимание не принимают. Вспомогательные лезвия в срезании стружки существенного значения не имеют. Однако вследствие того, что на фасках сверла вспомогательный задний угол равен нулю, между ними и стенкой отверстия имеется трение. Касательная, составляющая силы трения, обозначена на рисунке силой Р^. Рисунок 1. Силы действующие на режущих кромках спирального сверла. Осевая сила противодействует движению подачи. По ней рассчитываются на прочность детали механизма подачи сверлильного станка. При больших вылетах осевая сила вызывает продольный изгиб сверла. Для осуществления процесса резания крутящий момент, развиваемый станком Мст при определенном числе оборотов шпинделя, должен быть больше крутящего момента М резания, т. Мст > М. По крутящему моменту резания рассчитывают на прочность и жесткость шпиндель и детали механизма главного движения станка. Под действием крутящего момента резания происходит скручивание сверла. Силы Ру. Ру не равны. Поэтому появляется равнодействующая сила ДРУ, направленная в сторону большей силы. Под действием равнодействующей происходит «разбивание» отверстия (увеличение диаметра отверстия по сравнению с диаметром сверла). Разбивание» отверстия вызывает другую погрешность - увод сверла от геометрической оси отверстия, так как сверло перестает своими фасками центрироваться в отверстии. Разбивание» и увод отверстия от геометрической, оси всегда присущи сверлению отверстий двухлезвийными винтовыми сверлами. Влияние конструктивных элементов сверла на силовые характеристики процесса сверления различно. Как видно из таблицы 1. На перемычку же приходится большая часть осевой силы. Таблица 1. Доля осевой силы и крутящего момента, приходящаяся на режущие кромки сверла (по В. По изменению величины осевой силы и крутящего момента можно судить о состоянии сверла в процессе резания. Резкое увеличение крутящего момента, соответствует преимущественному износу главных лезвий сверла. Резкое возрастание осевой силы свидетельствует о доминирующем износе перемычки. С увеличением скорости подачи s и диаметра сверла увеличивается площадь сечения слоя, срезаемого главными лезвиями, вследствие чего осевая сила и крутящий момент возрастают. Однако подача и диаметр сверла на осевую силу и крутящий момент влияют неодинаково. D -диаметр сверла, 1п - длина перемычки, ф - угол в плане, и при любых видах работ толщина а срезаемого слоя на составляющие силы резания влияет менее сильно, нежели ширина Ь, то и подача на осевую силу и крутящий момент также влияет слабее, чем диаметр сверла. Основное влияние на осевую силу и крутящий момент оказывают угол со наклона винтовой канавки, двойной угол в плане 2ф сверла и угол {/ наклона перемычки. Увеличение угла наклона винтовой канавки (рисунок 1. Из рисунка также видно, что влияние угла со на Ро и М заметно только при углах со < - °. Дальнейшее увеличение угла со практически не сказывается на изменении Ро и М. Экспериментально установлено влияние угла 0) на осевую силу и крутящий момент: увеличение угла со вызывает возрастание переднего угла сверла, что снижает силу резания на главном лезвии и ее составляющие.