Повышение эффективности процесса внутреннего шлифования на основе автоматического управления режимом обработки

• Автор: Фролова, Валентина Николаевна
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1. Состояние вопроса
1.2. Цель и задачи исследования
Глава 2. Образование размера при шлифовании методом врезания
2.1. Образование размера при обычном шлифовании
2.2. Образование размера при применении САУ
2.3. Выводы
Глава 3. Образование размера при шлифовании методом
продольных проходов
3.1. Расчет погрешности формы отверстия в продольном сечении
3.2. Расчет машинного времени, затрачиваемого на шлифование
3.3. Пример расчета
3.4. Выводы
Глава 4. Система автоматического управления режимами обработки
4.1. Измерительная часть САУ
4.2. Гидравлическая часть САУ
4.3. Выбор режима работы регулятора САУ
4.4. Расчет САУ на устойчивость
4.5. Выводы
Глава 5. Экспериментальное исследование управляемой и неуправляемой технологической системы внутришлифовального станка
5.1. Определение некоторых параметров технологической системы
5.2. Определение динамических параметров регулятора
5.3. Шлифование деталей на станке 1Ж175/1000 обычным методом
и с применением САУ
5.4. Выводы
Глава 6. Определение экономической эффективности применения САУ
Общие выводы
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
В современной технике используется большое количество втулок. Эти детали производятся, например, при изготовлении двигателей, редукторов, шпинделей, коробок скоростей, штанговых глубинных насосов и т.п. Постоянно возрастающие требования к повышению производительности и точности обработки таких изделий вызывают необходимость интенсификации и автоматизации процессов их изготовления. Эффективным средством автоматизации обработки на внутришлифовальном оборудовании в мелкосерийном и серийном производстве являются станки с ЧПУ, обладающие широкими технологическими возможностями.
Повышение эффективности шлифования малых партий втулок на станке с ЧПУ достигается за счет сведения к минимуму объемов подготовительных работ по изготовлению и корректировке управляющей программы, а также при условии ее достаточного качества и надежности. В управляющих программах задается большой объем информации о траектории движения инструмента, режимах резания и т.д. Однако, наблюдается разрыв между постоянно растущими технологическими возможностями станков с ЧПУ и трудностями в обеспечении требуемого качества, в том числе точности обработки на стадии проектирования управляющих программ из-за отсутствия формализованного описания процесса шлифования в широком диапазоне колебания его параметров. Из-за соизмеримости по абсолютным значениям величин снимаемых припусков с упругими отжатиями, износом круга и допусками заготовок формирование циклов врезного шлифования осложняется значительным несовпадением скорости съема припуска с программной скоростью движения шлифовальной бабки, что требует учета динамических характеристик процесса.
От того насколько полно спроектированная программа учитывает конкретные условия обработки, будет зависеть трудоемкость отладки рабочей программы, которая может снижаться за счет ликвидации многократного перепрограммирования, а также повышения технологической надежности выполняемой операции. Так, при высоких требованиях точности размеров и формы обрабатываемых поверхностей нередко время отладки может в 50 раз превышать длительность самой программы [48]. В основном это вызвано невыполнением требуемого качества обработки детали при начальных разработках управляющей программы, которые непосредственно связаны с назначением тех или иных режимов резания.
Для уменьшения многочисленных экспериментальных поправок программ на станках, вызывающих простои, технолог часто идет на заведомое занижение режимов
резания для гарантии обеспечения точности и качества обрабатываемых поверхностей и, следовательно, на соответствующее снижение производительности процесса обработки. Таким образом, для подбора режимов резания, обеспечивающих получение требуемой точности, приходится неоднократно производить изменения в управляющей программе, причем количество корректировок зависит от квалификации и опыта технолога-программиста или наладчика. Отсутствие научно обоснованных нормативных материалов по режимам внутреннего шлифования для станков с ЧПУ существенно влияет на качество обработки, производительность операции и ее технологическую надежность. Поэтому разработка системы автоматического управления режимами шлифования с учетом динамических свойств процесса является весьма актуальной.
Значительное разнообразие схем обработки на внутришлифовальных станках с ЧПУ при ограниченных возможностях эмпирических силовых зависимостей, учитывающих узкий диапазон варьирования параметров шлифования, вызывает необходимость разработки аналитических силовых зависимостей для реализации управления режимами резания и точностью обработки.
Настоящая работа посвящена исследованию взаимосвязи геометрических и физико-механических параметров детали и инструмента (диаметра и ширины обрабатываемых поверхностей, размера шлифовального круга, обрабатываемости материала детали, степени затупления круга и др.), а также режимов шлифования и свойств технологической системы (в частности, жесткости) с силами резания при различных схемах обработки на внутришлифовальных станках с ЧПУ. Получена связь обобщенной динамической характеристики внутреннего шлифования с его параметрами. На основе этого было выполнено теоретическое исследование формирование продольного профиля детали в автоматическом цикле и получено технологическое ограничение на скорость подачи, обеспечивающей требуемую точность, и сформированы условия устойчивости (отсутствие огранки) и качества (неразвитие волнистости, обусловленной возмущающими воздействиями) динамических процессов. На базе этих исследований разработана методика формирования высокопроизводительных циклов с учетом набора технологических ограничений.

гмо*
Ъ,К г т Ъ +~уПг +
(3.16)
Ь2К(ая-ау)__ Ь1К(ал-аг)+Ксо
72- ™ 71 “
+ Ь£т?іПг + Ъмо{ах-){
Система (3.16) - нелинейная, нестационарная система дифференциальных уравнений, описывающая поведение замкнутой САУ при входе и выходе круга из детали. Получение решения этой системы в замкнутой форме не представляется возможным. Поэтому попробуем приближенно получить решение системы (3.16) и уравнения (3.10), используя теоремы об оценках решений дифференциальных уравнений (см. Приложение 2). В результате решения аппроксимирующих уравнений
получаем следующие формулы для определения ОС ук :
а' _е-*)
* Рг Р’
(П2.8)
1 Ъем-аеы а

аЪ аЬ(а-Ь)
(П2.6)
Значения коэффициентов Р2, 4 . а и Ъ см. Приложение 2.
Выражения (П2.6) и (П2.8) позволяют оценить погрешность формы детали в продольном сечении, вносимую технологической системой, как для работы с САУ, так и в случае обычного шлифования соответственно.
Полагая, что наибольшее расстояние р,, между функциями, определяемыми выражениями (П2.6) и (П2.8), будет на конце отрезка ( 1) или (0) ), имеем:

Рг 1 Рг
' 1 Ъеах1 -аеъч — +

Ь(а-Ь)
(3.17)
где и - время выхода круга из отверстия при шлифовании с САУ и без САУ соответственно.
Коэффициент уточнения, даваемый САУ, можно определить как
#=4-
(3.18)