Обеспечение точности и параметрической надежности станков на основе раскрытия взаимосвязи процессов в шпиндельном узле и зоне резания

• Автор: Клепиков, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 399 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Современные требования к точности обработки деталей на металлорежущих станках
1.1.1. Точность и параметрическая надежность металлорежущих станков
1.1.2. Влияние процессов разной скорости и внешних воздействий
на точность обработки
1.1.3. Существующие методы обеспечения точности и параметрической надежности обработки деталей
1.2. Диагностика шпиндельных узлов, как составная часть методов
по обеспечению качества металлорежущих станков
1.2.1. Выходные параметры точности и параметры технического состояния ШУ
1.2.2. Анализ методов построения диагностических моделей шпиндельных узлов
1.3. Влияние процессов средней скорости на динамическое
качество ШУ
1.4. Влияние процессов медленной скорости на динамическое
качество ШУ
1.4.1. Влияние нагружения на интенсивность изнашивания
1.4.2. Влияние относительной скорости скольжения на интенсивность изнашивания
1.4.3. Влияние температуры на интенсивность процессов изнашивания
1.4.4. Влияние вибрации на интенсивность износа
1.4.5. Определение граничных параметров износа
1.5. Применение экспертных систем для обеспечения выходной точности и надежности станков
1.6. Прогнозирование параметрической надежности ШУ

1.7. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ В СИСТЕМЕ ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ-ЗАЖИМНОЕПРИСПОСОБЛЕНИЕ-ЗАГОТОВКА-ИНСТРУМЕНТ,
С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ МЕХАНООБРАБОТКИ
2.1. Расчетные схемы и математическая модель механообработки
2.2. Методика определения рациональных режимов резания для обеспечения заданных параметров точности
2.3. Структура программного комплекса для определения рациональных режимов, обеспечивающих заданные параметры точности обработки
2.4. Моделирование динамических характеристик механической системы и параметров точности механообработки с помощью передаточных функций резания ирез, возмущающих усилий со стороны шпиндельного узла ив и дисбаланса заготовки ид
2.5. Экспериментальные исследования динамической системы с целью определения точности механообработки
2.5.1. Экспериментальное определение коэффициентов жесткости
и демпфирования динамической системы
2.5.2. Экспериментальные исследования точности обработки деталей. Адекватность моделирования процесса механообработки
2.6. Расчет точности обработки с учетом динамических процессов, происходящих в шпиндельном узле и зоне резания. Рекомендации
по обеспечению точности механообработки
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ ВИБРОТЕРМОТРИБОЛОГИЧЕСКОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛА
3.1. Концепция комплексного моделирования
3.2.Моделирование колебаний шпинделя на опорах качения
3.2.1. Расчетная схема
3.2.2. Расчет жесткости и демпфирования в опорах без учета смазки
3.2.3. Расчет жесткости опор с учетом смазочного слоя
3.2.4. Расчет демпфирования в подшипнике качения с учетом

смазки
3.2.5. Возмущающие силы и моменты в динамической системе шпиндельного узла
3.2.6. Математическая модель колебаний шпинделя на опорах качения
3.3. Вибродиагностика состояния шпиндельного узла
3.3.1. Определение параметров состояния ШУ по частотным характеристикам
3.3.2. Оценка параметров колебаний шпинделя по вибрации
корпуса ШУ
3.4. Математическая модель нестационарных тепловых процессов
в шпиндельном узле
3.4.1. Определение тепловыделения в опорах качения
3.4.2. Расчет теплопроводности стыков
3.4.3. Расчет коэффициентов теплообмена
3.4.4. Упругодеформационная модель ШУ
3.5. Математическое моделирование трибологических процессов
в шпиндельном узле
3.6. Концептуальная вибротермотрибологическая модель состояния

3.7. Расчет областей состояния параметров точности и прогнозирование параметрической надежности шпиндельных узлов
3.8. Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ШПИНДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ
4.1. Комментарии к структуре экспертной системы
4.2. Конструкторско-технологическая поддержка принятия решений
4.2.1.Исследование чувствительности выходных параметров качества шпиндельного узла к параметрам его вибротермической системы
4.2.2. Конструирование элементов шпиндельного узла по заданной величине выходных параметров точности
4.2.3. Конструктивные схемы обеспечения точности на основе тепловых труб, встроенных в шпиндельные узлы

увеличению в спектре вибрации амплитуд на т.н. информационных частотах [231]. В табл.1.1 [231] приведены некоторые наиболее часто встречающиеся виды дефектов шарикоподшипников, подшипников скольжения и электрических машин, а также соответствующие им информационные частоты.
Таблица
Информационные частоты для диагностики дефектов шарикоподшипников [231]
Вид дефекта Осевая вибрация 0=1) Радиальная вибрации 0=2,3)
Шарикоподшипники
Дефект вращающегося кольца (2рА)вч±к((Ос-сОв) к(сОс-СОд)+ (-]//' X

Дефект невращающегося коль- (2р±к)вч+ксос ксос+(-1)5 <х>с±

±[гр +к±(-1)81] вд
Разноразмерность шариков рвч (р±1)6я+сос
Преобладающая гармоника по
рядка ко кольца:
вращающегося (гр±к08)вд ±к(а>с~а>в) к£0сод-сод)+(-!/]1 сос±
±[2рЧкм-1)А
невращающегося (гр+квд +ксос к08+(-1/ сос±
±[2Р +к„8±(- I)81]вд
Примечание. Приняты следующие обозначения: сов - угловая скорость вращения внутреннего кольца подшипника; сос - угловая скорость вращения сепаратора; 2 - число шариков в подшипнике; к -номер гармоники; р,Б,81=0,1,2