WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

На основе изложенного разработан алгоритм расчета геометрического образа обрабатываемой поверхности при сверлении (рисунок 2).

Рисунок 2 – Алгоритм расчета геометрического образа отверстия при сверлении В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований по измерению траекторий формообразования при сверлении отверстий спиральными сверлами.

Разработана экспериментальная установка для измерения траекторий формообразования при сверлении (рисунок 3). В шпинделе 1 станка устанавливается при помощи конуса Морзе сверло 2. При сверлении деталь 3 перемещается в вертикальном направлении за счет перемещения стола 4. На станине станка закрепляется кронштейн 5, в котором устанавливаются четыре бесконтактных датчика перемещения 6, расположенные под углом 90° друг к другу в двух уровнях. Два датчика 6 располагаются в верхнем уровне таким образом, что их чувствительные наконечники взаимодействуют с наружной поверхностью шпинделя 1. На сверле 2 закрепляется кольцо 8, биение которого не превышает 1 мкм. С наружной поверхностью кольца взаимодействуют два бесконтактных датчика перемещения 7. Верхний конец шпинделя 1 при помощи упругой муфты соединяется с датчиком 9 угловых перемещений ЛИР-158-200. Сигналы от датчиков 6 и 7, а также от датчика угловых перемещений 9 подаются на плату ввода – вывода L-761, которая устанавливается в компьютер. В качестве программного обеспечения использовалась программа «Bore», которая позволяет производить обработку поступающей информации с использованием методов математической статистики.

Рисунок 3 – Схема экспериментальной установки Показано, что движение оси вращения шпинделя имеет явно выраженный стохастический характер (рисунок 4). Формы траекторий оси вращения шпинделя при различных скоростях отличаются незначительно, с увеличением скорости вращения шпинделя происходит уменьшение траекторий (рисунок 5).

Траектория имеет вид неправильного эллипса, большая ось которого совпадает с плоскостью наименьшей жесткости станка.

На траектории оси вращения шпинделя выявлены колебания (рисунок 5) под углом приблизительно 45°, частота которых при изменении частоты вращения шпинделя практически не меняется и составляет 174 – 178 Гц.

Рисунок 4 - Траектории оси вращения шпинделя (40 оборотов). Сверло 12 мм, Р6М5 – Сталь 20, частота вращения шпинделя n = 2200 об/мин, подача s = 0,мм/об.

49,5 м/мин 83 м/мин 114 м/мин Рисунок 5 – Траектория оси шпинделя на холостом ходу. 1 деление = 5 мкм.

Исследовано влияние скорости резания на форму и размеры траекторий движения оси вращения шпинделя и сверла. Получены траектории движения оси сверла и шпинделя при различных режимах резания (рисунки 6, 7). В ходе сверления по мере заглубления инструмента происходит смещение траекторий оси вращения шпинделя и оси вращения сверла и изменение их размеров. Для всех скоростей резания (рисунок 8, а, в) по мере заглубления инструмента траектория оси вращения шпинделя уменьшается и смещается в направлении оси Y (т.е. плоскости симметрии станины). Это объясняется тем, что в этом направлении шпиндель станка имеет наименьшую жесткость. Размер траектории оси вращения сверла по мере заглубления инструмента увеличивается (рисунок 8, б), что связано с изгибными деформациями сверла, которые увеличиваются при заглублении. Направление смещения траектории оси сверла для разных экспериментов различно, не совпадает с направлением смещения оси вращения шпинделя и не имеет выраженной зависимости. Это объясняется тем, что направление изгиба сверла в системе координат технологической системы случайно. По мере заглубления инструмента, для всего диапазона исследованных скоростей резания, смещение базовой окружности траектории оси сверла (рисунок 8, г), относительно положения базовой окружности траектории оси сверла на холостом ходу, увеличивается. Это связано с изгибом сверла и является экспериментальным подтверждением зависимостей, приведенным в литературе.

Рисунок 6 - Траектории оси вращения шпинделя. а) 36,9 м/мин, б) 49,5 м/мин, в) 83 м/мин, г) 114 м/мин. 1 – холостой ход, 2 – резание на глубине 5 мм, 3 – резание на глубине 18 мм.

Рисунок 7 - Траектории оси вращения сверла. а) 36,9 м/мин, б) 49,5 м/мин, в) м/мин, г) 114 м/мин. 1 – холостой ход, 2 – резание на глубине 5 мм, 3 – резание на глубине 16 мм.

2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 5 10 15 Заглубление, мм Заглубление, мм 114 м/с 83 м/с 49,5 м/с 36,9 м/с 114 м/с 83 м/с 49,5 м/с 36,9 м/с а) б) мкм мкм 0 5 10 15 0 5 10 15 Заглубление, мм Заглубление, мм 114 м/с 83 м/с 49,5 м/с 36,9 м/с 114 м/с 83 м/с 49,5 м/с 36,9 м/с в) г) Рисунок 8 - Изменение размеров базовой окружности траектории оси вращения шпинделя (а) и сверла (б) при заглублении инструмента и смещение базовой окружности траектории оси вращения шпинделя (в) и сверла (г) при заглублении инструмента при различных скоростях резания мкм Радиус БО траектории сверла, Радиус БО траектори шпинделя, мкм 18 0 5 10 15 0 5 10 15 Заглубление, мм Заглубление, мм 0,32 мм/об 0,23 мм/об 0,14 мм/об 0,14 мм/об 0,23 мм/об 0,32 мм/об а) б) 6 мкм мкм 0 5 10 15 0 5 10 15 Заглубление, мм Заглубление, мм 0,23 мм/об 0,32 мм/об 0,14 мм/об 0,14 мм/об 0,23 мм/об 0,32 мм/об в) г) Рисунок 9 - Изменение размеров базовой окружности траектории оси вращения шпинделя (а) и сверла (б) и смещение базовой окружности траектории оси вращения шпинделя (в) и сверла (г) при заглублении инструмента при различных подачах мкм Радиус БО траектори шпинделя, мкм Радиус БО траектории сверла, Исследование процесса резания в различном диапазоне скоростей показало, что различные виды контактного взаимодействия, влияющие на величину сил резания, определяют размеры траектории оси инструмента и величину смещения траекторий оси вращения шпинделя и оси вращения сверла. Зависимость смещения траекторий оси вращения шпинделя и оси вращения сверла при увеличении скорости резания соответствует зависимости изменения сил резания от скорости. Происходит увеличение смещения траекторий в зоне скоростей с наростообразованием и уменьшение смещения траекторий в зоне скоростей пластического и вязкого контактов. Т.е. силы резания определяют траекторию движения оси инструмента, которая определяет размеры и форму обработанного отверстия, что подтверждается измерением обработанных отверстий.

Проведены исследования траекторий движения оси вращения шпинделя и сверла при различных значениях подачи. Изменение размеров траекторий оси вращения сверла и шпинделя и их смещение, по мере заглубления инструмента, для всего диапазона исследованных подач аналогично траекториям, исследованных при различных скоростях резания (рисунок 9). При увеличении подачи наблюдается увеличение размеров траектории оси вращения сверла и уменьшение размеров траектории оси вращения шпинделя. Смещение траекторий оси вращения сверла и оси вращения шпинделя с ростом подачи увеличивается.

Проведены исследования формы поперечного сечения обработанных отверстий (рисунок 10). Сравнение формы круглограммы с траекторией оси сверла позволяет сделать вывод о том, что они имеют близкое подобие.

Рисунок 10 - Круглограмма обработанного отверстия.

Предложено выделить два этапа в процессе сверления сквозных отверстий: сверление до выхода главных режущих кромок из заготовки и сверление после выхода главных режущих кромок из заготовки. При сверлении до выхода главных режущих кромок (первый этап) получаемое отверстие имеет вид неправильного криволинейного конуса (рисунок 11, б). Экспериментально подтверждено, что рабочая часть сверла движется по траектории соответствующей неправильному конусу, который расширяется к верху, в результате чего ленточки сверла «задевают» поверхность обрабатываемого отверстия в его верхней части. Профили сечений отверстий различной глубины, просверленных с одинаковыми режимами резания, свидетельствуют о том, что с увеличением глубины сверления разбивка отверстия увеличивается. При сверлении после выхода главных режущих кромок из заготовки (второй этап) наблюдается довольно резкое смещение траектории оси сверла. Обработанное отверстие имеет вид неправильного цилиндра, диаметр которого в средней части меньше, размеров в верхней и нижней части (рисунок 11, а). Такая форма обусловлена тем, что после выхода главных режущих кромок из заготовки, корпус инструмента перестает центрироваться о поверхность резания, схема действующих сил приводится к случаю консольной балки, и сверло «разбивает» ленточками поверхность отверстия в его нижней части. Сравнение траекторий оси сверла и профилей сечений обработанных отверстий показывает, что направление смещения оси отверстия и направление смещения траектории оси сверла совпадают. Таким образом, по величине смещения траектории после выхода главных режущих кромок сверла из заготовки, можно судить о величине увода оси отверстия (рисунок 12).

а) б) Рисунок 11 - Форма обработанного отверстия: а) сквозного и б) несквозного.

Рисунок 12 – Смещение положения центра сечения просверленного отверстия от верхнего сечения (1) и смещение траектории оси сверла (2) для различных сечений отверстия. Сверло 10,2 мм. Р6М5 – Сталь 45, v = 83 м/мин.

В четвертой главе рассматриваются вопросы повышения точности обработки отверстий сверлением.

Предложено повышение точности сверления на основе управления процессом сверления и оптимизации условий обработки. Предложено применение многофакторного эксперимента для определения оптимальных условий обработки отверстий в условиях действия ряда технологических (скорость резания) и конструктивных (угол при вершине, угол наклона винтовой канавки, угол наклона перемычки, ширина ленточки, материал инструмента) факторов.

С этой целью, проведен анализ технических требований к обрабатываемому отверстию на предмет их выбора в качестве параметра оптимизации (при оптимизации технологического процесса) или контролируемого параметра (при управлении процессом). Установлено, что в качестве параметра оптимизации (контролируемого параметра) следует выбирать точность диаметра размера.

Предложены оптимальные значения параметра оптимизации (контролируемого параметра). Такими значениями для отклонений формы и расположения поверхностей являются нулевые значения, а для точности размера диаметра отверстия – значение середины поля допуска этого размера.

Проведен анализ факторов, оказывающих влияние на точность обработки отверстий спиральными сверлами. Выявлены факторы, оказывающие наибольшее влияние на форму и размеры траекторий формообразования. Разработаны рекомендации по управлению факторами, определяющими форму и размеры траекторий.

Даны общие рекомендации по применению методов планирования эксперимента для поиска оптимальных условий и методов статистического управления процессом для процесса обработки отверстий сверлением.

Общие выводы 1. Разработанная математическая модель построения геометрического образа обрабатываемого отверстия при сверлении и методика построения геометрического образа и прогнозирования точности обработки отверстия на основе измерения траекторий формообразования позволяют производить расчет и построение геометрического образа обрабатываемого отверстия в трехмерном пространстве с высокой точностью и на его основе определять показатели точности отверстия.

2. Разработанная экспериментальная установка позволяет осуществлять измерение траекторий формообразования при обработке на станке в ходе процесса резания в реальном масштабе времени.

3. На основе исследования влияния режимов обработки на форму и размеры траекторий формообразования установлены качественные зависимости изменения формы и размеров траекторий оси вращения шпинделя и сверла при различных скоростях резания и подачах при заглублении инструмента.

4. Установлено, что изменение формы и размеров траекторий формообразования соответствует смене видов контактного взаимодействия при увеличении скоростей резания.

5. Предложено выделить два этапа в процессе сверления сквозных отверстий, различающихся схемами действующих сил и возникающими погрешностями геометрической формы отверстия.

6. Разработанная методика управления траекториями формообразования на основе управления факторами, определяющими форму и размеры траекторий формообразования, позволяет повысить точность обработки отверстий спиральными сверлами и может быть использована при технологической подготовке производства.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Быков С.Ю. Влияние каналов для подвода СОЖ на жесткость инструмента для глубокого сверления. // Волжский технологический вестник. Научный технический производственный журнал. Волгоград. №4. 2004. С 44-46.

2. Быков С.Ю., Соколов А.В., Юркевич В.В. Исследование траектории вращения шпинделя при сверлении. // Волжский технологический вестник. Научный технический производственный журнал. Волгоград. №2. 2005. С 38-42.

3. Юркевич В.В., Соколов А.В., Быков С.Ю. Исследование точности сверления отверстий на фрезерном станке УФ-280 // Вестник машиностроения.

Ежемесячный научно – технический и производственный журнал, 2006, №2.

С.50-54.

4. Юркевич В.В., Быков С.Ю, Соколов А.В., Пупынин С.В. Исследование статической податливости универсально-фрезерного станка // Волжский технологический вестник. Научный технический производственный журнал. Волгоград. №3. 2006. С 40-5. Юркевич В.В., Быков С.Ю, Соколов А.В., Орлов С.А. Исследование теплостойкости универсально-фрезерного станка // Волжский технологический вестник. Научный технический производственный журнал. Волгоград. №4.

2006. С 48-49.

6. Быков С.Ю. Факторы, определяющие качество процесса сверления спиральными сверлами // Известия волгоградского государственного технического университета. Серия «Прогрессивные технологии машиностроения». Выпуск 2. №4. Волгоград. гос. техн. ун-т. – Волгоград, 2006. С. 25-28.

7. Схиртладзе А.Г., Быков Ю.М. Повышение эффективности обработки отверстий сверлением на основе применения специальной сверлильной головки // Известия волгоградского государственного технического университета. Серия «Прогрессивные технологии машиностроения». Выпуск 2. №4. Волгоград.

гос. техн. ун-т. – Волгоград, 2006. С.58-59.

8. Юркевич В.В., Быков С.Ю., Емельянов П.Н. Измерение траекторий формообразования при сверлении // Измерительная техника. – Москва, 2006.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»