Исследование влияния жесткости ползуна токарно-карусельных станков на точность обработки крупногабаритных деталей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Чумак, Павел Васильевич

• Чумак, Павел Васильевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Чумак, Павел Васильевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Устройство, назначение и область применения токарно-карусельных станков

1.2 Аналитический обзор работ, посвященных обработке на токарно-карусельных станках

1.3 Влияние инструментального обеспечения и динамических процессов

на качество обработки

1.4 Виды обработок на токарно-карусельных станках

1.5 Выводы по главе 1

1.6 Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ПО

РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ РЕЗАНИЯ

2.1 Общие положения

2.2 Расчет деформации ползуна квадратного сечения

2.3 Расчет деформации ползуна прямоугольного сечения

2.4 Определение значения деформации и напряжений в направляющих ползунов в результате изгиба

2.5 Определение деформации и напряжений в направляющих

ползунов в результате кручения

2.6 Проверочный расчет деформаций ползуна с применением САПР

2.7 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

ДЕФОРМАЦИИ ПОЛЗУНА

3.1 Цель и задачи экспериментальных исследований

3.2 План и программа экспериментальных исследований

3.3 Технические и контрольно-измерительные средства для проведения

экспериментальных исследований

3.4 Результаты экспериментальных исследований

3.5 Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАИЯ ДЛЯ

ОПРДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ОБРАБОТКИ, ОБУСЛОВЛЕННОЙ

ЖЕСТКОСТЬЮ ПОЛЗУНА ТОКАРНО-КАРУСЕЛЬНЫХ СТАНКОВ

4.1 Определение погрешности обработки

4.1.1 Исходные положения

4.1.2 Расчетное определение погрешности обработки, обусловленной жесткостью ползуна

4.2 Алгоритм расчетного определения погрешности обработки

4.3 Пример расчетного определения погрешности АХ для конкретной детали

4.4 Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А АКТ о внедрении в производство научно-

технической разработки

ПРИЛОЖЕНИЕ Б АКТ о внедрении в производство научно-технической

разработки

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт внедрения в учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Акт внедрения в учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Методика расчета деформации вала ротора

генератора ветротурбины ВК50

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование влияния жесткости ползуна токарно-карусельных станков на точность обработки крупногабаритных деталей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Машиностроительный комплекс -фундамент научно-технического прогресса всей деятельности народного хозяйства. Машиностроительный комплекс - это собрание всех областей промышленности, изготавливающих различные машины. Он основной среди различных отраслей так как, машиностроительный комплекс - один из самых больших комплексов, который производит около 20 % всех возможных материалов и деталей, используемых во многих отраслях России. Машиностроение занимает первое место по доле в валовой продукции, второе место (после топливно-энергетического комплекса) по доле в промышленно-производственных фондах.

В этой отрасли промышленности изготавливают машины, оборудование и детали, которые эксплуатируются ежедневно: в промышленности, в сельском хозяйстве, в обиходе и во всех средствах авто-передвижения. Таким образом, научно-технический прогресс реализуется при помощи продукции машиностроения, в особенности таких ее первоочередных отраслей как станкостроение, приборостроение. Машиностроение, следственно, является центром научно-технического прогресса, при помощи которого осуществляется техническое перевооружение всех отраслей народного хозяйства.

Научно - технический прогресс в машиностроении определяется наличием новейших технологий, машин, станочного парка, современных систем управления.

В условиях рыночной экономики необходимо наращивание выпуска высокопроизводительных, надежных, конкурентоспособных машин и оборудования. Основой экономического роста Российской Федерации является развитие высокотехнологичных наукоемких отраслей обрабатывающей промышленности на базе принципиально нового технологического уклада.

Наибольший вклад в развитие в области повышения точности и производительности при обработки на станках, в том числе с ЧПУ, внесли в разное время ученые: Б.С. Балакшин, Б.М. Базров, A.M. Дальский,

A.C. Проников, В.А. Кудинов, Д.Н. Решетов, В.Т. Портман, B.C. Корсаков, А.Г. Косилова, Ю.М. Соломенцев, А.Г. Суслов, В.А. Тимерязев, Г.А. Шаумян, Г.М. Тромпет, В.С. Быкадов, В.Ф. Безъязычный, Т.Д. Кожина, С.С. Силин, Д.В. Казаков В.А. Козлов, В.В. Трусов и другие. Вопросами повышения точности обработки с помощью инструментальной техники и технологии занимались: А.Е. Древаль, Ю.И. Кузнецов, А.Р. Маслов, С.И. Лашнев, И.Л. Фадюшин, Ю.Л. Фрумин, М.И. Юликов, А.А. Рыжкин, В.Г. Солоненко и другие.

Кинематика станочных комплексов - основной аспект при изготовлении и обработке сложных крупногабаритных деталей весом до 25 тонн, так как обработка крупногабаритных и массивных деталей обуславливает возникновение значительных инерционных моментов в станочных комплексах, что может привести к браку детали и поломке инструмента.

При металлообработке крупногабаритных деталей жесткость станка является важнейшим фактором, влияющим на точность изготовления и позиционирования исполнительных органов, таких как ползун токарно-карусельных станков и многоцелевых станочных комплексов серии VM.

На сегодняшний день в имеющейся литературе по проектированию токарно-карусельных станков не освещены проблемы точности позиционирования исполнительных органов, которым, в частности, является ползун с его жесткостью, податливостью и деформацией, а потому требуют дальнейшего изучения, что делает диссертационное исследование своевременным и актуальным.

Данная работа выполнена в соответствии с:

- Федеральной целевой программой «Национальная технологическая база», в подпрограмме «Развитие отечественного станкостроения и инструментальной промышленности» на 2011-2016 годы, утвержденной постановлением правительства РФ №531 от 1 июля 2011 года;

- НИОКР по государственному контракту № 739ГУ1/2013 от 25 ноября 2013 года на разработку нового многоцелевого станочного комплекса VM33 в рамках программы «УМНИК».

Объект исследования. Объектом исследования является ползун токарно-карусельных станков, с его точностью позиционирования.

Цель работы и основные задачи исследования. Целью настоящей работы является исследование влияния жесткости ползуна токарно-карусельного станка на точность обработки сложных крупногабаритных деталей, как одно из наименее жестких элементов технологической системы СПИЗ.

Для достижения указанной цели были сформулированы следующие задачи, решению которых посвящена настоящая работа:

1. Разработать практические положения по расчету деформаций технологической системы, в частности наиболее слабого ее звена - ползун.

2. Определить влияние сил резания на деформацию ползуна.

3. Исследовать влияние деформации ползуна станка на точность обработки.

4. Исследовать влияние формы поперечного сечения и деформаций ползуна на точность изготовления деталей.

5. Экспериментально исследовать зависимость точности обработки крупногабаритных деталей при точении от деформации ползуна.

6. Разработать методические положения по расчетному определению погрешности обработки, обусловленной жесткостью ползуна.

Методы исследования. Геометрические, кинематические и силовые характеристики системы исследовались с использованием методов теоретической и аналитической механики, сопромата, математического моделирования с целью расчетного определения погрешности обработки в технологии машиностроения. При решении поставленных задач использовались современные программные комплексы, такие как Mathcad, AutoCAD, Autodesk Inventor и SolidWorks.

Экспериментальные исследования и измерения деформаций проводились на экспериментальном стенде на базе станкостроительного завода Седин (ЗАО «Станкозавод Седин») г. Краснодар.

Научная новизна выполненной диссертационной работы заключается в установлении расчетных зависимостей для определения погрешности обработки на токарно-карусельных станках, обусловленной жесткостью ползуна и

учитывающих как деформацию конструктивных элементов, так и деформацию соединений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- расчетные зависимости для определения деформации ползуна, то есть его жесткости под действием сил резания;

- расчетная зависимость для определения погрешности обработки, обусловленной жесткостью ползуна;

- алгоритм расчета погрешности обработки, обусловленной недостаточной жесткостью ползуна;

- методические положения по расчетному определению погрешности обработки, обусловленной жесткостью ползуна.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработке рекомендаций по определению деформаций ползуна на основе расчетных зависимостей;

- разработке рекомендаций по расчету деформации ползуна с применением моделирования;

- предложенной методике определения погрешности обработки, обусловленной недостаточной жесткостью ползуна.

Апробация результатов работы. Основные положения работы были представлены на всероссийских выставках и конференциях: на студенческих научных конференциях КубГТУ (Краснодар, 2012- 2014 гг.); на заседаниях научных семинаров кафедры «Технической механики и гидравлики» Кубанского государственного технологического университета; на заседании III Конкурса молодежных научных и инновационных проектов «1ппоТе^ 2012» (Краснодар, 2012 г.); на итоговой региональной научно-практической конференции «Молодежные научно-инновационные проекты Краснодарского края», в рамках конкурса «У.М.Н.И.К.» (Краснодар, 2013 г.); на заседании конкурса «Премия ^ года» (Краснодар, 2014 г.); на шестой Международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу,

основанному на знаниях» (Москва, 2014 г); на научно-технической конференции «Лучшие технологические школы России» (Рыбинск, 2017г.).

Результаты исследования соответствуют паспорту специальности 05.02.08-технология машиностроения (п.7- технологическое обеспечение и повышение качества поверхностного слоя, точности и долговечности деталей машин).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 25 работ, в том числе 4 в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобразования России.

Структура диссертации и аннотация глав. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 132 страницы, 45 рисунков, 29 таблиц, 84 источника и 5 приложений.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Устройство, назначение и область применения токарно-

карусельных станков

Впервые станки токарно-карусельного типа отечественного происхождения начали выпускаться на заводе имени Г.М. Седина в 1935 г. Не стоит забывать, что данный завод много лет был лидирующим в производстве токарных станков именно карусельного типа. Завод славился своей продукцией, изготавливаемой на станках, которая отвечала всем эталонам качества, долговечности и основываясь на этих параметрах деятельно использовалась во всех отраслях России. Иногда, даже сейчас, можно увидеть действующие экземпляры на некоторых предприятиях.

Токарно-карусельный станок серии VM оснащен верхним суппортом, инструментальным магазином для автоматической смены инструмента и инструментальных головок, автоматизированным механизмом точной установки поперечины и следящими приводами [1].

Станки этого типа предназначены для токарной и сверлильно-фрезерной обработки различных изделий из черных и цветных металлов, и других материалов без переустановки детали, и смены базирующих поверхностей. Возможно выполнение следующих операций:

- токарная обработка различных криволинейных поверхностей наружного и внутреннего контура деталей типа тел вращения;

- получистовое и чистовое точение поверхностей при постоянной скорости резания;

- сверление, растачивание, фрезерование и развертывание центральных отверстий;

- прорезка различных канавок и отрезка;

- другие виды специальных видов обработки (шлифование, накатка, насечка и пр.) на поверхностях деталей тел вращения;

- растачивание, зенкерование, сверление и развертывание отверстий, расположенных на различных поверхностях детали, в том числе и под углом к оси ее вращения;

- фрезерование различных плоскостей и пазов торцевыми и концевыми фрезами с использованием вращения детали и одновременного перемещения вращающегося инструмента по двум осям координат;

- нарезание различных видов резьб метчиками или резцами в отверстиях, расположенных на торцевых и боковых поверхностях детали под углом к оси ее вращения;

- фрезерование различных прямолинейных и криволинейных поверхностей торцевыми и концевыми фрезами с использованием вращения детали и одновременного перемещения вращающегося инструмента по трем или четырем осям координат.

Точность размеров поверхностей деталей из углеродистых сталей, обработанных на станке в режиме работы от ЧПУ, гарантируется в пределах следующих допусков: при обработке отверстий - Н 8; при обработке валов - И 7.

Выше указанная точность достигается при токарной обработке на деталях с диаметром обработки не менее 800 мм.

Шероховатость обработанных поверхностей гарантируется:

- Яа < 1,6 мкм - при обработке цилиндрических и торцовых поверхностей;

- Яа < 2,5 мкм - при чистовом фрезеровании плоскостей;

- Яа < 3,2 мкм - при обработке конических и криволинейных поверхностей.

Токарно-карусельный станок предназначен для работы в различных отраслях

промышленности в условиях умеренного климата по ГОСТ 15150-69 в диапазоне температур окружающего воздуха от +15°С до +35°С при относительной влажности воздуха не более 80% при температуре +25°С.

Перечень основных составных частей и узлов токарно-карусельного станка представлен на рисунке 1.1 .

Суппорт, оснащенный режущим инструментом или инструментальной головкой, предназначен для обработки изделия по заданной программе. Он

состоит из салазок, накладки, ползуна, привода сверлильно-фрезерного шпинделя и механизма для автоматического зажима инструмента. Суппорт и ползун имеют гидростатические направляющие.

11 14 8 11 16 13 12 19 9

1 - портал; 2 - стол; 3 - планшайба; 4 - редуктор главного привода; 5 - поперечина; 6 - суппорт вертикальный; 7 - магазин головок и инструмента; 8 - привод подач суппорта; 9 - привод подач ползуна; 10 - привода подач портала; 11 - привода перемещения поперечины; 12 - гидростанция; 13 - станция охлаждения; 14 - защита направляющих портала, 15 -защита направляющих стола; 16 - защита направляющих поперечины; 17 - стружко-транспортер;

18 - пульт управления; 19 - ползун. Рисунок 1.1. - Схема расположения составных частей станка.

На салазках имеются плоские поперечные гидростатические направляющие, сопрягаемые с направляющими поперечины, а на накладке выполнены плоские

вертикальные гидростатические направляющие, предназначенные для установки ползуна.

Рисунок 1.2 - Ползун токарно-карусельного станка.

Ползун представляет собой стальную деталь квадратного сечения 250x250 мм (рисунок 1.2). В полости ползуна размещены электродвигатель и двухступенчатый планетарный редуктор привода сверлильно-фрезерного шпинделя, гидроклиновые механизмы зажима инструмента, поворотное приспособление головки инструмента, а также каналы для подачи через ползун СОЖ, сжатого воздуха, масла для гидравлики, смазки и охладителя для встроенного двигателя.

Как показывают результаты экспериментов [2, 3], на долю деформаций ползуна приходится около 20% суммарной деформации упругой системы инструмент-деталь в балансе упругих перемещений в вертикальном направлении, поэтому существует необходимость расчетов жесткости ползуна [2].

1.2 Аналитический обзор работ, посвященных обработке на токарно-

карусельных станках

Высокоточная обработка и производительность напрямую зависят от жесткости системы станок - приспособление - инструмент - заготовка (СПИЗ). Решением проблемы по повышению жесткости технологической системы занимались Н.М. Михин, З.М. Левина, Д.Н. Решетов, С.Д. Пономарёв, Н.Б. Демкин, В.В. Каминская, К.В. Вотинов, Л.А. Галин, А.Н. Соколовский, С.П. Тимошенко, Э.В. Рыжов, Б.М. Бржозовский и другие. Одним из главных направлений для повышения жесткости СПИЗ является качество поверхностного слоя сопрягаемых поверхностей. Решению этих проблем были посвящены работы авторов: В.Ф. Безъязычного, Т.Д. Кожиной, В.В. Непомилуева, А.Г. Суслова, A.M. Сулимы, A.B. Подзея, В.К. Старкова, Л.А. Хворостухина, А.И. Каширина, К.С. Колева, A.A. Маталина, B.C. Мухина, Ю.Г. Шнейдера и других.

Одной из важных отечественных работ о многоцелевых станках является издание A.A. Маталина, Т.Б. Дашевского, И.И. Княжицкого [4], где в полной мере описаны конструкции многоцелевых станков и представлены их технологические возможности, а также показаны их принципиальные отличия от универсальных и специальных станков. Также представлены конструктивные решения различных типов механизмов по автоматической смене инструмента. Даны рекомендации по их использованию и сформулированы требования к устройствам автоматической смены инструмента.

В работе [5] представлены основные параметры станков с числовым программным управлением (ЧПУ) многоцелевого назначения и те изменения в структуре технологических процессов обработки, которые вызваны внедрением этого вида оборудования. Представлены конструктивные особенности многоцелевых станков, компоновки и характеристика систем ЧПУ, пути их усовершенствования и развития.

Ю.С. Шарин в своей работе раскрывает значение технологического обеспечения для станков с ЧПУ, представляет методику определения

технологических возможностей оборудования и подбора деталей для обработки на станках с ЧПУ, особенности инструментального обеспечения станков и методы размерной настройки инструмента [6].

Создание современной системы немыслимо без учета колебательных процессов, во многом определяющих качество и производительность обработки, стойкость и надежность инструмента и оборудования. Интенсификация производственных процессов и режимов резания диктует необходимость более глубокого и более полного учета динамических факторов.

Монография В.А. Кудинова [7], раскрывает вопросы динамики металлорежущих станков: устойчивость, рабочие процессы, динамику системы станка, стационарные и переходные процессы, вынужденные колебания при резании. Кудинов В.А. в своих работах приводит данные о динамической системе замкнутого цикла машины, динамические показатели качества и поведение системы при различных типах внешних воздействий с точки зрения точности, качества обработанной поверхности и производительности обработки. Описан метод, позволяющий использовать датчики абсолютных вибраций для измерения амплитуды относительных вибраций инструмента и заготовки во время работы станка, для обеспечения высокой точности обработки.

Для системы автоматизированного проектирования (САПР) деталей и узлов станка существует система расчета прочности и жесткости на основе метода конечных элементов и модель напряженно-деформированного состояния в статике и динамике. Контактная жесткость является одним из критериев качества сборки и изготовления станочного оборудования. На упругие перемещения в стыках большое значение оказывает ряд факторов: отклонение геометрической формы, шероховатости поверхности, давления и т. д.

В большинстве решений для упругого контакта используются формулы Герца и Гука, а в упруго-пластическом соединении, при термообработке закаливанием - закон Мейера. Наличие отклонений от геометрической формы в соединениях приводит к тому, что нагрузка передается не по всей плоскости сопряжения контактных поверхностей, вследствие чего уменьшается жесткость

стыка. Контактирующие слои можно представить как тонкие упругие прокладки между деталями.

Первый аспект основательного исследования контактной жёсткости принадлежит К.В. Вотинову, приведенный в работе [8]. Он провел экспериментальное исследование жесткости плоских стыков при центральном нагружении, предлагая прямую пропорциональную зависимость между давлением и перемещением, показал большую разницу контактной жесткости на машинах, связанных с наличием макроволн. Установлены нормы жесткости токарных станков.

Как показывает анализ факторов, влияющих на точность обработки, расчет точности с учетом всех факторов невозможен. Но и исключение тех или иных факторов при определении точности невозможно. Поэтому при определении модели необходимо обосновать возможность учета тех или иных факторов, которые оказывают большое влияние на точность обработки.

Все погрешности в технологической системе можно условно разделить на следующие группы [9]:

- погрешности, связанные с оборудованием (режимы работы, кинематика и

т.п.);

- погрешности, связанные с инструментальной оснасткой (режущий инструмент и т.п.);

- погрешности, связанные с технологической оснасткой;

- погрешности, связанные с оператором.

На рисунке 1.3 представлена схема образования погрешностей технологической системы [9]. На схеме представлены процессы и факторы, определяющие соответствующую погрешность. По структуре появления погрешностей выделяют следующую последовательность:

- процессы деформации, связанные с тепловыми воздействиями на технологическую систему;

- погрешности, связанные с изменениями взаимного расположения инструмента и заготовки из-за отклонения формы, и расположения звеньев технологической системы, зазоров, настройки на размер и др.

Рисунок 1.3 - Основные погрешности технологической системы.

Таким образом известную информацию формирования точности обработки можно охарактеризовать тремя основными воздействиями на технологическую систему: силовым, вызывающим деформацию смещения за счет внешних сил; тепловым, вызывающим тепловую деформацию; размерным, когда относительная деформация инструмента и заготовки вызываются отклонениями звеньев и изменением размеров в процессе работы технологической системы.

Все эти смещения сопровождаются работой сил трения и тепловыми выделениями в зоне резания. О роли работы сил трения в формировании точности обработки деталей изложено в работах [10, 11]. Повышение периода стойкости инструмента и влияния тепловых воздействий на точность обработки изложено в работах Дуброва Д.Ю., Силина С.С., Резникова А.Н. [12, 13, 14] и др.

Особую роль, при обработке на токарно-карусельных станках с ЧПУ из всего количества факторов, определяющих результирующую погрешность, играют погрешности, образованные силовыми смещениями технологической системы. Как отмечается в работе Чернянского П.М [11], даже на одном и том же станке получение точности будет зависеть от режимов цикла нагружения и может определяться по разным показателям точности. Учитывая, что на токарно-карусельных станках выполняются различные технологические переходы обработки, здесь особенно четко прослеживается зависимость точности обработки и режимов цикла нагружения всей технологической системы.

Наибольшее распространение получило определение жесткости, предположенное А.П. Соколовским с целью более полного учета условий обработки: отношение составляющей силы резании Pz, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к перемещению инструмента по той же оси [15].

Балакшин Б.С. предложил определять жесткость j по некоторой эквивалентной силе, (сила, момент которой равен сумме моментов действующих сил) [16]:

ЛР

э.ср

j — (11)

где ЛРэср, Лу - приращение силы и перемещение, соответственно.

Корсаков B.C. определял жесткость j как отношение суммарной всех сил резания ЛРрез к смещению режущей кромки инструмента ys перпендикулярно к обрабатываемой поверхности [17]:

ЛР

^^ рез

j = (1.2)

Соколовский А.П. также предлагает определение жесткости [15]:

] =-Ррез--(1.3)

у + у + у + ул

У ст. Упр. Уин. У д.

где, уст - смещение узлов станка; упр - смещение приспособления; уин - смещение инструмента; уд - смещение детали.

Также заметим, что понятие жесткость системы является комплексным и целиком условным определением. В работе же под этим определением понимается чисто упругие свойства системы, включающие в себя элементы и узлы технологического оборудования (инструмент и заготовка).

Однако, при всех различных методах определения жесткости в расчетах она принимается, для простоты, как постоянная величина. Численно жесткость определяется только экспериментально по характеристикам силовых смещений. Существует много рекомендаций для определения жесткости по характеристикам, но все они не имеют строгих обоснований. Сопротивлению внешним силам препятствует не только силы упругости Рупр, но также как внешние, так и внутренние силы трения Т в стыках технологической системы.

Безъязычный В.Ф. в своей монографии [18] указывает на тот факт, что погрешность обработки разделяется на две подгруппы: независящая от процесса резания и обусловленная процессом резания. В состав суммарных погрешностей обработки входит погрешность, обусловленная тепловой деформацией станка, но при чистовых методах обработках ею можно пренебречь из-за ее малой величины.

В обобщающей работе о точности металлорежущих станков [19] неоднократно отмечается роль сил трения. Например, из двенадцати рекомендаций по повышению точности позиционирования пять связаны с уменьшением сил трения в технологической системе.

Трение оказывает большое влияние на погрешность позиционирования подвижных частей технологической системы. Экспериментально доказано, что даже при одних и тех же условиях смазки в зависимости от характера и режима обработки силы трения в направляющих могут изменяться в 3-4 раза, что влияет

как на величину перемещения рабочего органа при остановке в заданном положении, так и на точность измерения [20].

В ряде работ [16, 21, 22] отмечается, что основная часть температурных деформаций приходится на сам станок. При работе на токарно-карусельных станках, где при переходах меняется цикл нагружения системы, тепловые деформации наряду с деформациями, связанными с силами резания, являются одним из главных факторов, влияющих на точность обработки крупногабаритных деталей. В подавляющих случаях величину тепловых деформаций определяют экспериментально, но существует и ряд теоретических зависимостей, например, по определению температурного поля в процессе обработки [23, 24].

Погрешности, обусловленные неточностью станка, технологической и инструментальной оснастки (отклонение от параллельности направляющих стола, оси шпинделя и стола, допуски на линейные размеры элементов и др.) определяют взаимосвязь всех элементов размерной цепи и вызывают размерные смещения элементов технологической системы. Обработка на токарно-карусельных станках предполагает изменение размерной характеристики системы, т.к. здесь осуществляется автоматическая смена инструмента. В формировании точности каждого перехода обработки участвуют различные элементы технологической системы. Все это свидетельствует необходимости выделения размерных смещений в один из основных факторов, влияющих на параметры точности обработки.

Познание природы образования погрешности обработки деталей на токарно-карусельных станках приводит к выводу, что точность обработки зависит от объективных воздействий деформации на технологическую систему: силовых, тепловых и размерных [25]. Также следует помнить, что относительная деформация инструмента и смещение режущей кромки уотн зависит от некоторых параметров и определяется:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чумак, Павел Васильевич, 2017 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Руководство по эксплуатации станочного многофункционального комплекса VM 32, ООО «СП Седин-Шисс» 2008г. - 39с.

2. Глобенко, Е.В. Повышение динамического качества и производительности КРС путем создания предварительного натяга в направляющих качения. - В сб.: Динамика станков: Тезисы докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. - Куйбышев, 1984. - С.45-47.

3. Левина, З.М. Контактная жесткость машин. З.М. Левина, Д.Н. Решетов - М.: Машиностроение, 1971. - 264 с.

4. Маталин, A.A. Многооперационные станки. A.A. Маталин, Т.Б. Дашевский, И.И. Княжицкий. - М.: Мащиностроение, 1974. - 320 с.

5. Украженко, К.А. Разработка и исследование методов повышения жесткости и быстросменности инструментальных систем многоцелевых станков: дис. ... д-ра техн. наук: 05.03.02 / Украженко Константин Адамович. - Москва., 2007. - 435 с.

6. Шарин, Ю.С. Технологическое обеспечение станков с ЧПУ. - М.: Машиностроение, 1986. - 176 с.

7. Кудинов, В.А. Динамика станков - М.: Машиностроение, 1967. - 360 с.

8. Вотинов, К.В. Жесткость станков. - Л.: ЛОНИТОМАШ, 1940. - 200 с.

9. Распопова, Н.П. Технологическое обеспечение точности обработки на многоцелевых станках в условиях силового нагружения: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / Распопова Наталья Петровна. - Москва. 2000. - 250 с.

10. Черпаков, Б.И. Автоматический контроль диаметра отверстий на многоцелевом станке // Станки и инструмент. -1990. - №1. - С. 28-30.

11. Чернянский, П.М. Научные основы нормирования высокой точности и производительности станков в условиях силового нагружения и примеры создания принципиально новых конструкции: дисс. ... д-ра техн. наук: 05.03.01 / Чернянский Петр Михайлович. - М., - 1986. - 472 с.

12. Дубров, Д.Ю. Повышение периода стойкости сборных резцов испарительным охлаждением при сухом резании. дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.07 / Дубров Дмитрий Юрьевич. - Брянск, 2015. - 172 с.

13. Резников, А.Н. Резцы с автономной системой охлаждения / А.Н. Резников, Н.И. Живоглядов// Станки и интструмент. - 1989. №4. - С.18-20.

14. Силин, С.С. Метод подобия при резании металлов / С.С. Силин. - М.: Машиностроение, 1979. - 152с.

15. Соколовский, А.П. Жесткость в технологии машиностроения. - М.: Машгиз, 1946. - 206 с.

16. Балакшин, Б.С. Основы технологии машиностроения. - М.: Машиностроение, 1969. - 556 с.

17. Корсаков, B.C. Точность механической обработки. - М.: Машгиз, 1961. - 379с.

18. Безъязычный, В.Ф. Метод подобия в технологии машиностроения. -М.: Машиностроение, 2012. - 320с.

19. Решетов, Д.Н., Точность металлорежущих станков / Решетов Д.Н.,

B.Т. Портман. - М.: Машиностроение, 1986. - 336 с.

20. Дальский, А.М. Технологическое наследование конструктивных форм деталей машин// Вестник МВТУ. Машиностроение. - 1994. - №4. - С.4-9.

21. Маталин, А.А. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов. - Л.: Машиностроение, 1970. - 320 с.

22. Файнгауз, В.М., Исследование тепловых деформаций горизонтально-расточных станков / В.М. Файнгауз, М.А. Болотников, В.Л. Матвеева /Станки и инструмент. - 1980. - № 4. - С.89-92.

23. Спиридонов, О.Б. Повышение точности обработки путем термостабилизации заготовки //Интенсификация технологических процессов механической обработки: Тез. докл. Всесоюзн. конференции. - Л., 1986. -

C. 87-88.

24. Спиридонов, О.В. Разработка и исследование технологических методов уменьшения влияния тепловыделения при обработке на точность

расположения поверхностей корпусных деталей: дисс. ... канд. техн. наук: О.В Спиридонов. - М., 1988. - 216 с.

25. Фикс-Марголин, Т.Е. Оценка качества станков по характеристикам жесткости. - Ташкент: Фан, 1978г. - 92 с.

26. Васин, C. A. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: / C.A. Васин, A.C. Верещака, B.C. Кушнер // М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 448 с

27. Кушнер, В.С. Теория стружкообразования: монография / В.С. Кушнер, О.Ю. Бургонова. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. -176 с.

28. Глобенко, Е.В. Повышение производительности и точности обработки на координатно-расточных станках путем улучшения динамических характеристик направляющих качения: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01 / Глобенко Евгений Викторович. - Куйбышев. 1984. - 218 с.

29. Терехов, В.В. Факторы, влияющие на производительность и качество обработки изделий. / В.В. Терехов, П.В. Чумак, И.А. Чумак // Сборник научных статей VI Международной научно-практической конференции «Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского». Министерство обороны Российской Федерации, КВВАУЛ им. А.К. Серова. 2016. - С. 186-190.

30. Терехов, В.В. Влияние вибрации на производительность и качество обработки изделий. / В.В. Терехов, П.В. Чумак, // Сборник научных статей V Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященная 54-й годовщине полета Ю.А. Гагарина в космос, филиал ВУНЦ ВВС ВВА г. Краснодар, 2015. - С.241-246.

31. Кудинов, В.А. Динамика станков - М.: Машиностроение, 1967. - 360 с.

32. Тлуст, И. Автоколебания в металлорежущих станках. - М.: Машгиз, 1956. - 393 с.

33. Безъязычный, В.Ф. Деформация ползуна токарно-карусельного станка серии VM32 / В.Ф. Безъязычный, П.В. Чумак / Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьева. Рыбинск, 2016. №3 - С.20-24.

34. Бережной, С.Б. Влияние деформации ползуна многоцелевого станочного комплекса серии VM на точность обработки. / С.Б. Бережной, П.В. Чумак // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. Краснодар: КубГАУ, 2015. №07(111). IDA [article ID]: 1111507055. Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2015/07/pdf/55.pdf.

35. Бобров, В.Ф. Основы теории резания металлов. М. Машиностроение. 1975. - 344с.

36. Кравченко, И.И. Исследование точности и производительности обработки фрезерованием корпусных деталей: дисс. ... канд. техн. наук: И.И. Кравченко. - М., 1979. - 208 с.

37. Мартынов, И.Я. Технологическое обеспечение автоматического управления точностью обработки отверстий на многоцелевых станочных модулях с ЧПУ: дисс. ... канд. техн. наук: И.Я. Мартынов. - М., 1968. - 235 с.

38. Маталин, А.А. «Технология машиностроения». / А.А. Маталин -Санкт-Петербург: Лань, 2010. - 510 с.

39. Кожина, Т.Д. Разработка расчетного метода определения режимов резания, обеспечивающих получение требуемых параметров шероховатости при точении сталей и сплавов: дисс. ... канд. техн. наук: Татьяна Дмитриевна Кожина. - М., 1968. - 250 с.

40. Каминская, В.В., Левина З.М., Решетов Д.Н. Станины и корпусные детали металлорежущих станков: Москва 1960.

41. Левина, З.М. Расчет и выбор конструктивных параметров направляющих качения: Руковод. материалы. - М.: ЭНИМС, 1961. -104 с.

42. Меницкий, И.Д. Повышение несущей способности направляющих качения. - Станки и инструмент, 1978, №1. - С.22.

43. Бережной, С.Б. Зависимость деформации ползуна и точности обработки на многоцелевом станочном комплексе серии VM / Бережной С.Б., Чумак П.В. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал

КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2016. - №04(118). - IDA [article ID]: 1181604052. - Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2016/04/pdf/52.pdf.

44. Безъязычный, В.Ф. Ползун токарно-карусельного станка / В.Ф. Безъязычный, П.В. Чумак, // Сборник научных статей VII Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященная 56-й годовщине полета Ю.А. Гагарина в космос, КВВАУЛ им. А.К. Серова, 2017. -С.241-246.

45. Калиновская, Т.Г., Косолапова С.А. Механика. Сопротивление материалов // Успехи современного естествознания. - 2010. - № 12. - С. 32-33.

46. Кадыров, Ж.Н. Повышение точности механической обработки на токарных станках с ЧПУ/ Ж.Н. Кадыров, Э.Л. Жуков, К.П. Долгов // Станки и инструмент. 1980. - № 4. - С. 11-12.

47. Дмитриева, М.Н. Обеспечение контактной жесткости деталей машин на основе управления технологическими условиями обработки: дис. ... канд. техн. наук: М.Н. Дмитриева. - Рыбинск. 2010. - 218 с.

48. Решетов, Д.Н., Детали и механизмы металлорежущих станков. В 2-х т. - М.: Машиностроение, 1972. - 66З с.

49. Глобенко, Е.В. Повышение динамического качества и производительности КРС путем создания предварительного натяга в направляющих качения. - В сб.: Динамика станков: Тезисы докл. Всесоюзн.науч.-техн. конф. - Куйбышев, 1984. - С.45-47.

50. Безъязычный, В.Ф. Деформации направляющих ползуна в станочном комплексе. В.Ф. Безъязычный, П.В. Чумак / Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьева. - Рыбинск, 2017. №1 - С.87-92.

51. Чумак, П.В. Определение деформации и давления в направляющих

ползунов в результате кручения. П.В. Чумак, И.А. Чумак. // Сборник научных статей VII Международной научно-практической конференции «Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского». Министерство обороны Российской Федерации, КВВАУЛ им. А.К. Серова. 2016. - С. 325-327.

52. Мевша, Н.В. Программа для регистрации динамических процессов.

Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ №2012610914; Кубанский государственный технологический университет. №2011618947; заявл. 24.11.11; опубл. 20.01.12.

53. Мевша, Н.В. Методы исследования и оценки технического состояния цепных передач: дис. ... канд. техн. наук (05.02.02). Краснодар. 2005. - 213 с.

54. Волков, С.А. Основы технологии машиностроения / С.А. Волков,

B.Д. Корнеев. Рыбинск, РГАТА, 2009.

55. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки №3457. Расчет технологических условий токарной обработки, обеспечивающих заданные параметры качества поверхностного слоя и точности обработки [Текст] / Безъязычный В.Ф., Кожина Т.Д., Волков С.А., организация-разработчик Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева. Зарегистрировано в Отраслевом фонде алгоритмов и программ 21.05.04.

56. ГОСТ 27843-88 (СТ СЭВ 6052-87). Методы проверки точности позиционирования. Ввод. 01.01.87. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 26 с.

57. Справочник технолог - машиностроителя. Т1 / Под ред. А.Г. Косиловой. - М.: Машиностроение, 1985. - 392 с.

58. Гаврилов, В.А. Повышение точности обработки на многоцелевых станках. Динамика систем, механизмов и машин: Материалы Ш Международной научно-технической конференции. / В.А. Гаврилов, В.А. Сергеев // Омск, 1999.

C.41-42.

59. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов//Хартман К., Лецкий Э. и др. - М.: Мир, 1974. - 552 с.

60. Тарасов, В.Г. Вероятностная оценка точностных показателей шпиндельных узлов в стадии проектирования//Известия вузов. Машиностроение.-1986 . - №5. - С. 210-214.

61. Гаврилов, В.А. Экспериментальные исследования точности обработки на многоцелевых станках / В.А. Гаврилов // Омский науч. вестник. Механика, Машиностроение. - 2006. - №7 (43). - С. 93-95.

62. Дальский, А.М. Жесткость и технологическая наследственность при обработке высокоточных деталей // Жесткость машиностроительных конструкций: Тез. доклад Всесоюзн. научно-технической конференции. - Брянск, 1976. - С. 134-135.

63. Круглов, Г.А., Щербаков В.О. Повышение точности обработки корпусных деталей / Г.А. Круглов В.О. Щербаков // Вестник машиностроения. -1990. - №4- С. 43-46.

64. Тарасов, В.Г. Вероятностный расчет и повышение точности несущих систем металлорежущих станков на стадии проектирования в условиях силового нагружения: дисс. ... канд. техн. наук: В.Г. Тарасов. - М., 1986. - 226 с.

65. Титов, В.П. Исследование точности закрепления подвижных исполнительных органов станков, перемещающихся на направляющих качения. Автореферат дисс ... канд. техн. наук; В.П. Титов - М.,1988. - 15с.

66. Широбоков, С.М. Анализ и синтез характеристик силовых смещений и их влияние на точность станков. Автореферат дисс ... канд. техн. наук: Широбоков С.М. - М., 1986. -16 с.

67. Чернянский, П.М. Силовые смещения и жесткость технологической системы / П.М. Чернянский, П.П. Распопова // СТИН. - 1998. - №12. - С.13 - 17.

68. Чернявский, А.О. Метод конечных элементов. Основы практического применения [Текст] // Справочник. Инженерный журнал. Приложение № 11. - 24 с.

69. Суслов, А.Г. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств контактирующих деталей [Текст]: автореферат дисс. д-ра техн. наук / А.Г. Суслов. Москва, 1982. - 38 с.

70. Безъязычный, В.Ф. Расчет режима обработки, обеспечивающего комплекс параметров поверхностного слоя и точность обработки [Текст] // Справочник. Инженерный журнал. 1998. - № 9. - С. 13-18.

71. Ольхов, В.Е. Применение метода конечных элементов для САПР режущего инструмента с целью выбора геометрии токарных резцов: диссертация канд. техн. наук: В.Е. Ольхов. - Горький, 1987. - 134 с.

72. Чернявский, А.О. Метод конечных элементов. Основы практического применения [Текст] // Справочник. Инженерный журнал. Приложение № 10 - 2003. - 24 с.

73. Козлов, В.А. Математическое моделирование процессов точения материалов при структурно-параметрической оптимизации токарных операций: дисс. д-ра техн. наук / В.А. Козлов. - Рыбинск: РГАТА, 1999. - 444 с.

74. Козлов, В.А. Разработка расчетного метода определения технологических условий выполнения токарных операций для обеспечения заданного уровня глубины и степени наклепа: дисс. канд. техн. наук / В.А. Козлов. - Рыбинск: РГАТА, 1979. - 155 с.

75. Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка и внедрение расчетных методов определения оптимальных режимов резания, обеспечивающих получение требуемых параметров поверхностного слоя», Рыбинск - 1978, - 386 с.

76. Промптов, А.И. Остаточные напряжения и деформации при обработке маложестких деталей резанием / А.И. Промптов, Ю.И. Замащиков // Вестник машиностроения. 1975. №4 - С. 42-45.

77. Гаврилов, В. А. Расчет и оптимизация режимов резания на токарных станках. / В.А. Гаврилов, В.Г. Гребень // Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. - 23 с.

78. Гаврилов, В.А. Определение оптимальных режимов резания при токарной обработке. Информ. мат. / В.А. Гаврилов, В.Г. Гребень, Н.И. Губкин // ЦНТИ Омск, 1998. № 4 - С.61-98.

79. Проников, A.C. Оценка качества металлорежущих станков по выходным параметрам точности. / A.C. Проников // Станки и инструмент, 1980, № 6 - С. 5-8.

80. Соломенцев, Ю.М. Технологические основы оптимизации процесса обработки деталей на станках. дисс. д-ра техн. наук. / Ю.М. Соломенцев // М., 1974. - 404 с.

81. Тимирязев, В.А. Управление точностью многоцелевых станков. / В.А. Тимирязев // Станки и инструмент. - 1991. - № 1. - С. 11-13.

82. Хомяков, B.C. Влияние компоновки на его точность с учетом

действия силовых факторов. / B.C. Хомяков, И.И. Давыдов // Станки и инструмент. - 1988. - № 12. - С. 8-11.

83. Хомяков, B.C. Оценка влияния стыков на точность станков. / B.C. Хомяков, И.В. Тарасов // Станки и инструмент. - 1991. - № 7. - С. 15-17.

84. Хомяков, B.C. Оптимизация динамических характеристик станков. / B.C. Хомяков, В.М. Зайцев // Станки и инструмент, 1978. - № 8. - С. 22-24.