Дослідження впливу динамічних показників оброблювальної системи на якість обробки зовнішніх циліндричних поверхонь точінням презентация

Геометричні показники якості поверхні, як результат взаємодії оброблюваної поверхні та ріжучої частини інструмента
Хвилястість поверхні, її параметри
Висота хвилястості
Середній крок хвилястості
Прилуцкий, В.А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей, 1978
Дунин-Барковский, И.В. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности, 1978

Геометричні показники якості поверхні, як результат взаємодії оброблюваної поверхні та ріжучої частини інструмента
Вплив хвилястості на експлуатаційні показники поверхонь
Хвилястість
Неоднорідність властивостей хвилястого поверхневого шару
Фактична площа контакту поверхонь
Зносостійкість поверхні
Вібрації машин
Інші експлуатаційні показники деталей машин:
міцність посадки, герметичність тощо
Прилуцкий, В. А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей,1978

Існуючі імітаційні моделі технологічних оброблювальних систем точіння
Одномасова система
Двомасова система
Тримасова система
Лисенко, О. В. Розробка динамічної моделі технологічної оброблювальної системи точіння з урахуванням багатомасовості, 2008

Мета роботи: підвищення точності форми зовнішніх циліндричних поверхонь оброблюваних точінням на основі вибору раціонального режиму обробки та з урахуванням динамічних характеристик технологічної оброблювальної системи.
Задачі:
розробити імітаційну модель технологічної оброблювальної системи точіння;
виконати експериментальне визначення величин динамічних параметрів елементів технологічної оброблювальної системи точіння;
виконати модельний експеримент для умов точіння зовнішньої циліндричної поверхні заготовки;
виконати аналіз результатів модельного експерименту та аналіз адекватності імітаційної моделі за якісними показниками.

Узагальнена динамічна модель токарного верстата
mсуп – маса супорта, кг;
λy, λz – коефіцієнти в'язкого тертя супорта за відповідними осями, кг/с;
Сп.б.y, Сз.б.y, Ссуп.y – середня жорсткість вузлів верстата за віссю Y, Н/м;
Сп.б.z, Сз.б.z, Ссуп.z – середня жорсткість вузлів верстата за віссю Z, Н/м.
Петраков, Ю. В. Автоматичне управління процесами обробки матеріалів різанням, 2003

Функціональна схема технологічної системи точіння
δy, δz, δх – пружні деформації за відповідними осями координат;
Нз, Vз, Sз – параметри процесу різання (вхідні величини): задані глибина, швидкість
різання та подача відповідно;
Нф, Vф, Sф – фактичні значення глибини, швидкості різання та подачі відповідно;
δН, δV, δS – швидкості зміни складових δy, δz та δх деформацій ЕПС, що впливають
на фактичну глибину, швидкість різання та подачу
Py – радіальна складова сили різання;
Pz – тангенціальна складова сили різання;
Pх – осьова складова сили різання

Математичні моделі структурних елементів технологічної оброблювальної системи точіння
Система рівнянь, що описують роботу еквівалентної пружної системи (ЕПС)
Система рівнянь, що визначає співвідношення складових сил різання
Емпіричне рівняння для розрахунку тангенціальної складової сили різання

Імітаційна модель технологічної оброблювальної системи точіння

Експериментальне визначення жорсткості елементів технологічної
оброблювальної системи точіння
Схема вимірювання жорсткості елементів токарного верстата в радіальному напрямку:
1 – передня бабка; 2, 4, 8 – індикатори, які фіксують деформацію передньої, задньої бабок та супорта;
3 – оправка; 5 – задня бабка; 6 – динамометрична скоба; 7 – супорт; 9 – індикатор динамометра

Експериментальне визначення жорсткості елементів технологічної
оброблювальної системи точіння
Схема вимірювання жорсткості елементів токарного верстата в тангенційному напрямку:
1 – передня бабка; 2, 4, 8 – індикатори, які фіксують деформацію передньої, задньої бабок та супорта; 3 – скоба; 5 – задня бабка; 6 – динамометрична скоба; 7 – супорт; 9 – індикатор динамометра; 10 – планка; 11 – гвинт

Експериментальне визначення жорсткості елементів технологічної
системи точіння
Схема вимірювання жорсткості елементів
токарного верстата в осьовому напрямку:
1 – передня бабка; 2 – заготовка;
3 – динамометрична скоба; 4 – індикатор
динамометра; 5 – супорт; 6 – індикатор,
який фіксує деформацію супорта

Експериментальне визначення коефіцієнтів в’язкого тертя
елементів технологічної системи точіння
Коливальна характеристика пружної
системи верстата (загальний вигляд)
Розрахунок декременту згасання коливань
Розрахунок коефіцієнту згасання коливань
Розрахунок коефіцієнту в’язкого тертя

Експериментальне визначення коефіцієнтів в’язкого тертя
елементів технологічної системи точіння
Система
датчиків-акселерометрів
Вимірювальний комплекс National Instruments
Ударний молоток та модуль
аналогового введення

Експериментальне визначення коефіцієнтів в’язкого тертя
елементів технологічної системи точіння
Експериментальні коливальні характеристики верстата
Різцеутримувач, вісь Y
Різцеутримувач, вісь Z
δ = 0,47
λ ≈ 7,83⋅103 кг/с
δ = 0,41
λ ≈ 6,76⋅103 кг/с

Зміна приведених жорсткостей у часі (по довжині деталі)
Розрахунок приведеної жорсткості технологічної системи

Результати імітаційного моделювання (Simulink/Matlab)
Результати розрахунку радіусу обробленої поверхні заготовки
протягом першого оберту з початку процесу різання
Хвилеграма обробленої поверхні заготовки
Розрахункові величини пружної деформації ЕПС
у радіальному та тангенційному напрямках протягом
першого оберту з початку процесу різання
Вплив пружних деформацій δу та δz на Рz
Вихідні дані: матеріал заготовки – сталь 40 ГОСТ 1050-88 незагартована, радіус заготовки
R = 25 мм, глибина різання t = 3 мм, швидкість поздовжньої подачі So = 0,6 мм/об, швидкість
різання V = 82 м/хв, параметри ЕПС: приведені жорсткості сz = 12,7⋅10^6 Н/м,
сy = 9,5⋅106 Н/м, коефіцієнти в’язкого тертя λz = λy ≈ 1000 кг/с.

Результати імітаційного моделювання (Simulink/Matlab)
Розрахунок тангенціальної складової
сили різання
Розрахунок величини пружної деформації ЕПС
токарного верстата за осями координат