CC BY
68
4. Способ обработки расплавов сплавов: пат. 2344900 Рос. Федерация, опубл. 2009.01.27.
5. Марочник сталей и сплавов http://www.splav.kharkov.com/main.php.
A.A. Demidov, I.М. Kavitskii, А.Е. Gvozdev, О. V. Pantukhin
CHANGING THE STRUCTURE OF PROCESSING CHANGES SIL UMIN-GOVERNMENTAL ELECTROMAGNETIC FIELDS IN THE CRYSTALLIZATION PROCESS
The structure formation of aluminum alloy eutectic AK-12 and the mechanical properties during crystallization under the Impact of alternating electromagnetic fields is presented.
Key words: a metal alloy, aluminum, mechanical properties, crystallization, an electromagnetic field.
Получено 15.08.11.
УДК 621.941.25
С.А. Астахов, инженер, (4872) 33-24-70, tms@tsu.tula.ru.
A.B. Сидоркин, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-23-10, tms@tsu.tula.ru, A.A. Маликов, д-р техн. наук, проф., завкафедрой, (4872) 33-23-10, tms@tsu.tula.ru , (Россия, Тула, ТулГУ)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ
Рассматривается ряд аспектов, связанных с экспериментальным исследованием жесткости важнейших элементов технологической системы. Выработана методика по выбору технологического оборудования для обработки опытных партий деталей в лабораторных условиях.
Ключевые слова: жесткость, токарный станок, точность, деформации, обработка.
В лабораториях Тульского государственного университета на протяжении ряда последних лет проводятся экспериментальные исследования различных процессов механической обработки деталей, сопровождающихся существенными силовыми нагрузками, либо имеющих в наличии нежесткие элементы технологической системы - обрабатываемые заготовки [1]. При этом основным и самым распространенным типом технологического оборудования, используемого в качестве базового элемента для создания экспериментальных установок, были и остаются универсальные токарные станки [2].
Для шевингования-прикатывания зубчатых колес с венцом, ширина которого не превышает Ь=20...25 мм, при т=2...3 мм возможной становится обработка на токарных станках при условии критичного подхода к оценке жесткости последних (в особенности оценки жесткости суппортной
группы), недостаток которой может внести существенные погрешности при обработке цилиндрических колес с круговыми зубьями (в т.ч. оказывать влияние на форму и расположение пятна контакта и симметричность отводов по краям зубьев колес). Оптимальным вариантом является использование токарных станков с ЧПУ, обладающих возможностью эффективного управления поперечной подачей, повышенной жесткостью и точностью. Однако для обработки опытной партии колес в лабораторных условиях (рис. 1) оптимально использовать универсальный токарновинторезный станок 16К20 [3].
Это справедливо и при обработке нежестких деталей, когда приходится считаться со значительным изменением величин деформаций, приведенным к различным участкам обрабатываемой поверхности. Для оценки влияния деформаций основных звеньев технологической системы в суммарной погрешности обработки экспериментальным путем исследовалась жесткость станков.
Измерение статической жесткости производилось по традиционной методике у трех станков 16К20, имеющих различную степень изношенности. На рис. 1 приведена схематично позиция для измерения жесткости переднего и заднего центров станка.
Нагрузка для данного случая прикладывалась винтом поперечного суппорта, а фиксация её значений осуществлялась с помощью образцового динамометра системы Токаря.
Измерение жесткости переднего центра проводилось с учетом температурных изменений: при температуре 20 °С после трех часов работы станка при оборотах 1000 об/мин, когда температура достигла 60 °С и после шести часов работы, когда температура достигла 75 °С. На рис. 2 представлены типовые лепестковые диаграммы для двух из пяти исследуемых станков, иллюстрирующие величины деформации (в мм) переднего и зад-
него центров станков, имеющих наибольшую и наименьшую жесткость, при воздействии прилагаемых сил Р от 600 до 2400 Н.
Видно, что по лучам диаграммы деформация при постоянном значении приложенной силы неодинакова, что говорит о непостоянстве жесткости системы центров в радиальном направлении. Возможно, это объясняется влиянием погрешностей круглоты шейки шпинделя и колец подшипника, а также расположением тел качения в подшипниках.
На рис. 3 представлена диаграмма, иллюстрирующая изменение жесткости поперечного суппорта трех станков для первого его положения.
300°
270°
240°
180°
-Р=600 Н —+— Р=1200 Н —*— Р=1800 Н —Р=2400 Н
300°
270°
240°
180°
-Р=600 Н—®-Р=1200 Н —Р=1800 Н —Р=2400 Н
300°
?7П°
300°
яп°-
270°
240°
120°
00°
240° ^
120°
180°
-Р=600 Н —*— Р=1200 Н —*— Р=180.0 Н —Р=2400 Н
180°
-Р=600 Н —Р=1200 Н —*— Р=1800 Н —Р=2400 Н
а б
Рис. 2. Круглограммы величины деформации (в мм) переднего (а)
и заднего (б) центров станков
Рис. 3. Диаграммы жесткости для первого положения поперечного суппорта трех станков
На рис. 4 представлена диаграмма, иллюстрирующая зависимость жесткости суппортной группы трех станков при пяти положениях поперечного суппорта.
Рис. 4. Значение жесткости суппортной группы трех станков при пяти положениях поперечного суппорта
По результатам проведенных измерений и анализа диаграмм можно сделать следующие выводы:
а) радиальная жесткость переднего и заднего центров у трех исследуемых станков примерно одинакова, причем жесткость пиноли в среднем в четыре раза меньше, чем жесткость шпинделя;
б) изменение радиальной жесткости центров станка при различных угловых положениях шпинделя и температуре передней бабки незначимо мало;
в) распределение жесткости продольного суппорта по длине станины показало, что у двух станков при различных положениях поперечного суппорта значения жесткости вблизи передней бабки существенно изменяются. Характерно, что именно в этих точках диаграмма жесткости (рис. 4) имеет явно выраженный нелинейный характер и может быть представлена тремя участками. В результате проверки зазоров в узлах крепления суппорта к станине было установлено, что у двух станков зазор под задними прижимными планками имеет переменную величину для различных положений суппорта и изменяется от 0,03 до 0,08 мм. Такое явление объясняется значительной сработанностью направляющих станины. В этом случае действие сил резания (при максимально отведенном поперечном суппорте) создает момент относительно передней опоры суппорта. Если сила резания не превышает величины 900 Н, жесткость суппорта определяется участком а-Ъ (см.рис. 3). Когда сила резания превышает указанную величину, происходит отрыв задней опоры суппорта от станины (участок Ь-с), и нагрузку начинают воспринимать прижимные планки суппорта (участок c-d).
При этом попытка уменьшить максимальное значение зазора привела к тому, что в крайних положениях рабочего хода происходит «заклинивание» суппорта и резко возрастает сила трения в задних направляющих, что вызывает изворот суппорта и резко снижает точность обработки.
Список литературы
1.Подпоркин В.Г. Обработка нежестких деталей. M.-JL: Маш-гиз, 1959. - 208 с.
2. Ямников A.C., Маликов A.A., Сидоркин A.B. Шевингование-прикатывание цилиндрических колес с круговыми зубьями // Машиностроение и инженерное образование. 2011. №3. С. 7-10.
3. Маликов A.A., Сидоркин A.B. Шевингование-прикатывание цилиндрических колес с круговыми зубьями // Известия ТулГУ. Технические науки. 2008. Вып. 2. С. 69-76.
S.A. Astakhov, A. V. Sidorkin, A.A. Malikov
TECHNOLOGICAL SYSTEM AND ITS INFLUENCE ON EXACTITUDE OF HANDLING
The series of the aspects linked with an experimental research of ruggedness of the major elements of technological system is considered. The technique for choice the process equipment for handling of experimental batches of details in vitro is worked out.
Key words: ruggedness, the lathe, exactitude, strains, handling.
Получено 15.08.11.
