ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ РОЛИКОВ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ НА АО "КРОК" Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ

1. Разработка опытного образца конструкции, которая бы обеспечивала возможность применения ее как на универсальном оборудовании, так и на оборудовании с программным управлением без каких-либо дополнительных затрат и внесений изменений в конструкцию имеющегося оборудования.

2. Предлагаемая конструкция должна отвечать жестким требованиям по точности базирования сменных инструмен тальных головок, требованиям по жесткости и виброустойчивости.

3. Конструкция оснастки должна быть технологична в изготовлении и надежна в работе.

4. Инструментальная оснастка должна отвечать всем требованиям современного производства по универсальности, компактности и быть конкурентоспособной.

На кафедре МРСиИ Бийского технологического института АлтГТУ разработана конструкция и изготовлен опытный образец узла крепления сменных инструментальных блоков (рис. 1). Данная работа проводится в рамках гранта «Модульная инструментальная оснастка для станков с ЧПУ» (Шифр А03-3.18-496, научный руководитель Ромашев А. Н.) при финансовой поддержке Министерства образования Российской Федерации и направлена на усовершенствование конструкции, повышение технологичности изготовления модульной инструментальной оснастки и расширения области ее применения. Главное преимущество конструкции заключается в простоте изготовления комплектующих элементов и повышенной жесткости.

Конструкция работает следующим образом (рисунок 2). При смене инструментально'о блока для снятия усилия закрепления на поворотную тягу воздействуют внешней силой, превышающей усилие, создаваемое пакетом тарельчатых пружин, чем обеспечивается перемещение тяги в осе-

Режущий блок Узел крепления Силовой элемент

вом направлении. Затем тягу поворачивают до момента высвобождения сменного режущего блока, который заменяется другим. Необходимые воздействия создаются внешним силовым устройством, которое непосредственно не входит в состав инструментальной оснастки. При установке инструментального модуля действия выполняются в обратной последовательности. Он предзарительно ориентируется. Внешний силовой элемент поворачивает тягу, которая входит в пазы инструментального модуля до того момента, пока он не вступит во взаимодействие с ориентирующим ятмянтом, выбрав угловые зазоры. Осевое усилие снимается с тяги и происходит смещение инструментального модуля под действием пакета тарельчатых пружин, модуль вступает во взаимодействие с подвижной втулкой, поджимаемой упруго-деформируемым кольцом. Инструментальный модуль смещается до упора в торец узла крепления, после чего он надежно закреплен.

Предлагаемая конструкция не имеет сопрягаемых поверхностей, изготовленных с высокими требованиями по точности, и обеспечивает легкую собираемость сменных блоков за счет применении ииединения плоский торец -конус.

Литература

1. Кузнецов Ю.И., Маслов А.Р., Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник.-2-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1990.-512л.: ил

2. www.mtools.narod.ru

Рис. 1. Общий вид узла крепления режущих блоков

Исследование точности обработки основных деталей роликов ленточных конвейеров на АО «КРОН»

Б. И. КОГАН, профессор, доктор техн. наук, Т. А. ЛУКАШЕНКО, аспирант,

КузГТУ, г. Кемерово

Е процессе работы по формированию подсистемы технологического обеспечения качества роликов ленточных конвейеров решалась задача оценки точности обработки функционально значимых элементов деталей - звеньев размерных цепей, определяющих качество функциональных параметров роликов и технологической устойчивости производства на разных заводах. В частности, исследованы точность и технологическая наследственность при обработке осей, расточек стаканов под подшипники, осевое

и радиальное биения роликов в сборе, рис.1. На АО «КРОК» обработка осей производится на станке мод. 16А20ФЗСЭ2 и станке мод. 3M131, расточка стаканов под подшипники на 8-шпиндельном станке мод. 1283 и п'а мод. 16А2003С32.

На основании изучения методик и опыта исследования точности обработки [1,2] в качестве показателей качества операций были приняты среднее арифметическое значение х, характеризующее центр группирования размеров и среднее квадратическое отклонение а, характеризующее

24 №4 (21) 2003

ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ии

□Й

П

< И

и

а

1 «

ш

средним размах со средней квадратическои погрешностью при определенных значениях п. Процесс считается устойчивым (по центру настройки), если К3 близок к 1. Кроме коэффициента К3, рассчитывается также показатель, характеризующий ту часть общего рассеивания размеров, которая возникает под действием причин, систематически изменяющих размеры во времени:

_2 _ 2 _2 ад = с -о0

(7)

Рис. 1. Ролик ленточного конвейера

степень рассеивания результатов измерений относительно этого центра, т. е. точность операций.

-

х =

(1);

где ш, - частота признака.

Для сравнительной оценки точности операций использованы коэффициент смещения значений относителэно середины поля допуска К, и коэффициент точности К2.

Х-А 2со

К!=—(3); К2=^> (4)

25

где Д - середина поля допуска, 25 - величина поля допуска, 2со - величина фактического поля рассеивания размеров, которая при нормальной кривой рассеивания равна 6а, при распределении по закону эксцентриситета -3,44а и т.д. При К,>0 значения контролируемого параметра смещены в сторону верхней границы поля допуска, а при К|<0 - в сторону нижней границы. Коэффициент К2 характеризует соотношение между фактической точностью работы системы СПИД и допуском на контролируемый параметр. Принято считать, если 0,6 < К2 <0,85, то точность обработки достаточная. При К2 > 0,85 необходи-

Точность операции считается устойчивой по центру группирования, если ад близок к 0.

Результаты расчетов показателей качества операций сведены в таблицу.

При обработке шейки вала в размер А, и А2 знак «-» при К, показывает, что значения размеров смещены в сторону нижней границы. Это свидетельствует о неправильной настройке станка. Практически во всех случаях К2 >0,85 (кроме Л, и Л2), что свидетельствует о недостаточной точности обработки и необходимости расширить поле допуска. Для размеров А, и А2 Кт < 0,6, что говорит о чрезмерной точности и операция может быть выполнена на менее точном оборудовании. Полученные значения К3 а* и позволяют сделать вывод, что процесс устойчив во всех случаях, кроме размера Е (см. К3 = 0,357). В результате анализа были установлены причины низкой точности обработки: неверно выбраны настроечные размеры на операции 15 обработки оси и операциях 15, 20 обработки стакана; биение заднего вращающего центра на операции 15 обработки оси.

Для расчетов отклонений замыкающих звеньев размерных цепей теоретико-вероятностным методом требуются данные о фактической точности обработки основных деталей роликов ленточных конвейеров и законах распределения их размеров в условиях мелкосерийного производства. Полученные кривые распределения (эмпирические и теоретические) приведены на рис. 2. Здесь указаны также значения коэффициентов относительной асимметрии а. и относительно рассеивания X. При выравнивании эмпирических кривых и спределении их сходимости с теоретичес-

мо увеличить точность обработки или расширить поле допуска. При К2 < 0,6 точность обработки чрезмерная и операция может быть выполнена на менее точном оборудовании.

При помощи показателей К, и К2 определяется вероятностный процент брака:

Показатели качества операций

Таблица

к -а°

I

Я

с1

(5);

ао =т2" (6),

где а0 - моментное среднее квадратическое отклонение, 11п - средний размах для порядковых групп по п штук, с1п - коэффициент, связывающий

Показатели качества технологического процесса а, а2 б, б2 в г, г2 Д е

Среднее арифметическое значение, х 20,786 20,781 20,004 20,0004 307,75: 45,887 47,002 26,882 10,843

Среднее квадратическое отклонение, о 0,066 0,056 0,004 0,007 0,108 0,051 0,0104 0,104 0,154

Момевгпюс среднее кватратичсское отклонение, оо 0,044 0,04 0,005 0,0045 0,088 0,066 0,01 0,088 0,055

Коэффициент смещения процесса относительно середины поля допуска, К1 -0,119 -0,102 0,16 0,19 2383 4,933 0,169 2,263 2,187

Коэффициент точности процесса, К2 -1,312 -1,117 1,126 1,275 1,613 1,533 1,565 1,253 1,844

Коэффициент устойчивости процесса по х„ К3 0,669 0,718 0,714 0,683 0,816 1,288 0,926 0,840 0,357

Показатель рассеивания разшхов от действия систематических причин, 0,0324 0,0015 0,003 0,0032 0,004 -0,0017 0.0002 0,101 0,02

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ

20.940

19.994 19.997 20.000 20.003 20.0С6 20.009

20.012 Б1

0

19.984

а «-0,76 Я-1,35

19.989 19,994 19.999 20,004 20.009

20014 Б2

а = 0,82

Х =

10.945

11.040 е

Рис. 2. Эмпирические и теоретические кривые распределения размеров

кими по критерию Пирсона (%2) установлено, что распределение значений размеров А1( А2 и Г2 соответствует за-

кону Гаусса с отрицательной асимметрией; размеров В, Г, и Е также соответствует закону Гаусса, но с положительной асимметрией. Значения Б,, Б2 и Д распределяются по закону показательной функции.

Операции 10 изготовления оси и стакана являются предварительными. Измерения после этих операций были выполнены с целью установления их влияния на точность последующих операций (для оси - операция 15, для стакана - 20). Предполагается, что степень этого влияния будет характеризовать жесткость системы СПИД. Операции 15 и 20 являются окончательными, поэтому статистический анализ их технологической эффективности представляет практический интерес.

Статистический анализ дополняется корреляционной оценкой точности операций, что способствует более глубокому изучению факторов, определяющих точность обработки на каждой операции и их взаимосвязь. В результате этого можно повысить точность обработки данной операции путем соответствующего воздействия на них.

Исследованы наличие, форма и сила связи между размерами деталей после черновой (размеры А], А2 и Г,) и чистовой обработки (Б,, Б2 и Г2). На основании измерений вычислены значения коэффициентов корреляции, характеризующие тесноту связи, и получены уравнения корреляционной связи. На рис. 3 представлены графические и аналижческие выражения исследуемых корреляционных зависимостей. Все расчеты производились на компьютере в программе БТАТОИКА.

Для размеров А, и Б, коэффициент корреляции Гху= 0,54; /зля размеров А2 и Б2 коэффициент корреляции Гху= 0,57; П и Г2 коэффициент корреляции Гху= 0,48. Исходя из уравнения связи для размеров А! и Б( средняя погрешность на выходе складывается из двух компонентов; из исправленной в 0,04 раза погрешности входа и погрешности, возникшей на данной операции и равной 19,11 мкм, соответственно, для зависимостей А2 - Б2 и Г, - Г2 аналогично.

Из рис. 3 видно, что с увеличением значений А1 соответственно увеличивается значение Бь аналогично для зависимосей А2 - Б2 и Г! - Г2. Это свидетельствует о копировании погрешностей предыдущих операций из-за недостаточной жесткости системы СПИД. Из уравнений парной

ТЕХНОЛОГИЯ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Bj- 19,11+0.04 Ai

Б 2=18,59+0,07А 2

Рис. 3. Графические и аналитические выражения корреляционных зависимостей погрешностей обработки

корреляции видно, что характеэ и теснота связи рассматриваемых параметров подобны, а большие величины коэффициентов корреляции также свидетельствуют о недостаточной жесткости системы СПИД.

Впеэвые в условиях мелкосерийного производства выполнен статистический анализ точности обработки основных де~алей роликов ленточных конвейеров. Установлены абсолютные и относительные показатели точности операций. Выполненные исследования на основе корреляционного анализа позволили установить степень взаимного влияния операций и точность каждой из них. В результате статистического и корреляционного анализа разработан перечень предложений:

1. Устранить причины систематических пи1 решноствй при обработке основных деталей роликов ленточных конвейеров и рассчитать новые показатели качества внедряемого гроцесса.

2. Оценить технологическую надежность токарного станка 16А20ПФЗС32, поскольку точность изготовления основных деталей роликов определяется в основном качеством их обработки Оценка точностной надежнэсти этого станка и определение интервалов подналадок приобретает практическое значение.

3. Произвести расчет отклонений замыкающих звеньев размерных цепей теоретико-вероятностным методом для определения их влияния на функциональные параметры.

Литература

1. Коган Б.И., Жабин А.И. Корреляционный анализ точности групповой поточной обработки деталей скважинных электронасосов. / Вестник машиностроения, 1974, С. 18-19.

2. Коган Б.И. Оценка точности групповой поточной обработки при помощи корреляционных диаграмм. / Химическое и нефтяное машиностроение, 1975, №7, С. 28-29.

Результаты математического моделирования процесса формообразования переходных кривых зубьев колёс ори червячном зуОофрезеровании

Н. Я. СМОЛЬНИКОВ, профессор, доктор техн. наук, Г. Г. СКРЕБНЕВ, доцент, канд. техн. наук, ВолгГТУ, А. В. МЕЛЬНИКОВ, нач. бюро ОАО «Волгоградский тракторный завод»,

г. Волгоград

Используя разработанное алгоритмическое обеспечение математического модегирования процесса формообразования переходных кривых зубчатых колес и созданный авторами пакет прикладных программ, были проведены исследования влияния геометрических параметров зубчатого колеса и производящего контура на закономерности формирования переходных кривых зубчатых колес. Определялись параметры переходной кривой (рис. 1): величина радиуса окружности, заменяющей переходную кривую - средний вписанный радиус (рср.В7); положение ее центра (Х^); тогщина зуЬа в области опасного сечения (50). При проведении экспериментов изменялись следующие параметры зубчатой передачи и производящего контура: модуль (/г) зубчатой передачи - диапазон изменения модулей от 1-го до 10-ти мм; коэффициент смещения исходного контура (л) - диапазон изменения л от -1 до 1); числа зубьев исследуемого колеса (г) - диапазон изменения г от 17 до 147; угол наклона линии

зуба (Р) - диапазон изменения р от 10° до 30°; коэффициент радиуса при вершине исходного контура (р4,) - диапазон изменения от 0,05 до 0,5.

Во всех случаях остальные параметры исходного контура принимались: угол профиля а = 20°, коэффициент высоты головки зуба ha= 1, коэффициент граничной высоты h=2, коэффициент радиального зазора /7*0= 0,25, критерий заострения - 0,4, предельное значение коэффициента перекрытия -1,1. В качестве зубчатых колес, сопрягаемых с исследуемыми, принимались колеса с передаточным отношением 1/2.

Количественная оценка влияния различных факторов (параметров червячно-модульных фрез и зубчатых колес) на формирование переходной кривой явилась результатом математической обработки вычислительных экспериментов, где использовалась методика многофакторного планирования [2, 3]. Моделировался «геометрический» аспект обработки зубчатого колеса обкатным инструментом (фрезой).

г2

47,025 47,013 47.005 46,995

Г2 =43Д 140,08Л