Способ приближенной реализации закона изменения размера статической настройки при формообразовании резанием наружных цилиндрических поверхностей валов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК М» 2 <Б4) 2007

УДК 621.91.01

В. Г. МАЛЬЦЕВ

А. П. МОРГУНОВ

Омский государственный технический университет

СПОСОБ

ПРИБЛИЖЕННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАКОНА ИЗМЕНЕНИЯ РАЗМЕРА СТАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ ПРИ ФОРМООБРАЗОВАНИИ РЕЗАНИЕМ НАРУЖНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВАЛОВ_____________________

Рассматриваются вопросы приближенной реализации закона изменения размера статической настройки при формообразовании резанием наружных цилиндрических поверхностей валов на базе обычных токарных станков путем поперечного смещения задней бабки.

При формообразовании резанием наружных цилиндрических поверхностей валов упругие деформации технологических систем (ТС) под действием сил резания порождают погрешности форм образующихся поверхностей. Отклонения форм сопряженных поверхностей оказывают значительное негативное воздействие на функциональные свойства машин, причем часто большее, чем погрешность их размеров (1).

В работах (2 — 41 показано, что одним из средств достижения высоких точностных требований к формам цилиндрических поверхностей является прием, основанный на установлении и реализации такого закона изменения размера статической настройки А, подлине обработки, при котором в ходе обработки в каждом текущем поперечном сечении формообразования обеспечивается получение рабочего настроечного размера Ар — размера, к получению которого стремятся при настройке. В данных работах представлены теоретические положения и выведены формулы, позволяющие применительно к конкретным условиям обработки устанавливать указанный закон изменения размера статической настройки.

Как правило, графики функций А, представляют собой плавные кривые. Реализация при размерной настройке ТС таких законов изменения А, п условиях современных производств, оснащенных токарными станками с ЧПУ не вызывает затруднений. Вместе с тем на предприятиях, не обладающих токарными станками с ЧПУ (ремонтных заводах, мастерских и т.п.) приближенная, но для большинства практических целей дост аточно точная, реализации необходимого закона изменения А, возможна и на базе обычных станков за счет поперечною смещения задней бабки. Идея применения данного приема нашла воплощение и работах 15-7) В.Г. Подпоркииа и А.А. Васильевых. Однако в этих работах нет убедительного обоснования того, каким должен бы ть размер поперечного смещения задней бабки, который обеспечивал бы наиболее эффективное решение I рассматриваемой задачи. Безусловно, предлагаемые

в этих работах интуитивные рекомендации по смещению способствуют существенному уменьшению погрешности формообразования цилиндрических поверхностей гибких валов. В то же время их недостаточная обоснованност ь делает необходимым дальнейшее теоретическое рассмотрение данного вопроса, которое будет способствовать более полному раскрытию возможностей рассматриваемого способа по снижению погрешностей формообразования.

В данной работе предлагается следующий подход к обоснованию необходимого размера поперечного смещения задней бабки.

Допустим, что в процессе обтачивания заготовки (рис. 1), установленной в центрах (на схеме передний и задний центровые отверст ия условно представлены точками О и Э), необходимо обеспечить получение цилиндрической поверхности с радиальным размером А,,. При этом будем считать, что на основе работ [2-4] установлен соответствующий закон изменения размера статической настройки подлине обработки. Требуется путем поперечного смещения задней бабки с применением перевертывания заготовки (т.е. осуществляя обработку заготовки за две установки) обеспечи л»требуемый закон изменения размера статической настройки при обработке заготовки на обычном токарном станке (т.е. на станке без ЧПУ).

Решение задачи будем осуществлять с использованием систем координат Огх и О/'х'. Систему координат Огх свяжем со шпинделем передней бабки станка, совместив ось Ог с осью шпинделя, начало координат О — с передним центровым отверстием, а ось Ох расположим в горизонтальной плоскости.

С обрабатываемой заготовкой свяжем систему координат О/.’х’, ось Ог’ которой совместим с осыо заготовки, ось Ох' расположим в горизонтальной плоскост и, а начало координат совместим с передним центровым отверстием. Из сказанного следует, что при нулевом поперечном смещении задней бабки системы координат Огх и О/'х’ совпадут.

Если для величин х, х‘ и линейных величин изображения заготовки принять одинаковыми мае-

штабы, то закон изменения А, но мине обработки может быть представлен графически в виде кривой 1, выражающей функциональную взаимосвязь между величинами А,, и г', т.е. А, = [(•/’). Связь кривой 1 с образующейся цилиндрической поверхностью можно выразить так: для получения цилиндрической поверхности, всеточки которой находились бы на одинаковом расстоянии А,, от оси заготовки, необходимо при статической размерной наладке ТС характерной точке режущей части инструмента (обычно вершине резца) заложить статическую траекторию, отвечающую кривой I (по этойтраектори и должна двигаться характерная точка резца при отсутствии рабочих нагрузок (сил резания). Однако конструктивные особенности обычных токарных станков (если не использовать специальные средства и повернутые верхние салазки суппорта) позволяют двигаться вершине резца, закрепленного в резцедержателе станка, при автоматической подаче суппорта только по прямой линии, параллельной оси шпинделя передней бабки станка.

Для преодоления этой трудности кривую 1 аппроксимируем ломанной линией СКВ (буквой К обозначена точка кривой 1, имеющая наименьшее значение А,.) и приближенный закон изменения Аг, отвечающей ломанной линии СКВ, реализуем за два установа.

При первом установе реализуется закон изменения А, , отвечающий отрезку КВ, который наклонен к оси шпинделя под углом %, определяемом формулой

4 = агс1д-^г—--.

Ч ~ /к

Если в координатной плоскости О/.'х’, жестко связанной с заготовкой, через начало координат провести прямую линию Оу , параллельную отрезку КВ, и следовательно наклоненную к осям Ог, Ог' и оси шпинделя под углом % (рис. I а), то становится совер-

Рис. 1. Схема приближенной реализации закона изменения размера статической настройки по длине обработки путем поперечного смещения задней бабки:

а) положение заготовки

до поперечного смещения задней бабки;

б) положение заготонки

после поперечного смещения задней бабки

шенно очевидным, что д\я того, чтобы отрезок КВ стал параллельным оси шпинделя (оси Oz)f необходимо координатную плоскость О/.’х' повернуть против хода часовой стрелки под углом £. При этом ось заготовки станет наклоненной к оси шпинделя под утлом % (рис. 16), а точки С, К, В и D займут соответственно положения C^K^BjHD,.

Координаты точек К,. В,, D, в системе координат Ozx определяется по формулам, вытекающих из соотношений, устанавливающих связь между координатами точки в исходной и повернутой системах координат J8J: для точки К,

'/.К| =zKcos4 + xKsin4, xKi = xKcosS-zKsin$;

для точки В,

zB =zBcos4+xBsin$, х|ц = xBcos$-z„sin£;

для точки D,

zD, =Z0C0S4,

XI), =-z„sin$.

Ордината zDi определяет собой размер Н поперечного смещения задней бабки, а ординаты zBi и zK — размер Ас, статической настройки, необходимые для реализации закона изменения А. , отвечающего отрезку КВ аппроксимирующей ломаной СКВ:

Н = |-z„sin£|,

Act= хв, = хк, •

После обработки участка поверхности заготовки, при которой был реализован закон изменения а, , отвечающей отрезку КВ. заготовку следует перевернуть и аналогично предыдущему настроить ТС на обработку оставшегося участка поверхности, при котором закон изменения А( должен отвечать отрезку СК.

Библиографический список

1. Основы технологии машиностроения: Учеб. для вузов / В.М. Кован, B.C. Корсаков. А.Г. Косилова и др.; Под ред B.C. Корсакова. Изд. 3-е, доп. и перераб. М.: Машиностроение. 1977.416 с.

2. Мальцев, В.Г. Моделирование точности формообразования поверхностей вращения резанием: Учеб пособие. Омск. Изд-воО.чГТУ, 2002. 140 с.

3. Мальцев, В.Г. Математическое описание механизма компенсации погрешности формы путем внесения поправки в размер статической настройки // Анализ и синтез механических систем. Омск. 2004. С. 166-172.

4. Мальцев, В.Г. Настройка технологических систем на размер при формообразовании поверхностей вращения резанием // Технология машиностроения, 2004. №6. С. 14-18.

5. Подпоркин. В.Г. Обработка нежестких деталей. М. - Л.: Maun-из. 1959.208 с.

6. Васильевых, Л.А. Интенсификация процессов обработки нежестких деталей. Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та. 19Я0. 280 с.

7. Машиностроение. Энциклопедия Т. 1-3. Технология изготовления деталей машин./ А.М.Дальский, АГ. Суслов, Ю.Ф. На-

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

заров и др.; Под общ. ред. А.Г. Суслова. М.: Машиностроение. 2002.8-Юс.

8. Бронштейн И.П., Семендяев К.А. Справочник но математике. М.: Наум, 1965.608 с.

МОРГУНОВ Анатолий Павлович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология машиностроения».

МАЛЬЦЕВ Василий Георгиевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автоматизация и робото- Статья поступила в редакцию 10.08.07 г.

техника». © В. Г. Мальцев, А. П. Моргунов

УДК 658.512.011.56+681.327.1

В. Б. МАСЯГИН О. В. СЕНЧЕНКО

Омский государственный технический университет

ПРИМЕНЕНИЕ

ИНФОРМАЦИОННО СВЯЗАННЫХ МОДЕЛЕЙ ДЕТАЛИ, ЗАГОТОВКИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗМЕРНЫХ РАСЧЕТОВ________________________________

Рассматривается задача построения с помощью ЭВМ изображений информационно связанных моделей, отражающих основные свойства детали, заготовки и операционных эскизов. Дается описание информационно связанных моделей, файла данных и программы визуализации.

Вспомогательной задачей технологических размерных расчетов является визуализация или формирование с помощью ЭВМ изображений контуров детали, заготовки и операционных эскизов на основе введенных исходных данных. В случае осесимметричной формы деталей (тана втулка-диск), данная задача может быть решена на основе структурных изображений через описание кромок детали и обрабатываемой заготовки [ 1,2).

Кроме того, при выполнении технологических размерных расчетов даже с использованием ЭВМ наибольшие трудности возникают в связи с тем, что вне зависимости от методики расчета требуется большая подготовительная работа, заключающаяся в построении схем обработки детали, графа или размерной схемы, заполнении таблиц и вводе данных ЭВМ. Наиболее рациональным было бы сведение к минимуму и максимальное упрощение процесса подготовки данных перед их вводом в ЭВМ и проверки правильности их ввода. В качестве возможного варианта решения этой задачи может быть предложено применение информационно связанных моделей детали, заготовки и технологического процесса, содержащих всю необходимую информацию о конструкторских и технологических размерах [3|.

Информационно связанная модель детали типа тела вращения представляет собой табличное описание эскиза, на котором показаны контуры детали с указанием только торцов и цилиндрических поверхностей, имеющих общую ось, с простановкой всех линейных конструкторских размеров, соединяющих торцы детали (рис. 1).

Рис. I. Эскиз модели детали