CC BY
78
МАШИНОСТРОЕНИЕ, МАШИНОВЕДЕНИЕ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
УДК 621.914.3: 62 - 503.54 П. Е. ПОПОВ
Омский государственный технический университет
ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СКОРОСТЯХ ОБХОДА ПО КОНТУРУ НА СТАНКАХ С ДВУХКООРДИНАТНЫМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СЛЕДЯЩИМ ПРИВОДОМ
Показано влияние скорости обхода по контуру двухкоординатного гидравлического следящего привода на точность обработки. Это позволяет выбирать необходимую скорость подачи, как один из режимов обработки, в соответствии с требованиями к точности.
Гидравлический следящий привод широко приме- малую инерционность подвижных частей, высокое няется в машиностроении как эффективное средство быстродействие и точность воспроизведения. Гид-автоматизации. В станкостроении он успешно исполь- равлические следящие приводы отличают плавность зуется в копировальных системах, работающих от и устойчивость движения, простота конструкции и жесткого шаблона, для выполнения точных делитель- предохранение от перегрузок, простота изготовле-ных операций в агрегатных станках и автоматичес- ния и эксплуатации, большой срок службы в резуль-ких линиях, составляет основу большинства систем тате самосмазываемости и ряд других. числового программного управления. Современные тенденции развития машинострое-Предпочтительное применение гидравличес- ния характеризуются ростом скоростей при работе в ких следящих приводов объясняется известными автоматических режимах и повышением требований общими преимуществами гидроприводов, к кото- к точности воспроизведения задаваемой программы рым относятся малые габариты и вес при высокой в переходных режимах. Освоение следящих гидроудельной силовой напряженности, что обеспечивает приводов, обеспечивающих точное копирование на
больших скоростях, имеет большое значение для расширения технологических возможностей обработки и повышения производительности станочного оборудования. Слежение на больших скоростях дает возможность применить производительное автоматическое копирование не только на скоростях подачи, но и на скоростях резания при обработке некруглых деталей, эксцентриков, криволинейных поверхностей, лопаток и деталей других форм. Однако на некоторых станках широкий предел скоростей обхода по контуру используется не полностью из-за неустойчивой работы следящего привода.
Двухкоординатные следящие приводы в отличие от однокоординатных не имеют задающей подачи. Обе подачи являются равноценными. Величина подачи копирования устанавливается посредством синусного распределителя.
В следящих приводах с плоским распределителем, выполненным по схеме контурного вертикального копировально-фрезерного станка модели 6М42К, механизм автоматического управления положением синусного распределителя состоит из четырех одно-щелевых золотников-плунжеров, которые в сочетании со следящими золотниками и плунжерами-толкателями синусного распределителя и реверсивным краном обеспечивают контакт щупа с контуром копира и отклонение его по направлению касательной к контуру копира на копируемом участке. Если подача копирования совпадает с направлением касательной, то направление отклонения рычага щупа, определяющее положение синусного распределителя, будет неизменным и силы, действующие на рычаг щупа от плунжеров и копира, будут находиться в равновесном состоянии. Если скорость копирования отклоняется от направления касательной, например, наружу от контура копира, то давление копира на рычаг щупа уменьшается и плунжеры будут поворачивать синусный распределитель против часовой стрелки, приближая направление скорости копирования и направлению касательной.
Синусный распределитель производит распределение введенной в него величины подачи копирования на два силовых двигателя, сообщая им подачи, пропорциональные синусу и косинусу угла его установки. Эти подачи передаются исполнительным органам станка, которые осуществляют перемещение задающего устройства-копира в соответствующем направлении.
Задача заключается в том, чтобы исследовать гидравлический следящий привод в плане выявления параметров, влияющих на точность обработки.
Правильность перемещений, сообщаемых задающему устройству, измеряется датчиком рассогласования, который измеряет возникшую ошибку и в зависимости от ее величины и знака, посредством механизма управления положением синусного распределителя, изменяет установку синусного распределителя с тем, чтобы приблизить направление подачи копирования к направлению касательной к контуру в копируемой точке и уменьшить погрешность копирования. Точность обработки зависит от различных факторов, важнейшим из которых является погрешность копирования.
Погрешность копирования определяется в виде зависимости Ик — {(V, 1%, Рп) • Составление уравнения двухкоординатного следящего привода в целом при установившемся движении [1] и определение влияния основных параметров на точность воспроизведения и чувствительность сводится к составлению уравнений взаимосвязи между типовыми звеньями, образующими этот привод. Эти типовые звенья являются однокоординатными следящими приводами, уравнения которых известны.
Расход масла через щель (проходное сечение) от перепада давления представляется зависимостью
Е
\7
О I см3/с
(1)
где (.1 - коэффициент расхода масла в проходном сечении щели; И =0,65...0,71
/ - площадь проходного сечения щели в см2; у - удельный вес масла в кг/см3; p- перепад давления в кг/см2; G - ускорение свободного падения в см/с2. Учитывая выражения расхода масла в рабочих щелях золотника, осуществляя необходимые подстановки и опуская отдельные преобразования получают зависимость погрешности копирования от конструктивных и эксплуатационных параметров привода в следующем виде:
Угу.Р
гхг0 х цхйх —
КхК ^к
(2)
где hk- погрешность копирования;
Vc- скорость слежения;
F- рабочая площадь силового двигателя;
Ь- длина рабочих щелей управляющего золотника;
Pn- подведенное давление;
^ величина смещения управляющего золотника от среднего положения;
R- нагрузка, приведенная к силовому органу;
^ коэффициент, учитывающий долю гидравлических потерь в потерях от нагрузки на силовом двигателе — в общем перепаде давления Р во внешней ¥
цепи управляющего золотника;
/ - передаточное отношение рычага щупа копировального прибора;
I - передаточное отношение обратной связи.
Достигаемая точность копирования, в конечном счете, определяется исходя из условий устойчивости привода. Вопросы устойчивости рассматриваются в ряде работ, в том числе в [1].
На основе результатов экспериментальных и теоретических исследований в [1] было установлено, что в качестве критерия устойчивости гидравлических следящих приводов может быть принято граничное подведенное давление.
Формулу (2), определяющую погрешность копирования, можно проанализировать по всем входящим параметрам. Однако следует отметить, что параметр
скорости слежения, то есть скорость обхода по контуру, является одним из параметров назначаемых режимов резания — подачей. Таким образом, от величины скорости обхода по контуру зависит погрешность копирования, то есть точность обработки детали, поэтому увеличению точности обработки способствует уменьшение скорости обхода по контуру (подачи) до минимальной величины.
Кроме того, выявлено, что при прохождении участков контура копира, где происходит реверс гидродвигателя, наблюдается увеличение погрешности копирования из-за наличия зоны нечувствительности дросселирующих распределителей.
Библиографический список
1. Лещенко В.А. Определение устойчивости гидравлического следящего привода методом гармонической линеаризации нелинейности. «Станки и инструменты», 1963, № 6.
ПОПОВ Петр Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Металлорежущие станки и инструменты».
Дата поступления статьи в редакцию: 04.07.2007 г. © Попов П.Е.
УДК 621.91.62 - 253/ - 254 В. С. КУШНЕР
А. А. КРУТЬКО
Омский государственный технический университет
ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИИ АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ПРОФИЛЯ ВАГОННЫХ КОЛЕС
В статье показано, что условия термомеханического нагружения, деформация и изнашивание режущих лезвий могут быть охарактеризованы двумя факторами: температурой формоустойчивости и отношением касательных напряжений к пределу прочности на изгиб. Получены формулы для расчета этих факторов. Даны рекомендации по оптимизации геометрических параметров режущих пластин.
Применяемая на предприятиях Министерства путей сообщения РФ технология восстановления профиля вагонных колес характеризуется значительным расходом режущих инструментов [1]. Расходы на режущий инструмент составляют около половины себестоимости обработки колес. В связи с этим уменьшение затрат на режущий инструмент при восстановлении профиля железнодорожных колес актуально.
Анализ применяемых на производстве режимов показал, что они, как правило, примерно вдвое превышают уровень режимов, рекомендуемый ведущими отечественными (КЗТС) и зарубежными (Сандвик) производителями режущих инструментов. Фактическое применение завышенных режимов резания стимулируется применяющейся системой оплаты труда станочников, ориентированной только на производительность обработки и не учитывающей резко возрастающие при этом расходы на режущий инструмент. Значительный расход режущих пластин, очевидно связан с отсутствием необходимого технологического контроля за уровнем применяемых режимов резания.
Актуальность технологического контроля за уровнями применяющихся режимов резания возрастает в связи с тенденцией повышения твердости материала колес с 2850 до 3200 - 3600 МПа [3].
Обработка колесных пар осуществляется инструментом с механическим креплением твердосплавных режущих пластин марок Т5К10 призматической формы с радиусом закругления при вершине г = 4 мм и чашечными твердосплавными режущими пластинами Т14К8 (г = 15 мм) [1]. Усредненные параметры режима резания для станков 1836 КЗТС, 165 Хегенштайдт находились в пределах: 8 = 1,3 — 2,5 мм/об, I = 4 — 6 мм, V = 40 — 60 м/мин [1, 3]. При применяемых режимах резания стойкость инструмента в среднем составляла около 15 — 20 мин, а путь резания — около 0,75 — 1 км [3].
Как показывают эксперименты [2] (рис.1), для черновой обработки стали У8 более высокой твердости, зависимости ширины фаски износа от пути резания имели вид выпуклых кривых. При этом интенсивность изнашивания с ростом ширины фаски износа и пути резания снижалась. При черновой обработке менее прочной стали 18ХГТ, зависимости ширины фаски из-
