CC BY
6
Антипов Дмитрий Вячеславович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, antipov.dv@ssau.ru, Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева,
Ломовской Олег Владиславович, канд. техн. наук, доцент, oles.lomovskoi@yandex.ru, Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева,
Назаров Денис Викторович, ассистент, dennynaz@;yandex.ru, Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева,
Шаров Андрей Алекссевич, канд. техн. наук, доцент, aa. scharov@yandex.ru, Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева
EXPERIMENTAL STUDIES OF THE WORKING PART OF THE MANDREL FOR PRECISION GRINDING MADE OF MATERIAL WITH EPF IN LABORATORY CONDITIONS
D.V. Antipov, O.V. Lomovskaya, D.V. Nazarov, A.A. Sharov
Experimental modeling of the process of functioning of a bushing made of material with the shape memory effect was carried out, which allowed deeper investigation of the processes occurring in the material and affecting the operability of technological equipment. The experimental research methodology was developed, experimental equipment and equipment were designed and manufactured. As a result of comparing the results of digital modeling with the results of full-scale, the adequacy of analytical and numerical models was established. In the future, previously obtained models of the functioning of the working part of the equipment -bushings made of material with the shape memory effect can be used to design technological equipment for precision grinding of thin-walled parts ofprecision mechanics products.
Keywords: sleeve made of material with shape memory effect, experimental modeling, displacement, deformation, stress.
Antipov Dmitry Vyacheslavovich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, antipov.dv@ssau.ru, Russia, Samara, Samara National Research University named after Academician S.P. Korolev,
Lomovskoy Oleg Vladislavovich, candidate of technical sciences, docent, oleg.lomovskoi@yandex.ru, Russia, Samara, Samara National Research University named after Academician S.P. Korolev,
Nazarov Denis Viktorovich, assistant, dennynaz@yandex. ru, Russia, Samara, Samara National Research University named after Academician S.P. Korolev,
Sharov Andrey Aleksevich, candidate of technical sciences, docent, aa.scharov@yandex.ru, Russia, Samara, Samara National Research University named after Academician S.P. Korolev
УДК 621.9.08
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-416-319
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА СМЕНЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО НАКОНЕЧНИКА КИМ НА РЕЗУЛЬТАТ
ИЗМЕРЕНИЙ
С.М. Никольский
В данной статье рассмотрено устройство и назначение измерительного наконечника КИМ, магазина щупов. Был проведен эксперимент по выявлению влияния режима смены измерительного наконечника на результат измерений на примере калибра кольца.
Ключевые слова: КИМ, измерительный наконечник, щуп, датчик касания, магазин щупов.
Ввиду различных причин, в процессе выполнения измерений на КИМ возникает необходимость смены датчика касания (измерительного щупа). В зависимости от установленного «магазина щупов» данная операция проводится как в автоматическом, так и в ручном режимах. При автоматическом режиме смены датчика (рис.1), измерительная головка перемещается по заданным координатам к конкретному слоту «магазина щупов» (рис.2) и в течение непродолжительного времени производит замену.
416
Установочным модуль
Контактно-измерительный модуль'
Паз. используемый магазином для автоматической смены контактных модулей
Рис. 1. Устройство датчика касания TP-20
Датчик касания TP20 со сменными контактно-измерительными модулями является датчиком с 5- или 6-осевой системой точного базирования и функцией смены контактно-измерительных модулей без повторной калибровки состоит из двух частей: установочного модуля (может иметь активируемую магнитным полем систему подавления срабатывания) и съемного контактно-измерительного модуля (модулей).
Производителем заявлена информация о том, что при смене датчика повторная калибровка не является обязательной и измерения можно продолжать в штатном режиме. Однако, чтобы проверить данное заявление необходимо провести ряд опытов, выявить зависимости и установить связи тех или иных событий.
Рис. 2. Магазин щупов MCR20
Магазин щупов представляет собой «хранилище» для измерительных наконечников, с заданными для их смены координатами. Для проведения исследования влияния смены датчиков в ручном режиме на погрешность результатов измерений были отобраны 2 идентичных по радиусу шарика и помещены в слоты под номером 1 и 2, соответственно.
Далее, в соответствии с инструкцией по эксплуатации координатно-измерительной машины была проведена калибровка датчиков на калибровочной сфере до тех пор, пока отклонение формы не составит 1 мкм. В промежутке между калибровками, смена датчиков производилась в автоматическом режиме по заданной траектории перемещения.
Исследование было решено произвести в два этапа. В первом случае контролируется гладкий калибр кольцо (рис. 3) с использованием наконечника, смена которого происходила в автоматическом режиме по заданным координатам, а во втором случае с использованием наконечника, смена которого выполнялась в ручном режиме при помощи оператора.
Рис. 3. Калибр кольцо
Результаты измерений диаметра калибра представлены в таблицах 1 и 2, соответственно.
417
Углубления для серповидного ключа
Знаки совмещения
Магнитное соединение точного базирования
Переднее кольцо
Колпачок с цветовой маркировкой
Таблица 1
Результаты измерений датчиком с автоматической сменой
№ п/п Номинальный размер Действительный размер
1 36,001
2 36,000
3 36,000
4 36,000
5 36,002
6 36,000
7 36,001
8 36h11 36,000
9 36,000
10 36,002
11 36,000
12 36,001
13 36,001
14 36,001
15 36,000
Таблица 2
Результаты измерений датчиком с ручной сменой_
№ п/п Номинальный размер Действительный размер
1 36,020
2 36,023
3 36,021
4 36,021
5 36,022
6 36,022
7 36,020
8 36h11 36,020
9 36,020
10 36,020
11 36,020
12 36,021
13 36,022
14 36,020
15 36,020
Исходя из данных вышеприведенных таблиц, можно заметить, что размах показаний в обоих случаях незначителен. Однако, при ручной смене наконечника, как и следовало ожидать, уровень сходимости результатов измерений значительно упал, поскольку была нарушена соосность между установочным и измерительным модулем.
В ходе проведенного эксперимента было установлено и подтверждено заявление производителя измерительной системы КИМ, что при смене датчика автоматически путем, повторная калибровка не является обязательной и измерения можно продолжать в штатном режиме. В противном же случае наблюдается расхождение в результатах измерений одного и того же калибра, выполненных в одинаковых условиях. Данное обстоятельство стоит учитывать при смене наконечника в случаях непредвиденной остановки измерительной системы КИМ, а также в случаях, связанных с проведением технического обслуживания установочного модуля и замены измерительного датчика, при отсутствии в магазине щупов свободного слота.
Список литературы
1. Никольский С.М., Соловьев С.И. Особенности различной трактовки результатов измерений, получаемых на ким и с помощью ручных средств измерений // Вестник науки. 2021. Т. 1. № 6-1 (39). С. 225-234.
2. Никольский С.М., Соловьев С.И. Источники погрешностей координатных измерений и способы минимизации их влияния // Вестник науки. 2021. Т. 1. № 6-1 (39). С. 217-224.
Никольский Сергей Михайлович, инженер по метрологии, nikolsky.serge@yandex.ru, Россия, Тула, АО «АК «Туламашзавод»
INFLUENCE OF THE MODE OF CHANGING THE MEASURING TIP OF THE CMM ON THE
MEASUREMENT RESULT
S.M. Nikolsky
This article discusses the device and purpose of the measuring receiver of the CMM, the store of probes. An experiment was conducted to identify the effect of the change of the measuring tip on the measurement result using the example of the ring gauge.
Key words: CMM, measuring tip, probe, touch sensor, probe magnet.
Nikolsky Sergey Mikhailovich, metrology engineer, nikolsky.serse@yandex.ru, Russia, Tula, JSC «Tulamashzavod»
УДК 658.56
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-419-425
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ НАРЕЗАНИИ ЗУБЬЕВ ГИБКОГО КОЛЕСА НА ОПРАВКЕ С СИЛОВЫМ ЭЛЕМЕНТОМ ИЗ МАТЕРИАЛА
С ЭПФ
Д.В. Назаров, Д.В. Антипов, Д.С. Горяинов, О.В. Ломовской
В статье представлена модель заготовки гибкого колеса волновой зубчатой передачи (ВЗП), закрепленной на втулке (оправке) из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ). Построенная модель имитирует процесс нарезания зубьев на гибком колесе и возникающие в нем деформации вследствие влияния натяга в соединении оправка - гибкое колесо. Проведенный анализ указывает на наличие перемещений заготовки гибкого колеса в радиальном и окружном направлениях. В процессе нарезания зубьев гибкого колеса с использованием базирования на оправке с рабочей частью из материала с ЭПФ необходимо учитывать влияние этих перемещений на точность зубьев.
Ключевые слова: модель, гибкое колесо, оправка из материала с эффектом памяти формы.
Одним из направлений создания образцов современной космической техники является минимизации габаритно-массовых параметров приводов различных механизмов, улучшения их выходных характеристик и увеличения времени их безотказной работы. В связи с этим, большой интерес представляет использование приводов с волновыми зубчатыми передачами (ВЗП) [1]. Практика создания подобных приводов показала, что сложным в технологическом отношении элементом ВЗП является гибкое зубчатое колесо. Изнашивание зубьев и поломка гибкого зубчатого колеса ВЗП определяется отклонениями геометрических размеров и формы зубчатого венца, проявляющимися, в конечном итоге, из-за несовершенства технологии механической обработки гибких колес. Это подтвердил проведенный PFMIA анализ технологических процессов изготовления подобных колёс [2].
Согласно проведенному анализу, формообразование оболочки и зубообразование являются наиболее сложными операциями при изготовлении гибкого колеса. Тонкостенная заготовка гибкого зубчатого колеса не обладает достаточной жесткостью и под действием давления инструмента, станочного приспособления и других нагрузок, неизбежных при механической обработке, изменяют свою форму и размеры.
Данную проблему управления качеством гибких зубчатых колес можно решить путем обеспечения жесткости заготовки в процессе базирования в оснастке и при ее дальнейшей механической обработке. Поставленная задача решается применением разработанного ранее технологического оснащения с применением эффекта памяти формы (ЭПФ) [3]. Цилиндрическая прецизионная оправка обеспечивает закрепление заготовки за счёт управления заданным радиальным натягом, вызванным контролируемым равномерным радиальным перемещением её рабочей поверхности в процессе закрепления заготовки.
Нарезание зубьев гибкого колеса в условиях силового базирования приводит к снижению жесткости и растяжению заготовки. В результате изменяется диаметр делительной окружности, и как следствие получают разность в ширине зубьев, неравномерность шага, и в конечном итоге могут возникнуть нерасчетные дополнительные нагрузки при совместной работе гибкого и жесткого колес ВЗП. Это обуславливает дополнительные риски снижения ресурса ВЗП, возникает необходимость их оценки. Для этой оценки важно исследовать влияние методов силового базирования и приспособления на точность шага зубчатого венца, являющегося основным параметром детали, изменение его геометрических характеристик во время обработки.
Компьютерное моделирование процесса нарезания зубьев на гибком колесе с использованием базирования на оправке с рабочей частью из материала с ЭПФ проводилось с использованием системы ANSYS. Задача решалась в плоско-деформированной постановке.
Гибкое колесо содержит 290 зубьев. Заготовка колеса установлена на оправке из материала с памятью формы с натягом. Величина натяга составляла 0,2 мм на диаметр. Натяг моделировался построением оправки с диаметром на 0,2 больше, чем посадочный диаметр заготовки. В процессе моделирования нарезания зубьев производилось поочерёдное удаление элементов, принадлежащих зоне выреза. После нарезания всех зубьев моделировалось удаление оправки.
Целью моделирования было определение деформаций гибкого колеса в процессе нарезания зубьев. На основе чертежа была построена геометрическая модель заготовки гибкого колеса (рис. 1). На рис. 2 показаны поверхности вырезов зубьев.
