А. В. Самарець, магістр; С. С icon

А. В. Самарець, магістр; С. С




Скачати 124.75 Kb.
НазваА. В. Самарець, магістр; С. С
Дата01.07.2012
Розмір124.75 Kb.
ТипДокументи

забезпечення властивостей поверхонь обертань за рахунок динаміки багатопараметричного пРоцесу сумісної обробки


А.В. Самарець, магістр;

С.С. Відміч, асистент;

В.Т. Щетинін, канд. техн. наук, доцент;

О.Ф. Саленко, д-р техн. наук, професор;

Кременчуцький державний університет імені Михайла Остроградського,

м. Кременчук


Показано вплив динамічних процесів при суміщенні обробки, які спричинені пружними переміщеннями різального та деформуючого інструментів стосовно заготовки і вібростійкістю системи ВПІЗ. Створена структурно-параметрична модель для розгляду взаємозв’язку параметрів при суміщенній обробці.

Ключові слова: динаміка, сумісна обробка, властивості поверхні.


ВСТУП

Останнім часом стало очевидним, що вимоги до точності машин і механізмів збільшуються, а тому перспективність розвитку процесів механічної обробки зростає не тільки в масовому виробництві, а й в одиничному та дрібносерійному.

Все більше застосовуються важкооброблювані матеріали – високоміцні, жаростійкі і жароміцні та ін. А для цього необхідно впроваджувати високопродуктивні методи обробки, приділяючи значну увагу питанням жорсткості, вібрацій [1], точності обробки [2], оптимізації властивостей поверхневого шару, впливу на точність обробки системи верстат-пристосування-інструмент-заготовка (ВПІЗ) [3]. Вивчення проблем динамічних властивостей ВПІЗ у взаємодії з робочими процесами (різання обробно-зміцнювальної обробки поверхнево-пластичним деформуванням (ОЗО ППД)) необхідне для одержання високої якості.

Розглянемо процес різання (ПР) на пластично деформованому матеріалі (ПДМ) і вплив його на динамічну систему ВПІЗ. Лезову обробку різанням можна розглядати як складний фізико-хімічний механізм взаємодії інструмента з оброблюваним матеріалом в умовах розсіювання властивостей всіх складових елементів технологічної системи (ТС). Параметри, які визначають перебіг ПР, можна навестити у вигляді схеми (рис. 1) [4].

Система різання є необхідною для обробки даної заготовки регульованою ТС, тобто сукупністю верстата, інструментів, пристосування, технологічного середовища, з одного боку, і ПР, з іншого. ПР необхідно розглядати як механізм системи регулювання, який пов'язує ТС і одержані в результаті обробки технологічні параметри деталі.

В умовах, коли взаємодія елементів ТС підвладна дії контрольованих збурених факторів, ПР супроводжується розсіюванням у часі функціональних і вихідних параметрів обробки. Через це його необхідно аналізувати як стохастичний процес [4,5] і відповідно визначати оптимальні шляхи підвищення стабільності його вихідних параметрів.

При різанні відбувається взаємодія різального інструменту з деталлю (пружна і пластична деформація, руйнування, нагрівання і т. д.), а тому необхідно враховувати динаміку їх взаємодії.



Вихідні

параметри

Випадкові:

  • неконтрольовані зміни фізико-механічних властивостей заготовки чи інструмента;

  • припуски;

  • статичні і динамічні характеристики обладнання і технологічної системи

Систематичні:

  • зміна швидкості, глибини різання;

  • зміна геометрії інструмента залежно від конструктивних особливостей оброблюваної деталі і кінематичної схеми різання

  • марка оброблюваного матеріалу;

  • вибраний метод механічної обробки;

  • вимоги до точності обробки;

  • вимоги до якості обробки та ін.

  • марка інструментального матеріалу;

  • конструкція і геометрія різального інструменту;

  • модель верстата;

  • режим обробки;

  • склад, спосіб й інтенсивність подачі технологічного середовища та ін.



Рисунок 1 – Структурна модель процесу різання

На задані рухи інструмента відносно оброблюваної деталі накладаються додаткові, відносно періодичні та майже періодичні, а також випадкові пересування – виникають вібрації, які є одним із основних факторів, що перешкоджають досягненню необхідних показників точності і якості лезової обробки.

ОЗО ППД як фінішна операція обробки поверхні має забезпечувати стабільні параметри якості [6], які залежать від вихідних характеристик заготовки, нестабільності властивостей технологічної системи ВПІЗ, зносу інструменту у процесі роботи та ін.

На рис. 2 показано вплив динамічних властивостей системи ВПІЗ при ОЗО ППД (на прикладі алмазного вигладжування) і розкид параметрів якості оброблюваної поверхні – шорсткості Rа і зміцнення H?.



^ Динамічні властивості

системи


У, мм

Рисунок 2 – Вплив динамічних властивостей елементів системи ВПІЗ на розкид параметрів якості оброблюваної поверхні


Динамічні властивості системи проявляються через взаємозв’язок зовнішнього збурення u(t) і відповідного y(t) інструмента. Дисперсія ?Ra та ?H? параметрів якості пов’язана з відносним укоріненням інструмента h/R у функції сили вигладжування Fy, яка обумовлюється жорсткістю силового елемента державки, наприклад пружини, і пов’язана з поточним переміщенням інструмента у.

Для динамічної стійкої системи параметра u(t) відповідає розрахункове переміщення інструмента уо, яке при заданій жорсткості
(jи = const) забезпечує розрахункове навантаження Fо в зоні контакту, а при заданому радіусі робочої частини інструмента – відносне укорінення (h/R) і відповідні йому Raо та H?о. В інших випадках, коли зовнішньому збуренню відповідають коливання інструмента, які не рівні заданому у0, виникають передумови для появи дисперсії параметрів якості ?Ra і ?H? (рис. 2). Рівні u1(t) та u2(t) характеризують можливі експериментальні значення зовнішнього збурення u(t) і відповідні їм значення переміщення у1 та у2 інструмента. Граничні значення переміщень (у1 – у2) пружного елемента інструмента при постійній його жорсткості jи призводять до відповідної зміни (F1, F2) розрахункових навантажень і відповідних їм відносних укорінень, які викликають додатковий розкид параметрів якості ?Ra та ?H?.



^ Рисунок 3 – Структурно-параметрична модель при суміщенні обробки комбінованим інструментом

Таким чином, динамічні властивості системи ВПІЗ ОЗО ППД безпосередньо впливають на вихідні характеристики процесу СО.

Забезпечення геометричних і фізико-механічних властивостей поверхонь обертання за рахунок динамічних характеристик металорізальних верстатів.

Для вирішення поставленої мети необхідно провести аналіз усього механізму формування процесу механічної обробки (ПМО), тобто врахувати фізичні процеси і динаміку багатопараметричного процесу обробки, встановити причини порушення цієї якості, проаналізувати ланцюги взаємозв’язків СО з його складною динамікою. Взаємозв’язки параметрів при суміщенні обробки комбінованим інструментом (КІ) можна розгледіти при створенні первісної структурно-параметричної моделі (рис. 3).

Структурно-параметричне моделювання ходу розвитку динаміки технологічної обробки при суміщенні обробки КІ, якщо в процесі обробки одночасно беруть участь різальний елемент (РЕ) і деформуючий елемент (ДЕ) з урахуванням прогресуючого зносу інструменту, особливо різального, дозволяє подати виникаючу сумарну силу ?Р, яка діє на технологічну систему ВПІЗ. Ця сила складається із сили різання Рр і зусилля деформування при ОЗО ППД Рд:


. (1)


При одночасній роботі РЕ і ДЕ значно збільшується ?Р, що призводить до збільшення пружних відтискань ланцюгів системи ВПІЗ і пониження точності розмірів і геометричної форми оброблюваної поверхні. Особливо це стосується СО, неврівноваженим КІ.

Структурно-параметричне моделювання ходу розвитку динаміки при суміщенні обробки КІ в самому різанні металів з урахуванням динаміки ДЕ і динаміки ТОС, а також з урахуванням прогресуючого зносу різального і деформуючого інструментів, і дозволило подати виникаючу в СО сумарну силу ?Р як суму ряду складових, що генеруються різними причинами:





де РСТр – статична складова як головна складова ПР у вигляді загального рівня навантаженності процесу, яка залежить від вхідних характеристик і визначається:


,


де   функція, яка залежить від параметрів;

  швидкість різання;   подача різання;

  глибина різання;   міцність заготовки;

  коефіцієнт тертя;   кути різального інструменту.

РСТд – середня статична складова ДЕ, яка визначається як


,


де Р0 – зусилля пружини при х = 0;

k – жорсткість пружини;

Rсф   радіус сфери інструмента.

Р1 (?) – динамічна складова, яка викликана динамікою ПР від варіації ряду вхідних параметрів і залежить функціонально від зміни ∆t; ∆?в; ∆fтр:





де ∆t;?в; ∆fтр – коливання припуску, анізотропія міцності матеріалу деталі, зміна тертя.

^ Р2 – динамічна складова, яка викликана динамікою вигладжування від варіації параметрів при різанні і залежить функціонально від v; Ѕо; HB; ; ?0:


,


де - наклеп поверхневого шару.

Р3 (?) – динамічна складова СО, яка необхідна для генерування і підтримки динамічних явищ у ТОС і визначається залежністю:


,


де М – маса; Н, С – демпфірувальний і жорсткісний показники ТОС;

W + ∆W – віброхарактеристики системи.

Рh(?) – змінна настроювальна за величиною складова КІ, обумовлена зносом інструмента h(?) під час роботи, зміною через це геометрії різальної його частини (∆?; ∆?; ∆r), зміною умов тертя (∆f тр), зміною геометрії деформуючого інструмента Rсф:





Аналіз цієї складової показує, що рівномірне її збільшення формується двома факторами:





де ∆Р’h(?) – наростаюча складова від погіршення геометрії КІ, а саме – зміна кутів різання ∆?; ∆?; поява округлення різальної кромки ∆r, зміна геометрії деформуючого інструмента Rсф та ін.;

Рh(?)   наростаюча складова від погіршення аперіодичного характеру через наростання тертя в зоні контакту, збільшення фрикційних автоколивань КІ і деталі з цієї причини.

Структурно-параметрична модель ПМО показана у вигляді перетворення ПМО із великою кількістю головних вхідних характеристик організаційно-управлінського плану і поряд вихідних параметрів як результату ПМО (наприклад, процесу різання і алмазного вигладжування).

На базі такої моделі (рис. 3) можна встановити причини виникнення відхилень вихідних характеристик обробки, джерела збудження динамічних явищ СО.

Під час дослідження системи ВПІЗ на «вході» визначають фактори, які суттєво впливають на КО і можуть змінюватися (нормуватися). До них відносять: оброблюваний матеріал, форми і розміри заготовки, зніманий припуск, глибина різання і вигладжування, матеріал різального інструменту, вид інструменту і його геометрія, жорсткість системи ВПІЗ, властивості ЗОР, режими обробки та ін.

На «виході» із системи фіксують параметри її функціонування: стійкість СО, швидкість зносу і допустимий знос інструменту, шорсткість обробленої поверхні, її наклеп і стан напруження, точність обробки, потужність, необхідну для СО, вібростійкість системи ВПІЗ та ін.

Отже, параметрами функціонування системи є процеси, які відбуваються в ній. Щоб витримати параметри «на виході», необхідно знати динамічні процеси, які відбуваються при роботі верстата і які викликають пружні переміщення різального та деформуючого інструменту відносно заготовки по нормалі до оброблюваної поверхні, як впливає вібростійкість системи ВПІЗ на якість обробки.


ВИСНОВКИ

Забезпечення геометричних і фізико-механічних властивостей поверхонь обертання при сумісній обробці можливо за рахунок динамічних характеристик металорізальних верстатів. Для цьго була створена структурно-параметрична модель при суміщенні обробки комбінованим інструментом, яка дозволяє встановити причини виникнення відхилень вихідних характеристик обробки, джерела збудження динамічних явищ СО.


SUMMARY


^ PROVISION OF PROPERTIES OF TREATMENT SURFACES AT THE EXPENSE OF DYNAMICS OF MULTIPARAMETRICAL PROCESS OF JOINT PROCESSING


A.V. Samarets, S.S. Vidmich, V.T. Schetinin, A.F. Salenko,

Kremenchuk Mykhaylo Ostrogradsky State University


The effect of dynamical processes with concurrent processing which is caused by elastic shifting of cutting and deformation instrument relative to work piece and vibration resistance of the system “tool-device-instrument-work piece” has been shown. The structural-parametric model in order to study the parameter interconnection with concurrent processing has been developed.

Key words: dynamics, concurrent processing, properties of surface.


^ СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Хоси Тэцуро. Анализ вибраций при механической обработке / Хоси Тэцуро //Кикай – но кэнкю.   Sci. Mach, 1987. – Вып. 39, №7. – С. 755-762 (яп.)

  2. Ueno Shigeru. Исследование динамических характеристик станка и точности обработки/
    Ueno Shigeru // Гикэн слхо. – I. Techn. Rcc. Inst., 1983.   Вып. 19, №1. – С. 119-133 (яп.).

  3. Какино Йосиаки Точность обработки на металлорежущих станках / Какино Йосиаки, Уэно Сигэси // Кикай-но кэнкю. – Sci, Mach, 1979. – Вып. 31, №8. – С. 997-1002 (яп.)

  4. Подураев В.Н. Технология физико-химических методов обработки / В.Н. Подураев.   М.: Машиностроение, 1985.   264 с.

  5. Старков В.К. Технологические методы повышения надежности обработки на станках с ЧПУ / В.К. Старков. – М.: Машиностроение, 1984. – 119 с.

Відміч С.С. Закономірності прояву технологічного успадкування на фінішних операціях / С.С. Відміч // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського. – Кременчук: КДПУ, 2007. – Вип. 1/2007 (42), частина 2. – С. 10-13.



Вісник СумДУ. Серія «Технічні науки», № 4’ 2010

Схожі:

А. В. Самарець, магістр; С. С iconМузична педагогіка та виховання, магістр
Магістр музичної педагогіки та виховання, викладач диригентсько-хорових дисциплін
А. В. Самарець, магістр; С. С iconГрафік Магістр План Магістр

А. В. Самарець, магістр; С. С iconПояснювальна записка Мета дисципліни «Цивільне право»
Укладач: Романюк І.І., магістр права, магістр фінансів, асистент кафедри філософії І права
А. В. Самарець, магістр; С. С iconПрограма фахового вступного випробування " Електротехніка " для зарахування на навчання за окр «магістр»
«бакалавр» та оцінці відповідності цих знань вимогам до навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем «магістр»
А. В. Самарець, магістр; С. С iconПрограма фахового вступного випробування " Електротехніка " для зарахування на навчання за окр «магістр»
«бакалавр» та оцінці відповідності цих знань вимогам до навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем «магістр»
А. В. Самарець, магістр; С. С iconПрограма фахового вступного випробування " Теплоенергетика " для зарахування на навчання за окр «магістр»
«бакалавр» та оцінці відповідності цих знань вимогам до навчання за освітньо-кваліфікаційними рівнями «спеціаліст» чи «магістр»
А. В. Самарець, магістр; С. С iconПрограма фахового вступного випробування " Енергомашинобудування " для зарахування на навчання за окр «магістр»
«бакалавр» та оцінці відповідності цих знань вимогам до навчання за освітньо-кваліфікаційними рівнями «спеціаліст» чи «магістр»
А. В. Самарець, магістр; С. С iconПрограма фахового вступного випробування " Теплоенергетика " для зарахування на навчання за окр «магістр»
«бакалавр» та оцінці відповідності цих знань вимогам до навчання за освітньо-кваліфікаційними рівнями «спеціаліст» чи «магістр»
А. В. Самарець, магістр; С. С iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту України
Згідно з нормативними документами вища освіта на Україні має наступні рівні: бакалавр, спеціаліст та магістр з послідуючим переходом...
А. В. Самарець, магістр; С. С icon8. 05010104 «Системи штучного інтелекту» за освітньо-кваліфікаційним рівнем магістр!
Основними принципами підготовки фахівців на кафедрі є системність І безперервність навчального процесу «студент–бакалавр– магістр–...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи