Способ определения жесткости станка

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУ БЛИН 9) 111) 1) 4 В 23 В 25/06 ЗОБ НИЯ ЛЬСТВУ иков,ость обрабозводстве.(57) Иэобр ти станкос ния являет ределения ческой жес ения спо правки с ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(56) Медведев Д.Д, Точики в мелкосерийном проиМ., 1973, с. 32. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ тение относится к обласроения, Целью изобретея повышение точности опвазистатической и динамикости станка. Для осущестоба предложено использоватьодинаковой жесткостью, на каждой из которых выполнены цилиндрическая и коническая поверхности, предназначенные для обработки,при этом обработку одной из справок осуществляют инструментом, имеющим известную квазистатическую или динамическую жесткость его крепления,Перед обработкой конической поверхности каждой оправки выхаживают ее цилиндрическую поверхность, а погрешность обработки каждой из оправок определяют на диаметре, равном диа-, метру выхоженной цилиндрической поверхности, и жесткость станка определяют по выражению 1= (дуду,) 1 : ду где 1 - жесткость станка; 1 - жесткость крепления инструмента; ду, - погрешность обработки на первой оправке; дУ, погрешность обработки на второй оправке. 5. ил.(2) (3) Изобретение относится к станкостроению.Цель изобретения - повышение точности определения квазистатическейи динамической жесткости станка.На фиг, 3 изображена оправка сцилиндрической и конической поверхностями, предназначенными для обработки при осуществлении способа,на фиг, 2 в . цилиндрическая и коническая поверхности оправки до и после обработки, сечение; на фиг. 3устройство для адаптивного управления точностью механической обработки, используемое в качестве устройства с известной квазистатическойи динамической жесткостью станков;фна фиг, 4 - принципиальная схемаустройства; на фиг. 5 - схема работы устройства, .Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.Для случая определения квазистатической жесткости станка в направлении У с целью упрощения расчетжесткости производят через податливость,Для определения кваэистатическойжесткости проводится обточка двухоправок одинаковой жесткости (фиг. 1),В.первом случае обточка проводитсяпростым резцом, во втором - специальным устройством, имеющим определенную квазистатическую или динамическую жесткость, Геометрическиепараметры и материал оправок, геометрические параметрь 1 и материалрежущего клина и режимы резания (8и Ч) в обоих случаях одинаковы.Вылет резца обеспечивается одинаковым,а если зто по каким-либо причинам невозможно, то в расчетные формулы вводится размерно-силовой коэффициент.Рассмотрим случай с одинаковым вы.летом резца.В процессе обработки, цилиндрических поверхностей оправки (в дальнейшем колец) в обоих случаях нрипусквозрастает от й до С,.отжимтехнологической системы изменяетсяотдудо ау, диаметр обработанных поверхностей изменяется отмн до маисЙесмотря на то, что фактическиедиаметры, полученные после обработкипростым резцом и с устройством отли,чаются, на первом и второМ кольце 2всегда можно найти сечение 1 и 11 (фиг. 2) с двумя равными заранее заданными припусками (например й, = 0,5 мм,= 1 мм). Тогда (фиг. 2) 5 можно записать=Й -Й (1) где А у - погрешность обработки;й н д - диаметр кольца,обработанного при глубинерезания 1, и 1соответственно, или для первого и второго кольца(первое кольцо обработано простым резцом,второе - с устройством) у, = йе,- И;Исходя из фиг. 2, можно также записать: Й + ау. = и + дуяили для первого кольца= н + 2 ду",3для второго кольцаЙй = 6+ 2 ьу,й,;М. йС= д+ 2 буйиДля технологической системы,имеющей достаточную жесткость, справедливо равенствофу Р "тегде Р и абдт.с - соответственно радиальная составляющаясилы резания и податтивость технологической системы.Известно, что(4)где С - постоянная,характеризующая обрабатываемыйматериал;Вф - глубина, подача, скорость резания соответственно;х ,пц, х - соответственно пока 11 цУзатели степени при 50С,Б и 7.тс. - Цс + Ц + Ц + угде д сд, д, ц) - податливостьЭ 1 устанка,приспособления,инструмента идетали соответственно.Основным звеном технологическойсистемы, определяющим податливость,сечения (при Спо Формуле ьу,у Для определения жесткости станканеобходимо иметь две оправки с конической (толщиной 15 мм) и цилиндрической (толщиной 5-5 мм) поверхностями (фиг. 1). Оправку устанавливаютв центрах станка, например токарного, и зажимают поводком. В резцедержателе станка устанавливается жесткий резец (вылет вершины резцадолжен соответствовать вылету режущего элемента устройства с известной жесткостью, с использованиемкоторого обрабатывается второе кольцо) и по нониусу рукоятки поперечных перемещений суппорта устанавливают таким образом, чтобы врезание началось на конической поверхности на расстоянии около 1 мм от правого торца кольца (величина конуса кольца и установка резца на выполняемый размер должны обеспечивать возрастание припуска от= 0 до с = 1 мм). В случае необходимости величину припуска можно установить до 5 мм и более. После установки нониуса проводят обработку цилиндрической части оправки выхаживанием (не менее 6-7 раз), измеряют диаметры настройки И) и конической части оправки (до обработки) через каждый 1 мм длины конической части. Измерение проводят в фиксированном угловом положении оправки любым известным в метроло. гии способом, например с помощью универсальйого инструментального микроскопа УИМЭ.Результаты измерений заносят в таблицу. После измерения кольца проводят его обработку. Режимы резания назначают, исходя из целево,го назначения определения квазистатической или динамической жесткости 8(ПРИ= Р, с, у,ч т.у Ру Рувторого сеченияР = СРЕУчитывая условияказанного уравнени и двух сечений мож етом уравнений. 5 - льца в первом сечекуст Исходя издля двух колеаписать (с учдля первого к и Ьу,е, ого к чени льца во втору,для ьу,я второго+ ДУ ) 40 сечении + ьу С,=Арого кольцкуй Аа уравнениь в виде:); (9) о 2 А Уст2 А (ц)ст + д ьу ьу КУ 1) И," е 55 является станок. Учитывая, что податливость приспособления и детали впервом .и втором случаях не изменяется и входит в податливость станка,а податливость инструмента в первомслучае входит в податливость станка(учитывается величиной дс ), во втором определяется податливостью специального механизма сд (является величиной известной), можно записать 10для первого случая Поделив уравнение (9) наие (10), получаютьуи 3стЬУ цвет++ьУ, 1 - ьу , = 0 ьуу (ьу - ьу )знак (-) в скобки, полу 5 129 станка, исходя из конкретных условий дальнейшего использования станка, а также исходя из условия обеспечения устойчивого резания, Обработанное коническое кольцо снова измеряют на диаметре, равном диаметру выхоженной цилиндрической поверхности. Результаты измерения заносят в таблицуПосле обработки первой оправки простым резцом и ее измерения производят обработку второй оправки с использованием устройства с известной жесткостью, при этом диаметр настройки (Й ) должен соответствовать диаметру настройки при обработке первого кольца, Результаты измерений второго кольца заносят в таблицу, Обработку и обмер второго кольца производят в той же последовательности, что и первого, при этом квазистатическая или динамическая жесткость устройства должна быть известной. Затем методом интерполяции определяют диаметр обработанных колец при заданных величинах припуска, например= 0,5 мм и е д = 1 мм, определяют погрешность обработки ау и лу при заданных равных при 2пусках и жесткость станка по формуле ьу - ьу,ьу,В качестве устройства, имеющего известную квазистатическую или динамическую жесткость, применяется устройство для адаптивного управления точностью механической обработки.Устройство состоит из передней 1 (фиг, 3) и задней 2 планокНа планке 1 с передней стороны расположен Т-образный паз, необходимый для крепления резца 3, с задней стороны расположены выступы 4 для установки оси 5 опоры 6 качения и выступ 7, служащий для фиксации начального положения передней планки относительно задней, Резец 3, оснащенный механически закрепляемой минералокерамической пластинкой 8, крепится в Т- образном пазу на передней планке 1 с воэможностью перемещения для настройки на необходимую высоту центров при помощи винтов 9 и сухарей 10, На планке 2 находится с одной стороны хвостовик 11, служащий для крепления ее в резцедержателе станка, с другой стороны - клин 12, закреп 4490оляемый с возможностью изменения угла при помощи накладки 13 винтами 14В верхней части планки 2 закреплена пластина 15, служащая для расположения в ней упорного винта 16 и пластинчатых пружин 17. Пластина 15 крепится к планке 2 с возможностью изменения расстояния между планками,необходимого для измерения длины 10 активной части пластинчатых пружин,что происходит за счет изменяющейсяпо толщине прокладки 18. Упорныйвинт 16 стопорится винтом 19. В верхней части обе планки соединяются 15 двумя пластинчатыми пружинами 17 сизменяющейся длиной активной части.Пружины 17 служат для удержания передней и задней планок в состоянииконтакта и используются как упру гий элемент. В средней части планки контактируют через опору 6 качения и клин 12, причем за счет конструктивного исдолнения опора 6 качения имеет возможность перемещатьсяпо клину только в направлениях У и2,исключая перемещение по оси Х, Внижней части колонки соединенывинтовой пружиной 20, укрепленнойодним концом и задней планке 2 припомощи кольца 21, другим - в передней с возможностью изменения натяжения, что производится за счет винта 22. Винтовая пружина необходима для выборки зазоров в контактных звеньях 35 механизма.Как уже указывалось при осуществлении способа одну из конических оправок обрабатывают с устройством, имеющим известную квазистатическую 40 или динамическую жесткость, т.е.с описанным устройством, которое работает в случае неполной компенсации деформаций, как наиболее часто встречающихся следующим образом, 45При плавном увеличении припуска(поскольку обрабатываемое кольцо коническое) увеличиваются усилия резания. При увеличении тангенциаль.М 4ной составляющей силы резания (Р ) (фиг, 4) передняя планка 1 с режущим элементом 3 перемещаются по оси 2 вниз на величину, пропорциональную изменению усилия резания, Перемещаясь вниз по оси 2планка 1 с режущим элементом при положительном значении угла клина 12 (фиг, 4, показан положительный угол клина), 7 12 Ч набегая на клин 12, перемещается одновременно вперед по оси У, частично компенсируя упругие деформации технологической системы станка.Поскольку припуск в процессе обработки конического кольца постоянно возрастает, положение вершинки режущего элемента смещается вниз по оси Е и вперед оси У, частично компенсируя упругие деформации технологической системы, при этом выполняемый размер (диаметр) обрабатываемого кольца постоянно возрастает на разницу двойной величины упругих деформаций технологической системы и двойной величины компенсирующего перемещения передней панели. Суммарное разделенное движение вершинки резца представлено на фиг. 5,где АВ - упругие деформации суппортной группы станка; ВС - компенсирующее перемещение передней панели; 00 - упругие деформации шпиндельной группы.Таким образом, при любых значениях регулируемых параметров САУ,обес, - печивающих устойчивое резание, устройство обладает дополнительной податливостью (жесткостью), которая определяется (для конкретных значений угла клина и толщины пластинчатых пружин) в процессе резания (при любых реальных Ч,Б и ) с использованием универсального динамометра, например УДИ,и индуктивного датчика перемещений, необходимого для измерения перемещений (от сил резания) передней панели относительно задней в направлении У.8изобретения 4490 Формула ДЧ - ДЧ,ЬЗЧ фЧ 1 3 ст где3 Ч35 жесткость станка;жесткость крепления инструмента;погрешность обработки напервой оправке;погрешность обработкина второй оправке. Способ определения жесткости станка, согласно которому режущим инструментом последовательно обрабатывают закрепленные в станке две оправки, измеряют погрешность обработки каждой из них и определяют жесткость, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 10 с целью повышения точности опредепения квазистатической или динамической жесткости станка, используют оправки с одинаковой жесткостью,на каждой из которых выполнены цилиндрическая и коническая поверхности, предназначенные для обработки, при этом обработку одной из оправок осуществляют инструментом, имеющим известную квазистатическую или динамичес кую жесткость его крепления, причемперед обработкой конической поверхности каждой оправки выхаживают ее цилиндрическую поверхность, а погрешность обработки каждой из оправок определяют на диаметре, равном диаметру выхоженной цилиндрической поверхности, жесткость станка определяют по выражению1294490 Ф.ХСоставитель В.Семенов Редактор Н,Марголина Техред Л.Олейник ректор Т. Колб 422/10 ческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Производственно-пол Тирак НИИПИ Госуда по делам из 3035, Москва 976твенногьретений иЖ, Рауш Подписноемитета СССРткрытийкая наб., д. 4/5