Что понимается под жесткостью узла станка и что на нее влияет

Что понимается под жесткостью узла станка и что на нее влияет

Микрофрезы поступили, граверы с твердость HRC 45 поступили

Изменяются реквизиты. Теперь расчетный счет для безналичных платежей в Сбербанке России

На склад поступила микро фреза сферическая для 3D фрезеровки металла

В продажу поступили микро фрезы по металлу Южно Корейской фирмы Red Technology. Фрезы имеются в наличии на складе в Москве.

Жёсткость станка с ЧПУ

Жесткость станка или технологической системы при всех видах механической обработки, не связанных с использованием размерного или профильного режущего инструмента, в большинстве случаев является основным доминирующим фактором, определяющим точность обработки.

Жесткость станка зависит от собственных деформаций несущих узлов (шпиндельный узел, суппорт) и контактной жесткости стыков. Чем больше стыков, при прочих равных условиях, тем меньше жесткость.

Жесткость станка зависит от конструкции станка и от качества сборки. Вибрации могут возникать от того, что подшипники неправильно отрегулированы или недостаточно затянуты направляющие супорта. Эти дефекты устраняются путем регулирования станка. Жесткость детали в процессе обработки может быть повышена путем применения люнетов или рационального расположения опор при установке детали на станке.

Достаточная жесткость режущего инструмента является непременным условием применения высокопроизводительных режимов резания, тогда как низкая жесткость приводит к необходимости ухудшать параметры режима во избежание роста погрешности обработки. Деформации режущего инструмента особенно сказываются при растачивании глубоких отверстий, где расточные скалки с консольным расположением лезвия являются наиболее слабым звеном системы. Жесткость приспособлений также сильно влияет на точность обработки, поэтому, как правило, следует производить расчет приспособлений на деформации.

Повышение жесткости станка содействует уменьшению вибраций его звеньев и, следовательно, позволяет повышать режимы резания, не снижая точности обработки.

Как влияет жёсткость станка с ЧПУ на выбор фрез

Источник

Жесткость технологической системы

Способность системы противостоять действию силы, вызывающей деформации, характеризует ее жесткость.

Жесткостью технологической системы называют отношение j = Py/y. радиальной силы резания Р_у, направленной перпендикулярно обрабатываемой поверхности, к смещению у режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности заготовки в том же направлении:

Следует иметь в виду, что сила резания P_z (тангенциальная), а в ряде случаев и Р_х (осевая) также влияют на жесткость упругой систе мы. Так, например, жесткость суппорта токарно-винторезного станка при одновременном действии сил Р_у и Р_х ока зывается более высокой, чем при действии только силы Р_у; при нагружении передней и задней бабки сила Рz уменьшает их жест кость.

На рис. 5 приведена схема сил, действу ющих в звеньях упругой технологической системы. Если бы под действием этих сил система не деформировалась, то заготовка после обработки имела бы форму цилиндра диаметром d. Однако под действием сил P_z, Ру, Рх упругая система подвергается дефор мации, в результате чего диаметр заготовки после обработки будет отличным от заданного на размер Ad (где Ad характеризует погреш ность заданного размера d). Эта погрешность тем больше, чем больше действующие в процессе обработки силы Р_г, Р_у и Р_х.

В различных точках обрабатываемой поверхности жесткость тех нологической системы различна. Различна и жесткость отдельных звеньев системы. Так, под жесткостью станка понимают способность узлов станка противостоять действию сил деформации, причем за готовку и инструмент в этом случае принимают абсолютно жесткими. Под жесткостью инструмента или приспособления понимают способность того или другого противостоять действию сил деформации при абсолютно жестких станке и заготовке. В зависимости от условий работы при расчете деформаций учитывают не только силы P_z, Р_у и Р_х, но и массу обрабатываемых заготовок, а также влияние центробежных сил неуравновешенных вращающихся частей станка. Жесткость обрабатываемых заготовок определяют обычно по формулам курса «Сопротивление материалов».

Достаточная жесткость режущего инструмента является непременным условием применения высокопроизводительных режимов резания, тогда как низкая жесткость приводит к необходимости ухудшать параметры режима во избежание роста погрешности обработки. Деформации режущего инструмента особенно сказываются при растачивании глубоких отверстий, где расточные скалки с консольным расположением лезвия являются наиболее слабым звеном системы. Жесткость приспособлений также сильно влияет на точность обработки, поэтому, как правило, следует производить расчет приспособлений на деформации.

Для облегчения расчетов жесткости технологической системы введено понятие податливости W, т. е. величины обратной жесткости:

Если исходить из определения жесткости всех звеньев технологи ческой системы и ее элементарных связей, то общая формула для рас чета жесткости системы будет иметь вид

Повышение жесткости технологической системы содействует уменьшению вибраций ее звеньев и, следовательно, позволяет повышать режимы резания, не снижая точности обработки.

Источник

Металлорежущих станков и их отдельных узлов

Статический метод определения жесткости

Сущность статического метода определения жесткости станков и их узлов заключается в том, что на неработающем станке узлы станка с помощью динамометра и специальных приспособлений нагружают силой, воспроизводящей действие силы резания, и одновременно измеряют перемещение отдельных узлов станка.

При определении жесткости станков на заводах узлы станка нагружают максимальной эксплуатационной нагрузкой и фиксируют произошедшие при этом перемещения узлов станка.

Жесткость и податливость узла станка в этом случае, соответственно, определяются по формулам:

; , ( 2.42 )

где Р_мах – максимальная эксплуатационная величина нагрузки,

действующей в направлении, нормальном к

обработанной поверхности, Н;

в том же направлении, мм (мкм).

По жесткости и податливости отдельных узлов станка можно определить жесткость и податливость всего станка. Для этого необходимо смещение (отжатие) отдельных узлов станка привести к зоне обработки и просуммировать. В том случае, когда жесткость узлов станка не зависит от координаты зоны обработки, это производится простым суммированием смещений (отжатий) отдельных узлов

, ( 2.43 )

где у_ст – смещение (отжатие) станка в целом;

тогда жесткость и податливость станка определяется по формулам

, . ( 2.44 )

Когда жесткость узлов станка и системы станков в целом зависит от координаты зоны резания, расчет ведется иначе. Рассмотрим этот случай на примере определения жесткости токарного станка при обработке детали, установленной в центрах.

Суммарное смещение резца относительно обрабатываемой поверхности складывается из смещений передней бабки, задней бабки и суппорта. Из рисунка 2.14 видно, что изменение координаты зоны резания х приводит к изменению величины смещения узлов станка, а следовательно, и величины суммарной податливости и жесткости станка.

Рисунок 2.14 – Схема нагрузки и упругих смещений узлов

токарного станка при обработке вала:

Суммарное смещение (отжатие) узлов станка, приведенное к зоне резания, т.е. смещение станка в целом, составит

( 2.45 )

Из подобия треугольников ДА’В’ и ЕА’F (рисунок 2.14) следует:

; ( 2.46 )

; ( 2.47 )

; . ( 2.48 )

; . ( 2.49 )

, . ( 2.50 )

Подставляя значения у_п.б. и у_з.б. в значение CF и произведя некоторые преобразования, упущенные здесь, имеем:

; ( 2.51 )

зная, что , тогда смещение станка

. (2.52)

Подставляя значение у_ст в формулу жесткости станка , получим выражение жесткости токарного станка в зависимости от координаты резания при обработке вала в центрах.

. (2.53)

Податливость – обратная величина жесткости, тогда податливость токарного станка при обработке в центрах будет иметь следующее выражение:

. ( 2.54 )

Смещение (отжатие), жесткость и податливость системы токарного станка при обработке в центрах будут иметь следующие выражения.

. ( 2.55 )

Подставляя значение смещения станка (2.52) и, смещение обрабатываемой детали (2.53), получим

; (2.56 )

жесткость системы составит

. ( 2.57 )

Подставляя в (2.57) значение жесткости станка (2.53) и, жесткость обрабатываемой детали (2.38), будем иметь

; ( 2.58)

. ( 2.59 )

Подставляя в (2.59) значения податливости станка (2.54) и податливости обрабатываемой детали (2.39), получаем

( 2.60 )

Источник

Сокращение погрешности размера динамической настройки технологической системы. Жесткость технологической системы

Страницы работы

Содержание работы

Сокращение погрешности размера динамической настройки технологической системы. Жесткость технологической системы.

Все элементы участвуют в получении заданной точности. Поэтому речь идет о жесткости всей технологической системы.

Жесткость – способность узла сопротивляться появлению деформаций под действием внешних сил. Она определяется:

, [кгСилы/мм]

— приращение внешней силы;

— приращение деформации, вызванное приращением внешней силы.

— характеристика физического состояния технологической системы и зависит от многих факторов.

Два вида жесткости:

· Статическая жесткость – жесткость неработающего станка. Измеряется она так – технологическая система нагружается ступенчато возрастающей нагрузкой и при каждом увеличении нагрузки меряется — приращение деформации. По результатам замеров строится графическая диаграмма жесткости.

Примерно во всех случаях получается е.

При ступенчатом разгружении системы график не вернулся в исходную точку.

Площадь, ограниченная кривыми показывает работу, затрачиваемую на преодоление сил трения и на контактные пластические деформации поверхностей деталей.

Статическая жесткость измеряется на неработающем оборудовании. Не дает полной картины процессов, происходящих в технологической системе.

· Динамическая жесткость – жесткость работающей системы.

ü Метод эксцентричных колец – для этого метода делается специальное приспособление – оправка.

После снятия металла из-за разницы на кольцах сохраняется эксцентриситет (биение). Замеряем биение после обработки.

;

— постоянные

— скорость резания

— подача резца

— глубина резания

— надо делать оправку, кт не похожа на реальную деталь;

— получается цифра для определенных условий.

ü Метод обратного хода.

Замеряется диаметр после обработки. Затем включается вращение и дается обратная подача резца. На обратном ходу снимается слой металла, составляющий величину упругого отжатия при прямом ходе. Замеряем после обратного хода.

При обратном ходе .

При различных режимах получаются различные величины жесткости. Стандартом установлено регламентированные методы испытания каждого станка на жесткость. При исследовании жесткости было обнаружено явление, когда при некоторых условиях обработки режущий инструмент не отжимался от детали, а оставался в неизменном положении или даже притягивался к детали.

Чтобы объяснить это явление, было предложено понятие эквивалентной силы. Это связано с тем, что в процессе обработки действует не одна сила резания, а много различных сил (силы веса узлов, силы трения в узлах и в зоне резания). Все эти силы заменяются эквивалентной силой.

Эквивалентная сила в направлении получаемого размера, момент кт относительно мгновенного центра поворота технологической системы равен сумме моментов всех действующих сил.

Считается, что деталь не деформируется, а поворачивается относительно какого-то момента центра. Вводится понятие приращения эквивалентной силы.

Пути повышения жесткости технологических систем.

1. увеличение жесткости узлов станка.

2. увеличение жесткости стыков между деталями в узлах.

3. увеличение жесткости заготовок.

4. стабилизация температуры узлов в технологической системе.

5. управление жесткостью технологической системы с помощью систем адаптивного управления.

Вибрация технологической системы.

Вибрации – периодические колебания элементов технологической системы.

· вынужденные – вызываются внешними причинами. Причины – дефекты передач станка, дисбаланс вращающихся масс, прерывистый характер резания, колебания толщины снимаемого слоя материала и внешние удары и толчки.

Способы борьбы с вынужденными колебаниями:

— повышение точности станков

— установка станков на массивные фундаменты или на виброопоры.

· автоколебания – создаются и поддерживаются процессом резания. Внешней причины нет. Частота 10-15 кГц. Их слышно. Автоколебания приводят к разрушению технологической системы. В результате автоколебаний на поверхности деталей появляется волнистость. Поэтому с ними надо бороться. Они возникают в определенных режимах резания. Механизм автоколебаний не выяснен. Известно, что колеблются все элементы системы (станок, приспособления, заготовка, инструмент); колебания происходят в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, в каждой плоскости происходит синусоидальное колебание; в результате траектория режущей кромки инструмента представляет собой замкнутую петлю; площадь этой петли представляет собой работу, затрачиваемую силой резания на поддержание автоколебаний; источником энергии для автоколебаний служит процесс резания; автоколебания возникают при совпадении частоты колебаний режущей кромки инструмента с собственной частотой колебаний технологической системы.

Способы борьбы с автоколебаниями:

— большая часть способов направлено на увеличение масс колеблющихся частей. С увеличением массы снижается частота собственных колебаний.

— увеличение массы элементов технологической системы

— обеспечение оптимальной геометрии резания

— применение смазочно-охлаждающей жидкости

— применение безопасных по вибрациям режимов обработки

— применение виброгасителей (виброгасители демпфирующего (сглаживающего) действия) и ударного действия).

Влияние размерного износа режущего инструмента на точность обработки.

Характер износа лезвийного инструмента примерно одинаков для всех инструментов.

— размерный износ (износ в направлении получаемого размера).

С износом резца увеличивается диаметр детали. На точность обработки влияет именно размерный износ , но измерить его невозможно. Поэтому меряют износ по задней грани и, зная задний угол , определяют размерный износ.

.

Характер износа можно описать следующим графиком:

— длина пути резания;

— приработка – происходит изменение геометрии резания;

— нормальный износ;

— катастрофический износ.

Величина износа зависит от следующих факторов:

— от обрабатываемого материала (чем материал тверже и чем вязкость больше, тем больше износ);

— от материала и качества материала режущей части (твердый сплав – нестабильное качество; быстролирующая сталь);

— от режима резания (особенно скорость резания – чем больше скорость, тем больше износ).

,мин – стойкость – период между переточками.

— от применения смазочно-охлаждающей жидкости, сильно снижает износ;

Источник