Разработка технологического процесса изготовления матрицы (стр. 9 из 15)
Самые же скоростные промышленные системы управления демонстрируют быстродействие порядка 400 мкс (0,0004 с). Повышение быстродействия в 7,5 раз обеспечивает в результате длину хорды сегмента в 35 мкм (рис. 8.5).
Очевидным преимуществом такого повышения является более точный контур обработанной поверхности вне зависимости от её размера. Менее очевидным преимуществом при сокращении времени цикла является повышение точности.
Величина хорды сегмента обработки
Рис. 8.5
Удвоение скорости даёт в результате четырехкратное повышение точности. Почти 10-кратный скачок быстродействия с 3 мкс до 0,4 мкс, теоретически повышает ее приблизительно в 56 раз. При комплексной обработке контура наиболее жесткое требование к УЧПУ - это плавное движение от точки к точке с того момента, когда программа CAD-CAM генерирует большую массу индивидуальных траекторий инструмента с очень короткими линейными шаги между ними. Чем выше быстродействие УЧПУ, тем быстрее движется инструмент и тем, соответственно, выше скорость обработки.
Работа с более редкими остановками при продолжении резания не только позволяет сделать деталь быстрее, но также продлевает срок службы инструмента и повышает его производительность, потому что этот инструмент меньше затупляется. Хотя большинство производителей не хотят, чтобы поверхности деталей были излишне гладкими, что ухудшает их качество, тем не менее в результате более плавных перемещений повышается точность обработки и продлевается срок службы станка. "Прогнозирование" является ключом к реализации этой важной функции.
Прогнозирование становится основой для высокоскоростной обработки из-за высокой плотности массива данных. При использовании старых, более медленных моделей УЧПУ узлы станка движутся довольно медленно, отчего перемещения вдоль осей могут быть остановлены в пределах любого единичного блока. На новых станках при скорости перемещения узлов в несколько десятков метров в минуту им требуется большее расстояние, чтобы остановиться. И при плотных, последовательных перемещениях, требуемых для достижения высокой точности при обработке сложных контуров, порой трудно рассчитать время или расстояние до остановки вдоль оси, чтобы получить необходимую точность. Это может звучать так, как если бы прогноз снизил производительность, пожертвовав подачей, для того чтобы обеспечить точность. Или наоборот, это – оптимизация производительности. Тот же самый прогноз, который «замедлил» программу УЧПУ для обработки острых углов, в то же время сохраняет самые высокие скорости перемещений по координатам при менее радикальных изменениях направления движения.
Там, где раньше, была необходимость выбирать более медленные подачи при программировании, чтобы фрезеровать сложный контур, эффективный прогноз поможет оптимизировать программируемую подачу для конкретной фрезы и в соответствии с обрабатываемым материалом и позволит УЧПУ принимать решения о том, где её нужно замедлить. Идея состоит в том, что прогноз пытается улучшить ситуацию, задавая величину программируемой подачи и не ставя при этом под угрозу точность перемещения. Результатом является увеличение непрерывной или эффективной подачи до среднего уровня, поддерживаемого в течение всего процесса обработки.
9. Выбор и проектирование станочного приспособления
Принцип работы ускорительной головки
Необходимость ускорительной головки предопределяется тем, что станки с ЧПУ для обработки корпусных деталей имеют ограниченную частоту вращения шпинделя, недостаточную для достижения нужной скорости резания мелкоразмерным инструментом.
Конструкция ускорительной головки представлена на чертеже
06.М15.6 .50.000.СБ
Конструкция ускорительной головки состоит из корпуса 2, выполняющего роль водила, в котором на осях 5, закреплены сателлиты 7.
Корпус 2 неподвижно соединен с хвостовиком 1, который имеет конус 7:24, устанавливаемый в шпиндель станка. Сателлиты 7 находятся в зацеплении с корончатым колесом 6, которое должно быть остановлено путем соединения с позиционирующим блоком, размещенным на станке.
Через солнечное колесо 4 вращение передается на выходной вал 3, который движется с частотой в пять раз больше частоты вращения шпинделя. На открытом конце выходного вала помещен цанговый патрон 8 с цангой 9, которая с помощью гайки 10 зажимает цилиндрический хвостовик инструмента. На другом конце выходного вала 3 с помощью шайбы 36 закреплен маховик 16, предназначенный для повышения равномерности вращения инструмента.
Останов корончатого колеса 6 осуществляется упором 19, входящего в паз позиционирующего блока. Во время входа хвостовика 1 в коническое отверстие шпинделя станка ползун 20 после контакта с позиционирующим блоком перемещается по упору 19, сжимая пружину 25. При этом поводок 24, размещенный в кольце 22, выходит из зацепления с ползуном 20 и одновременно из зацепления с кольцом 23 выходит уголок 21, корончатое колесо 6 останавливается в заданном положении, а хвостовик 1, вращаясь, передает крутящий момент на вал 3 и инструмент.
По окончании работы шпиндель станка останавливается в определенном положении. Пружина 25 выталкивает ползун 20, и в результате головка оказывается в исходном положении.
Поддержка упора 19 в заданном вертикальном положении осуществляется с помощью кольца 17, подвижно закрепленного на вращающемся хвостовике 1 через подшипник 35.
Увеличение скорости резания до оптимальных значений позволяет значительно повысить надежность работы инструмента.
Применение на станках с ЧПУ позволит повысить производительность и сократить основное время обработки.
Расчет усилия зажима инструмента
Рассчитаем усилие зажима концевой фрезы с посадочным местом Ø8 для процесса контурного фрезерования образующей матрицы.
Схема раскладки сил показана на рисунке 9.1
Схема сил, действующих на заготовку
Рис.9.1
Осевую сила Q, необходимую для затягивания цанги найдем по формуле:
 , Н | (9.1) |
где Р1 – сила, сжимающая лепестки цанги до их соприкосновения с поверхностью заготовки, Н;
Р2 – сила зажима заготовки всеми лепестками цанги, Н;
- половина угла конуса цанги = 15; 
- угол трения =arctg f1 = 11.f1 - коэффициент трения конусной поверхности, f1 =0,2 .
 , Н | (9.2) |
где Е = 2,1×105 МПа – модуль упругости стали, идущей на изготовление цанги;
J – момент инерции в сечении заделанной части лепестка, мм4;
- стрела прогиба лепестка, = 
, 
- зазор между цангой и заготовкой (до начала зажима) 
=0.2;z – число лепестков цанги, z=4;
l – расстояние от плоскости задела лепестка цанги до середины зажимающего конуса цанги, l=20 мм;
 , см4 | (9.3) |
где D – наружный диаметр лепестков цанги, D=28 мм;
S – толщина лепестка цанги, S =10мм;
- угол сегмента лепестка цанги =88.Найдем силу Р1:
= 7134,4см4=0,41мм4 
=44,73ННайдем силу Р2:
 , Н | (9.4) |
где
- момент резания, Н·м;r1 - расстояние от оси до точки приложения силы резания, мм;
r – радиус заготовки на участке зажима, мм;
РZ – сила резания, стремящаяся повернуть заготовку относительно оси цанги, Н;
q – cоставляющая часть усилия, приложенного при резании, сдвигающая заготовку вдоль оси, Н;
К = 1,5…2,0 – коэффициент запаса.
Рассчитаем силу резания по формуле [10]:
 , Н | (9.5) |
где
, 
, 
, 
, 
, 
- коэффициенты;