Технологические системы и управление ими (стр. 2 из 4)

Колебания могут быть вызваны как внешними воздействиями (толчки, сотрясения, вибрации рядом работающих машин и т.д.), так и внутренними для работающей технологической системы факторами: прерывистость процесса резания, дисбаланс вращающихся частей, особенности стружкообразования и т. д. Технологическая системе по разному может реагировать на эти воздействия: импульс силы и вызванные им колебательные упругие перемещения в течение некоторого промежутка времени уменьшаются до нуля («затухают»), либо колебания упругих перемещений сохраняют амплитуду неопределенно долгое время (такие колебания называют автоколебания), либо колебания в системе нарастают во времени, приводя в конце концов к поломке инструмента или заготовки. Реакция технологической системы на динамическое воздействие (как внешнее, так и внутреннее) зависит от упругих свойств самой системы (ее жесткости), так и от условий протекающих в ней рабочих процессов: режима резания, способа смазки и охлаждения инструмента, свойств смазывающе-охлаждающей жидкости, геометрии инструмента и т. д.

3. Тепловые деформации технологической системы.

Во всякой работающей технологической системе действуют рад источников тепла:

· Рабочий процесс (резание, пластическое деформирование, трение и т. д.);

· Механическая работа по преодолению сил трения в подвижных соединениях деталей;

· Электрические системы (двигатели, пусковая и управляющая аппаратура и т. д.);

· Гидравлические системы (в тепло преобразуется механическая работа на преодоление внутреннего и внешнего трения рабочей жидкости).

Кроме того, на технологическую систему могут оказывать влияние внешние для нее источники тепла: окружающая среда, близкорасположенные нагревательные устройства, другое оборудование и т. д.

Под влиянием тепловых источников нагревается вся технологическая система (например, резец и деталь теплом резания). Естественно следствием этих процессов является тепловая деформация отдельных частей технологической системы;

· Нагрев деталей станка приводит к упругим деформациям в трех координатных направлениях.

· Нагрев заготовки. В зависимости от способа и режимов обработки доля теплоты, которая отводится в заготовку, может быть различной: при точение составляет до 10%, при сверлении доходит до 55%.

3. Размерный износ инструмента.

При обработке резанием происходит износ рабочего инструмента, т. е. постепенно истирается и уносится в стружку или обрабатываемой поверхностью часть инструментального материала. Явление износа может иметь различные последствия для инструмента, технологической системы и получаемого технологического размера. Результатом износа может быть затупление, что изменяет геометрию резания, приводит к увеличению силы резания и, следовательно, к дополнительным упругим деформациям технологической системы, которые и обуславливают часть погрешности динамической настройки. Для оценки затупления в этом случае применяют размер площадки износа на задней грани или радиус, округление режущей кромки. Однако износ сказываеся на результате обработки не только через динамику процесса резания и упругие свойства (жесткость технологической системы). При износе независимо от того, сопровождается он затуплением инструмента или нет, изменяется положение вершины резца относительно ее положения в первоначальный момент резания на величину и. Как видно из рисунка … величиной и оценивается износ, измеренный в направлении нормали N к обрабатываемой поверхности.

Такой износ принято называть равномерным.

4. Деформация обрабатываемых деталей в результате перераспределения внутренних напряжений.

Практически каждая поступающая на обработку заготовку несет в себе внутренне напряжение (их еще называют остаточным напряжениями). Они характеризуются знаком, величиной и эпюрой распределения. Эпюра напряжений может охватывать:

· Весь объем материала, и такие напряжения называют макронапряжениями или напряжениями первого рода;

· В микроскопических объемах – напряжения второго рода;

· В ультрамикроскопических объемах – напряжения третьего рода.

Эти напряжения остаются в детали после снятия нагрузок предыдущей обработки и внешне себя ничем не проявляют, так как взаимно уравновешиваются. Но при механической обработке с заготовки снимается какая-то часть материала, что нарушает равновесие внутренних напряжений. Начинается перераспределение напряжений и переход материала в новое равновесное состояние, и этот переход сопровождается деформацией обработанной детали.

Эта деформация может протекать постепенно по мере съема припуска или же тормозиться силами крепления заготовки. В последнем случае обработанная деталь деформируется после открепления и нарушаются ее формы и размеры. Таким образом, для повышения точности обработки необходимо всемерно уменьшать внутреннее напряжение в заготовке.

51. Принцип совмещения базы заключается в том, что для достижения наиболее высокой точности конструкторского размера расположения поверхности следует в качестве технологической базы при ее обработке использовать конструкторскую размерную базу.

Контрольная работа по «Основы технологии машиностроения» №2

Вопросы

32. Управление упругими перемещениями технологической системы. Системы адаптивного управления (САУ), разновидности, достоинства и недостатки.

42. Организационно-технические меры сокращения внецикловых затрат времени на рабочем месте.

63. Время технического обслуживания на рабочем месте затрачивается на …

Ответы

32. Управление упругими перемещениями внесением поправки в размер статистической настройки.

На рис. приведена блок-схема САУ для управления упругими перемещениями в технологической системе горизонтально-фрезерного станка для фрезерования торцевой фрезой плоскости на детали в размер

. В ходе обработки детали датчики и измеряют перемещение базовой плоскости фрезы 1 и специальной измерительной поверхности на корпусе приспособления 2. Полученная информация в виде электрических сигналов поступает в сравнивающее СУ, где показатели датчиков суммируют и сравниваются с опорным сигналом, поступающим из задающего устройства ЗУ. Фактически двумя датчиками измеряются отклонения размера , составляющего размерной цепи А, описывающего технологический размер . По измеренным отклонениям этого размера судят об изменениях размера , возникающих в результате упругих перемещений. Сравнивающее устройство вырабатывает управляющий сигнал, соответствующий необходимой поправке в размер статической настройки, который усиливается в усилителе У и подается в исполнительный механизм ИМ. ИМ через механизм поперечной подачи перемещает стол вместе с приспособлением и заготовкой на величину

Отклонения размера

представляет собой сумму отклонений всех m составляющих звеньев технологической цепи Б. Из этого вытекает два следствия. Во-первых, Останутся не учтенными при управлении отклонения звеньев которые участвуют в формировании отклонения технологического размера , что несколько снижает точность управляемого размера. Во-вторых, приведенная на рисунке САУ кроме изменений упругих перемещений в результате колебаний силы резания учитывает также и тепловые деформации всех составляющих звеньев размерной цепи Б, что положительно скажется на периоде работы технологической системы до подналадки, т. е. приведет к увеличению количества годных деталей, полученных при изменой наладке.

Однако САУ с внесением поправок в размер статистической настройки обладает одним недостатком, существенно сужающим возможности их применения. Недостаток заключается в трудности получения малых реверсивных перемещений инструмента или заготовки с приспособлением при внесении поправки. Малое перемещение узлов и деталей станка всегда связано с появлением скачка, причиной которого является разность коэффициентов трения покоя и движения. В ряде случаев величина этого скачка соизмерима с полем допуска технологического размера. Создание исполнительных механизмов для осуществления малых перемещений с незначительным скачком или без него – трудная техническая задача.

Управление упругими перемещениями внесением поправки в размер динамической настройки.