авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Повышение эффективности процесса механической обработки сложнопрофильных поверхностей литейных моделей из древесно-композитных материалов

-- [ Страница 3 ] --

- результирующее воздействие приводит к упругой деформации элементов системы СПИД и вызывает мгновенное изменение площади сечения срезаемого слоя, которое приходится на каждый работающий в данный момент времени резец, в результате чего изменяется суммарная нагрузка, силы резания носят позиционный характер.

В общем виде динамическая модель технологической системы СПИД при резании древесины может быть описана системой дифференциальных уравнений:

(12)

где - симметричные nn матрицы коэффициентов инерции, демпфирования и жесткостей; - n-мерные векторы координат и действующих сил резания. Количество и направление обобщенных координат q, необходимых для динамического анализа ТС при резании, определяются конкретной технологической системой. Обобщенная динамическая модель системы СПИД при резании основана на предположении, что системы, непосредственно примыкающие к зоне резания: система инструмента (шпиндельная группа) - система заготовки, участвуют в общем относительном колебательном движении. Общая структурная схема динамического взаимодействия рассматриваемых элементов технологической системы приведены на рис. 11. Зона резания заменена действием сил резания.

Рисунок 11- Структурная схема динамического взаимодействия элементов системы СПИД через зону резания.

Принято положение, обоснованное проф. Кудиновым В.А., о замкнутости технологической системы при резании. Основным источником возбуждения колебаний являются силовые импульсы, возникающие от вхождения и выхода резцов фрезы из зоны резания. Перемещения в плоскости OXY СКИ изменяют толщину сечения срезаемого слоя. При построении модели принято допущение о линейности элементов системы СПИД к коэффициентам жесткости и демпфирования.

Модель описана системой уравнений:

(13)

где mX,Y,Z з,mX,Y,Z и - приведенные к зоне резания массы систем заготовки и инструмента в направлении соответствующих осей; X,Y,Z з,X,Y,Z и - коэффициенты демпфирования систем заготовки и инструмента в направлении соответствующих осей; kX,Y,Z з,kX,Y,Z и - коэффициенты жесткости систем заготовки и инструмента в направлении соответствующих осей; X1,Y1,Z1- абсолютные виброперемещения системы заготовки; X2,Y2,Z2- абсолютные виброперемещения системы инструмента; FXk FYk Fzk- составляющие силу резания по соответствующим направлениям на k-ом резце; Fk Frk- тангенциальная и радиальная составляющие силу резания на k-ом резце ak(t),bk(t)- закон изменения толщины и ширины сечения срезаемого слоя на k-ом резце, обусловленные настройкой технологической системы; k, kr ko- эмпирические коэффициенты, характеризующие обрабатываемый материал;- истинный закон изменения толщины и ширины сечения срезаемого слоя на k-ом резце, с учетом деформаций элементов ТС, k(t)- текущее угловое положение k-го резца на дуге резания. Индексы t и t-K-1 соответствуют тому, что координаты X,Y и Z для рассматриваемых систем берутся соответственно либо в текущий момент времени t, либо в момент t-k-1 (k- время запаздывания k-го резца, зависящее от углового шага и угловой скорости вращения фрезы). Система (13) описывает общий случай динамического взаимодействия подсистем ТС.

Разработаны комплексные алгоритмы вычислительных процедур расчета сил резания и уровня вибраций элементов технологической системы при многокоординатном фрезеровании ПСФ и выполнена их программная реализация.

В третьей главе приведены методики проведения экспериментальных исследований и обработки экспериментальных данных.

Для проведения исследований была изготовлена партия из 10 экспериментальных концевых дереворежущих фрез одного типоразмера в соответствии с ГОСТ 8994-80, Фрезы отличались конструктивными элементами и имели следующие общие параметры: диаметр фрез - d=16 мм, длина рабочей части lр=60 мм, материал - сталь Р6М5, твердость рабочей части 61..63 HRCэ, твердость хвостовика – 32…42 HRCэ, передний угол =250, задний угол =100. Варьируемые конструктивные параметры фрез приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Варьируемые конструктивные параметры экспериментальных фрез

Код фрезы Число резцов Угол наклона канавки Шаг зубьев Стружкодел. канавки**
1 2 0 равномерный нет
2 2 12 равномерный нет
3 2 30 равномерный нет
4 2 45 равномерный нет
5 3 30 равномерный нет
6 3 30 неравномерный* нет
7 2 0 равномерный есть
8 2 45 равномерный есть
9 3 45 равномерный есть
10 3 45 равномерный нет

* Угловой шаг: 1100, 1200, 1300

**Расположение канавок – шахматное, расстояние между канавками для всех фрез - 10 мм.

Виброизмерения осуществлялись с помощью цифровой измерительной и регистрирующей аппаратуры. Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 13. Для обработки использовались заготовки из сосны, дуба и бакаута с шероховатостью поверхности Ra не более 2,5 мкм, влажность материалов - 15% +1%.

 Схема экспериментальной-34

Рисунок 13 - Схема экспериментальной установки для измерения вибраций (а), схема крепления датчиков на заготовке (б)

Сигнал с первичных преобразователей после усиления подвергался узкополосному частотному анализу. Частотное разрешение при этом составляло 1,22 Гц. Для получения статистически достоверного спектра вибраций мгновенные спектры, полученные на основе быстрого преобразования Фурье временного сигнала, усреднялись по линейному закону. В качестве регистрируемых показателей обработки были выбраны: шероховатость поверхности (Ra, мкм) дна фрезерованных канавок и средняя величина усредненного узколопостного спектра среднеквадратичных значений D (м/с2). Информативность вибросигнала для определения степени «вклада» работы механизмов станка в общую картину вибраций оценивалась с помощью серии экспериментов, при которых запись сигнала осуществлялась при работе станка в режиме холостого хода и при резании. Результаты экспериментов показали, что источники вибраций, связанные с работой механизмов станка и дисбалансом фрезы в общем вибрационном процессе при резании не превышают 12 %.

Для проведения экспериментальных исследований разработан план эксперимента и методическая сетка опытов. Исследуемые технологические факторы разделены на группы:

- параметры режима резания и вид фрезерования: подача S - (X1), глубина резания t – (X2), направление подачи по отношению к волокнам- (X3).

- конструктивные параметры инструмента: число зубьев z -(X5), угол наклона стружечных канавок - (X4), неравномерность углового шага q- (X6), наличие стружкоразделительных канавок f - (X7).

Для проведения вычислительного эксперимента определены упругие, инерционные и демпфирующие характеристики шпиндельной группы станка в лабораторных условиях. Вычислительный эксперимент на математической модели выполнен по планам натурных экспериментов.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований При построении регрессионных моделей приняты зависимости:

D=AdSzatb

Ra=ARSzctd

Таблица 7. Коэффициенты регрессионных моделей при экспериментальном исследовании влияния режимов резания на динамические параметры и шероховатость поверхности при фрезеровании.

Порода древесины Направление подачи Ad a b AR c d
сосна вдоль волокон 0,03 0,023 0,39 5,78 0,58 0,81
сосна поперек волокон 0,036 0,19 0,45 6,1 0,49 0,84
дуб вдоль волокон 0,052 0,113 0,32 6,78 0,58 0,85
дуб поперек волокон 0,055 0,077 0,29 7,2 0,61 0,81
бакаут вдоль 0,093 0,23 0,49 6,1 0,41 0,9

Частные экспериментальные однофакторные зависимости влияния режимов резания и конструктивно-геометрических параметров фрез на регистрируемые выходные показатели процесса фрезерования древесины показаны на рисунках 8-13.

 Рисунок 8- Влияние режимов обработки и-36  Рисунок 8- Влияние режимов обработки и-37

 Рисунок 8- Влияние режимов обработки и-38  Рисунок 8- Влияние режимов обработки и-39

Рисунок 8- Влияние режимов обработки и направления подачи на уровень вибраций (D) и шероховатость поверхности для различных пород древесины (фрезерование, d=16 мм, =250, =100, Sz=0,2 мм/зуб, n=2000 об/мин).

 Рисунок 9- Влияние угла наклона режущей-40 Рисунок 9- Влияние угла наклона режущей-41

Рисунок 9- Влияние угла наклона режущей кромки на уровень вибраций и шероховатость поверхности в зависимости от породы древесины (фрезерование вдоль волокон, d=16 мм, =250, =100, n=2000 об/мин).

Рисунок 10- Влияние числа зубьев на уровень вибраций и шероховатость поверхности в зависимости от режимов обработки (фрезерование сосны вдоль волокон, d=16 мм, =250, =100, n=2000 об/мин).

 Рисунок 11- Влияние неравномерного-44  Рисунок 11- Влияние неравномерного-45

Рисунок 11- Влияние неравномерного окружного шага зубьев на уровень вибраций (концевое фрезерование вдоль волокон, d=16 мм, =250, =100, n=2000 об/мин)..

Рисунок 12- Влияние стружкоделительных канавок на уровень вибраций (концевое фрезерование вдоль волокон, d=16 мм, =250, =100, n=2000 об/мин t=15 мм).



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.