CC BY
12Бондаренко В.Н., канд. техн. наук, профессор Санин С.Н., канд. техн. наук, ст. преп. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБУЕМОЙ ТОЧНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ КАТАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МОБИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Формообразование при механической обработке происходит в упругой замкнутой системе - технологической системе, включающей в себя станок, приспособление, обрабатываемую заготовку и режущий инструмент. Погрешности, в том числе и погрешности формы, при обработке обуславливаются погрешностями изготовления и условиями эксплуатации всех составляющих технологической системы. Погрешности станка должны находиться в рамках норм точности и жёсткости, оговоренных соответствующими стандартами. Точность обработки детали во многом определяется методом установки и схемой базирования заготовки в приспособлении. Форма и жёсткость заготовки в процессе зажима и последующей обработки влияет на формообразование. Износ режущего инструмента, зависящий от режимов обработки и формы режущего клина, также может внести погрешности формы обрабатываемой детали. Большое влияние оказывают погрешности настройки станка и тепловые деформации.
токарно-винторезного станка
Пространственные взаимодействия в технологической системе токарно-винторезного станка между основными составляющими можно представить в виде граф-схемы (рис. 1). На схеме в обобщённой системе координат хОу показана система координат хсОсус станка, при-
способления хПОПуП, суппортной группы с инструментом хиОиуи и детали хДОДуД. С точкой касания вершины резца и обрабатываемой детали связана система координат хрОрур. Так как схемы базирования детали могут быть различными, то начала координат ОД и Ос могут не совпадать. На схеме представлены двумерные геометрические связи. Видно, что радиус детали в векторной форме выражается как сумма векторов:
г.. = г + г + г + г
где Г , гЕ, г , А - радиусы-векторы координат приспособления, суппортной группы, вершины резца и погрешности схемы базирования соответственно. Радиус - вектор г. введён в связи с тем, что износ резца может влиять на погрешность формы. Отдельно также введён радиус - вектор базирования гА, так как уже в схеме базирования может быть заложена погрешность формы.
Обработка в цеховых условиях, а также нормы точности и жёсткости на стационарные станки позволяют стабилизировать координаты (или сделать их управляемыми) и, таким образом, позволяет практически устранить погрешности формообразования.
В технологических системах с мобильным оборудованием можно выделить те же составляющие, что и в системах со стационарными станками. Их особенности обусловлены расположением станков на объекте обработки - детали или узлах, несущих эту деталь в процессе эксплуатации, остальных элементов системы полностью или частично. Так, оборудование для обработки концов труб включает в себя привод главного движения, суппортную группу с инструментом, приспособление с основной стойкой, несущей все элементы оборудования. С помощью приспособления оборудование закрепляется на трубе.
При обработке бандажей и роликов цементных печей в мобильном оборудовании отсутствует привод главного движения, так как для механической обработки используется технологическое или наладочное вращение всего печного агрегата. Станок, состоящий из суппортной группы, может базироваться под бандажом на одной платформе с опорным узлом (приставной станок) или на опорных элементах одного из роликов (встраиваемый станок), а также может иметь общую с роликами базу, как в стенде для обработки бандажей.
При формировании поверхностей катания бандажей
и роликов цементных печей в качестве базирующей используется производственная база - оси роликов опорного узла (координаты хпОпуп в схемах на рис. 2 а). В схеме приставной станок производит обработку бандажа снизу, базируясь в первом случае на платформе опорного узла, а во втором - входя в опорный узел. Радиус детали будет равен:
г = Г + Г + Г + г + г
ГА • ^ Е ^ V ^ 7 ^ А
Поскольку обработка ведётся непосредственно на печи, то радиус-векторы гЕ , гЙ и гА не имею возможности стационарной настройки и для каждого опорного узла имеют свои параметры.
Рис. 2. Граф-схемы технологических систем приставного (а) и встраиваемого (б) станков
Для схемы (рис. 2 б) в сумму векторов не входит , что связано со стационарным исполнением с основанием роликов основания суппортной группы. Для схемы (см. рис. 2 б) с встраиваемым станком, где
г. = г + г + г + г
для каждой из опор производится настройка г1 и гА, причём станок производит обработку над роликом. Во всех схемах во время обработки изменяется поло-
Рис. 3. Граф-схема технологической системы станка с накладным самоустанавливающимся суппортом
Новым решением проблемы обеспечения требуемой точности обработки стало внедрение модульного принципа построения мобильного оборудования для обработки бандажей [2]. Согласно этому принципу мобильный станок собирается из модулей, на каждый из которых возлагается задача компенсации определенного рода погрешностей. Граф-схема такого станка приведена на рис. 4. Она устанавливает размерные связи между системами координат модулей станка: модуля опор МО, модуля рамы МР, модуля суппортов МС и адаптивного модуля МА или модуля следящего суппорта. Из граф-схемы видно, что за счет введения адаптивного модуля исключается влияние на точность формообразования погрешностей, связанных с настройкой модуля суппорта, модуля опор и модуля рамы.
Среди факторов, влияющих на точность получаемого диаметра выделяются: погрешность, связанная с износом инструмента г , погрешность, связанная с настройкой следящего суппорта г1 и погрешность базирования обрабатываемой детали гА:
Таким образом, количество параметров, влияющих на точность диаметрального размера, сокращено до трех. Причем каждый из них можно свести к минимуму, обеспечив высокую стойкость инструмента, высокую точность настройки следящего суппорта на размер, например, с помощью приспособления, описанного в [2], а
также выбирая оптимальные размеры базы и контактных роликов следящего суппорта по отношению к размерам обрабатываемой детали.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Погонин A.A. Особенности ремонтно-восстановительной обработки бандажей и роликов технологических барабанов / А.А. Погонин, В.Н. Бондаренко, С.Н. Санин // Химическая техника. - 2004. - №11. - С. 30-32.
2. Санин С.Н. Разработка технологии и встраиваемого станка модульного типа для обработки поверхностей катания крупногабаритных деталей без их демонтажа: Автореф. дис. канд. техн. наук. - Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2006.
