Методические аспекты испытания станков вертикальной компоновки на жесткость

Размещено на http://www.allbest.ru/

5

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Оренбургский государственный университет»

Поляков А.Н., д-р техн. наук, профессор,

Гончаров А.Н., канд. техн. наук,

Никитина И.П., канд. техн. наук, доцент

Достижение требуемых параметров точности механической обработки в первую очередь связано с параметрами статической жесткости металлорежущего станка. В настоящее время существует устоявшаяся методика испытания станков на жесткость, разработанная еще в ЭНИМСе (экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков) [1, 2]. Однако, ее реализация связана с использованием приспособления, характеризуемого низкой надежностью и эффективностью.

Для проведения испытаний на жесткость станков с ЧПУ на кафедре технологии машиностроения, металлообрабатывающих станков и комплексов Оренбургского государственного университета было сконструировано другое приспособление, схема которого в условиях проведения испытаний приведена на рисунке 1.

Центральное место приспособления - динамометр, представляющий собой пружину в виде скобы 1 и измерительная головка 3. Для чистоты эксперимента в качестве измерительной головки использовался как индикатор часового типа МИГ, так и цифровая измерительная головка Norgau модели NID-1201. Для создания центрального осевого воздействия на шпиндельный узел 2 в него была вставлена оправка 4. Нагрузочное устройство в виде элемента винт-гайка 5 создавало осевое усилие на торец оправки 4. Осевые смещения торца шпинделя 2 измерялись измерительной головкой 7, установленной в штативе 6. Также для чистоты эксперимента в различных сериях экспериментов использовались цифровые измерительные головки Norgau модели NID-1201 и индикаторы часового типа МИГ.

На рисунках 2 приведены фотографии станков 400Vи HAAS TM-1P в условиях испытаний на статическую жесткость.

На рисунках 3 и 4 кривые 1 представляют зависимость «» полученные при нагружении станка, а кривые 2 - при разгрузке. Анализ полученных результатов показал, что действительно формируется петля гистерезиса. Жесткость 400V можно оценивать около 60 Н/мкм, а жесткость HAAS TM-1P-составляет около 20 Н/мкм. При этом, если для 400V жесткость слабо зависит от реализованных серий эксперимента, то для HAAS TM-1P жесткость станка на первой серии эксперимента была зафиксирована практически в два раза меньшей, чем на пятой.

Для оценки жесткости технологической системы необходимо знать диапазоны силы резания, возникающей при фрезеровании. Радиальная составляющая сил резания принимается в диапазоне от 0,6 до 0,8 главной составляющей силы резания. Осевая составляющая сил, оказывающая влияние на опоры шпинделя, близка по значениям к радиальной составляющей и составляет в диапазоне от 0,35 до 0,55 от окружной силы.

Рисунок 1 - Схема расположения приспособления при испытании на жесткость станка 400V

а) б)

Рисунок 2 - Станки 400V и TM-1P в условиях эксперимента

По данным отечественных и мировых исследователей известно, что для фрез диаметров от 10 до 63 мм осевые составляющие силы резания находятся в диапазоне от 100 до 3000 Н. Учитывая, что для исследуемых станков грузоподъемность стола не превышает 400 кг, предельная заданная нагрузка не превышающая 1400 Н соответствовала чистовой и получистовой обработке.

На рисунке 3 приведены результаты испытаний на жесткость станка 400V.

Рисунок 3 - Результаты испытаний на жесткость станка 400V

На рисунке 4 приведены результаты испытаний на жесткость станка TM-1P.

Рисунок 4 - Результаты испытаний на жесткость станка HAAS TM-1P

Представленная методика показала на практике возможность получения достаточно стабильных результатов статической жесткости исследуемого оборудования. Полученные данные не имеют противоречий с ранее установленными результатами. При этом, использование нового приспособления позволило существенно расширить диапазон измерения жесткости станка.

динамометр точность металлорежущий станок

Список литературы

2 Поляков, А. Н. Снижение температурной погрешности станков с ЧПУ на основе управления движением их рабочих органов [Электронный ресурс] : монография / А. Н. Поляков, А. Н. Гончаров; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования "Оренбург. гос. ун-т". - Оренбург : ОГУ. - 2019. - ISBN 978-5-4487-0525-0. - 218 с.