ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 403
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Рисунок 4 – Схема закрепления кольца с некруглой
Рисунок 17--Схема образования погрешности закрепления
Поэтому и для технологической системы необходимо, чтобы
3.5.3 Задание к лабораторной работе
3.5.5 Методика и порядок выполнения лабораторной работы
4. Проников А.С. Надёжность машин. М. Маш. 1978. 591с.
5. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. прочность и износостойкость деталей машин. М. ВШ.1991.319с.
6. Аристов А.В. управление качеством. М. Инфра М. 2000. 238с.
3.6.2.2 Погрешности, связанные с тепловыми деформациями технологических систем
при k > 1, где R – средний радиус оболочки; h – толщина оболочки; k – номер члена разложения нагрузки в ряд. Значение коэффициента С при закреплении заготовок в двухкулачковых патронах равно 2-3; трехкулачковых 0,93-1,25; четырехкулачковых 0,5-0,65; шестикулачковых 0,21-0,29, а при осесимметричном нагружении – 0,23-0,3.
Рисунок 7 – Схема закрепления высокоточной гильзы на призме (а) и эпюра погрешностей торцовой поверхности (б)
Зажимные устройства типа кулачковых патронов и цанг, кроме указанных выше погрешностей, способны создавать характерные наследственные погрешности, связанные с возникновением вибраций.
На рисунке 8 представлена полярная диаграмма отжатий прутка, закрепленного в цанге. Диаграмма показывает, что жесткость зависит не только от нагрузки, но и от угла поворота шпинделя. Цанга является вибровозбудителем, создает квазигармонические колебания и может привести к возникновению области неустойчивого движения технологической системы. На обрабатываемой поверхности появляется волнистость. Границы области определяются по следующей методике. Необходимо найти коэффициенты
а также их отношение
где j – жесткость суппорта;
– средняя жесткость прутка и цанги;
а – превышение жесткости прутка и цанги над средним значением жесткости;
m – масса суппорта;
ω– угловая частота при
=1. По значению 
находят коэффициенты
и подставляют их в уравнение
из которого устанавливают два значения поправок μ.
Тогда границы области неустойчивого движения системы определяются значениями критических угловых частот
Мерой борьбы с возникновением квазигармонических колебаний и дальнейшим наследованием волнистости является необходимость работы на числах оборотов, лежащих вне частот ωкр1, ωкр2 находящихся по возможности дальше от значения
Рисунок 8 – Полярная диаграмма отжатий прутка,
закреплённого в цанге:
1–1670 Н; 2-139,5 кгс; 3–111,5 кгс; 4–83,5 кгс; 5–55,8кгс; 6–27,9 кгс
Такая частота будет тем ближе к середине области неустойчивого движения, чем меньше значения корней μ1 и μ2.
Для некоторых групп деталей надежность работы определяется наличием или отсутствием напряжений необходимой величины и знака. В этой связи рассматривается наследование тех остаточных напряжений, которые могут возникать при закреплении заготовок. Последние могут получать и долгое время сохранять напряжения от вдавливания закрепляющих элементов или от нагружения силами закрепления. Явления ползучести могут привести в дальнейшем к перераспределению напряжений, что повлечет за собой искажение формы деталей и, как следствие этого, снижение надежности их работы. Для заготовки типа диска, закрепляемого в трехкулачковом патроне, напряжения в любой точке являются функцией ρ и γ (рисунок 9):
Рисунок 9 – Схема для определения в любой точке сплошного диска, закрепленного тремя силами
где l – толщина диска;
В и С – коэффициенты, зависящие от
d, ρ, γ:
Расчеты напряжений
и 
являются весьма громоздкими. Их выполнение целесообразно лишь на электронных вычислительных машинах. Результатами расчетов является номограмма, которая позволяет найти некоторые коэффициенты. Главные напряжения σ1 и σ2 в любой точке диска отыскивают умножением соответствующего коэффициента на выражение 
. Полученные результаты действительны только для сплошных поперечных сечений. Теоретический расчет напряжений в дисках с отверстиями представляет еще большие трудности. Это же относится и к более сложным сечениям. Поэтому величины напряжений в отдельных точках таких деталей целесообразно определять методом фотоупругости. Рассмотрение картин распределения полос на моделях из оптически активного материала показывает, что, например, для кольца с соотношением внутреннего и наружного диаметров, равным 0,8, и закрепленного в трехкулачковом патроне, напряжения на внутренней поверхности вполне соизмеримы с напряжениями на наружной поверхности.
Учет влияния зажимных устройств на характер технологического наследования позволяет правильно управлять технологическим процессом при изготовлении высокоточных деталей. Вместе с тем очень многие технические задачи, связанные с закреплением, оказываются весьма сложными и еще ждут своего решения.
3.1.3 Роль технологической оснастки при формировании выходных параметров высокоточных деталей типа колец, втулок и корпусов
Выходными параметрами высокоточных деталей могут быть точность формы, шероховатость, уровень напряжений и равномерность их распределения по поверхности или объему детали и ряд других. Наибольшее влияние технологическая оснастка оказывает на формирование первых трех параметров.
Детали типа колец. Кольца с реальной установочной поверхностью характеризуются величиной коэффициента овальности
Установлено, что суммарное перемещение овальных колец при их закреплении в трехкулачковых патронах при прочих равных, условиях меньше суммарного перемещения круглых колец. При
m=1,13% перемещение уменьшается на 10%, при m=4,7% – на 15%, при m=8,6% – на 20%. Перемещение (прогиб) под кулачком, расположенным на малой основала, больше, чем при закреплении круглых колец. При тех же значениях
увеличение составляет соответственно 12, 16 и 20%.
Закрепление некруглых колец с реальной установочной поверхностью приводит к нивелированию радиусов кольца в разных точках за счет постепенного включения в процессе закрепления все новых кулачков патрона. На рисунке 10 показано, что в зависимости от погрешностей формы колец, закрепляемых в 12-кулачковом патроне, в работе участвуют десять, четыре, три силы Р, величины которых существенно разнятся между собой. Количество сил закрепления непосредственно связано с особенностями профиля установочной поверхности, которая представлена круглограммой. В случае закрепления овального кольца оказывается, что в работе участвуют только три силы, а остальные девять даже не контактируют с установочной поверхностью. При дальнейшем увеличении сил в работу будут включаться новые кулачки. В зависимости от погрешностей формы установочной поверхности отношение сил 0 на кулачках зажимных устройств
Зажимные устройства с числом зажимных элементов, большим трех, могут применяться для колец с m < 1÷2%, а с количеством зажимных элементов, меньшим или равным трем, – с m > 1÷2%. Многокулачковый патрон способствует превращению некруглого кольца в кольцо более правильной формы, но после его раскрепления обработанное отверстие получает соответствующие погрешности формы. Выбор количества элементов зажимного устройства должен определяться погрешностями формы установочных поверхностей.
Рисунок 10 – Распределение сил при закреплении колец по реальной установочной поверхности в 12-кулачковом патроне
Детальные исследования упругих перемещений колец приводят к выводу о том, что кулачковые патроны с радиальным закреплением имеют принципиальные недостатки, которые должны ограничивать применение таких патронов при механической обработке высокоточных колец.
Установка деталей типа колец по овальной или эллиптической поверхностям всегда приводит к смещению центра этих поверхностей относительно оси вращения зажимного устройства. В случае закрепления эллиптического цилиндра (заготовки) в трехкулачковом патроне следует считать, что оси эллипса могут занимать любое положение относительно кулачков патрона. Математически эти вопросы можно поставить так: если один из кулачков патрона соприкасается с установочной поверхностью в точке с координатами (
γi, ηi), всегда ли два других кулачка соприкоснутся с эллипсом, т.е. произойдет ли устойчивое закрепление заготовки? Определим смещение центров заготовки и патрона для некоторых частных случаев. При этом будем считать, что начало координат, помещено в центре заготовки, а ось абсцисс совпадает с большой осью эллипса.
Случай А. Один из кулачков расположен на большой оси эллипса с полуосями а и b. В точке касания с заготовкой х = + а; у= 0; γ = + а. Смещение х0 центров по оси Х:
при γ = а; η = 0
при γ = – а; η = 0
смещение по оси у отсутствует.
Случай Б. Один из кулачков расположен на малой оси эллипса. В точке касания с заготовкой;
= 0; η = + b. Смещение центров по оси у:
при = 0 и η = b
при = 0 и η = –b
смещение по оси х отсутствует.
Указанные смещения приводят к разностенности колец, которая решающим образом может влиять на надежность работы изделий, в частности валов, собранных на подшипниках качения, имеющих разностенные кольца и др. При шлифовании без закрепления колец кулачками, т.е. на постоянных опорах («башмаках»), роль технологической оснастки играют сами опоры и ведущий патрон.
Закрепление деталей типа колец радиальными силами вызывает также искажения торцовых поверхностей, появление на них характерных волн, расположение которых связано с положением зажимных элементов относительно заготовки. Это обстоятельство особо должно быть учтено при обработке высокоточных колец. Процесс закрепления заготовок, даже при малых силах, сопровождается пластическим деформированием закрепляемой поверхности, т.е. её наклепом. В отдельных случаях наклепанная зона может распространяться глубже того слоя, который подлежит удалению на следующей операции. В местах контакта могут оставаться существенные по величине напряжения. Силы резания,
Рисунок 7 – Схема закрепления высокоточной гильзы на призме (а) и эпюра погрешностей торцовой поверхности (б)
Зажимные устройства типа кулачковых патронов и цанг, кроме указанных выше погрешностей, способны создавать характерные наследственные погрешности, связанные с возникновением вибраций.
На рисунке 8 представлена полярная диаграмма отжатий прутка, закрепленного в цанге. Диаграмма показывает, что жесткость зависит не только от нагрузки, но и от угла поворота шпинделя. Цанга является вибровозбудителем, создает квазигармонические колебания и может привести к возникновению области неустойчивого движения технологической системы. На обрабатываемой поверхности появляется волнистость. Границы области определяются по следующей методике. Необходимо найти коэффициенты
а также их отношение
где j – жесткость суппорта;
– средняя жесткость прутка и цанги; а – превышение жесткости прутка и цанги над средним значением жесткости;
m – масса суппорта;
ω– угловая частота при
=1. По значению находят коэффициенты и подставляют их в уравнение
из которого устанавливают два значения поправок μ.
Тогда границы области неустойчивого движения системы определяются значениями критических угловых частот
Мерой борьбы с возникновением квазигармонических колебаний и дальнейшим наследованием волнистости является необходимость работы на числах оборотов, лежащих вне частот ωкр1, ωкр2 находящихся по возможности дальше от значения
Рисунок 8 – Полярная диаграмма отжатий прутка,
закреплённого в цанге:
1–1670 Н; 2-139,5 кгс; 3–111,5 кгс; 4–83,5 кгс; 5–55,8кгс; 6–27,9 кгс
Такая частота будет тем ближе к середине области неустойчивого движения, чем меньше значения корней μ1 и μ2.
Для некоторых групп деталей надежность работы определяется наличием или отсутствием напряжений необходимой величины и знака. В этой связи рассматривается наследование тех остаточных напряжений, которые могут возникать при закреплении заготовок. Последние могут получать и долгое время сохранять напряжения от вдавливания закрепляющих элементов или от нагружения силами закрепления. Явления ползучести могут привести в дальнейшем к перераспределению напряжений, что повлечет за собой искажение формы деталей и, как следствие этого, снижение надежности их работы. Для заготовки типа диска, закрепляемого в трехкулачковом патроне, напряжения в любой точке являются функцией ρ и γ (рисунок 9):
Рисунок 9 – Схема для определения в любой точке сплошного диска, закрепленного тремя силами
где l – толщина диска;
В и С – коэффициенты, зависящие от
d, ρ, γ:
Расчеты напряжений
и являются весьма громоздкими. Их выполнение целесообразно лишь на электронных вычислительных машинах. Результатами расчетов является номограмма, которая позволяет найти некоторые коэффициенты. Главные напряжения σ1 и σ2 в любой точке диска отыскивают умножением соответствующего коэффициента на выражение . Полученные результаты действительны только для сплошных поперечных сечений. Теоретический расчет напряжений в дисках с отверстиями представляет еще большие трудности. Это же относится и к более сложным сечениям. Поэтому величины напряжений в отдельных точках таких деталей целесообразно определять методом фотоупругости. Рассмотрение картин распределения полос на моделях из оптически активного материала показывает, что, например, для кольца с соотношением внутреннего и наружного диаметров, равным 0,8, и закрепленного в трехкулачковом патроне, напряжения на внутренней поверхности вполне соизмеримы с напряжениями на наружной поверхности.Учет влияния зажимных устройств на характер технологического наследования позволяет правильно управлять технологическим процессом при изготовлении высокоточных деталей. Вместе с тем очень многие технические задачи, связанные с закреплением, оказываются весьма сложными и еще ждут своего решения.
3.1.3 Роль технологической оснастки при формировании выходных параметров высокоточных деталей типа колец, втулок и корпусов
Выходными параметрами высокоточных деталей могут быть точность формы, шероховатость, уровень напряжений и равномерность их распределения по поверхности или объему детали и ряд других. Наибольшее влияние технологическая оснастка оказывает на формирование первых трех параметров.
Детали типа колец. Кольца с реальной установочной поверхностью характеризуются величиной коэффициента овальности
Установлено, что суммарное перемещение овальных колец при их закреплении в трехкулачковых патронах при прочих равных, условиях меньше суммарного перемещения круглых колец. При
m=1,13% перемещение уменьшается на 10%, при m=4,7% – на 15%, при m=8,6% – на 20%. Перемещение (прогиб) под кулачком, расположенным на малой основала, больше, чем при закреплении круглых колец. При тех же значениях
увеличение составляет соответственно 12, 16 и 20%.Закрепление некруглых колец с реальной установочной поверхностью приводит к нивелированию радиусов кольца в разных точках за счет постепенного включения в процессе закрепления все новых кулачков патрона. На рисунке 10 показано, что в зависимости от погрешностей формы колец, закрепляемых в 12-кулачковом патроне, в работе участвуют десять, четыре, три силы Р, величины которых существенно разнятся между собой. Количество сил закрепления непосредственно связано с особенностями профиля установочной поверхности, которая представлена круглограммой. В случае закрепления овального кольца оказывается, что в работе участвуют только три силы, а остальные девять даже не контактируют с установочной поверхностью. При дальнейшем увеличении сил в работу будут включаться новые кулачки. В зависимости от погрешностей формы установочной поверхности отношение сил 0 на кулачках зажимных устройств
Зажимные устройства с числом зажимных элементов, большим трех, могут применяться для колец с m < 1÷2%, а с количеством зажимных элементов, меньшим или равным трем, – с m > 1÷2%. Многокулачковый патрон способствует превращению некруглого кольца в кольцо более правильной формы, но после его раскрепления обработанное отверстие получает соответствующие погрешности формы. Выбор количества элементов зажимного устройства должен определяться погрешностями формы установочных поверхностей. Рисунок 10 – Распределение сил при закреплении колец по реальной установочной поверхности в 12-кулачковом патроне
Детальные исследования упругих перемещений колец приводят к выводу о том, что кулачковые патроны с радиальным закреплением имеют принципиальные недостатки, которые должны ограничивать применение таких патронов при механической обработке высокоточных колец.
Установка деталей типа колец по овальной или эллиптической поверхностям всегда приводит к смещению центра этих поверхностей относительно оси вращения зажимного устройства. В случае закрепления эллиптического цилиндра (заготовки) в трехкулачковом патроне следует считать, что оси эллипса могут занимать любое положение относительно кулачков патрона. Математически эти вопросы можно поставить так: если один из кулачков патрона соприкасается с установочной поверхностью в точке с координатами (
γi, ηi), всегда ли два других кулачка соприкоснутся с эллипсом, т.е. произойдет ли устойчивое закрепление заготовки? Определим смещение центров заготовки и патрона для некоторых частных случаев. При этом будем считать, что начало координат, помещено в центре заготовки, а ось абсцисс совпадает с большой осью эллипса.
Случай А. Один из кулачков расположен на большой оси эллипса с полуосями а и b. В точке касания с заготовкой х = + а; у= 0; γ = + а. Смещение х0 центров по оси Х:
при γ = а; η = 0
при γ = – а; η = 0
смещение по оси у отсутствует.
Случай Б. Один из кулачков расположен на малой оси эллипса. В точке касания с заготовкой;
= 0; η = + b. Смещение центров по оси у:при
= 0 и η = b при
= 0 и η = –b смещение по оси х отсутствует.
Указанные смещения приводят к разностенности колец, которая решающим образом может влиять на надежность работы изделий, в частности валов, собранных на подшипниках качения, имеющих разностенные кольца и др. При шлифовании без закрепления колец кулачками, т.е. на постоянных опорах («башмаках»), роль технологической оснастки играют сами опоры и ведущий патрон.
Закрепление деталей типа колец радиальными силами вызывает также искажения торцовых поверхностей, появление на них характерных волн, расположение которых связано с положением зажимных элементов относительно заготовки. Это обстоятельство особо должно быть учтено при обработке высокоточных колец. Процесс закрепления заготовок, даже при малых силах, сопровождается пластическим деформированием закрепляемой поверхности, т.е. её наклепом. В отдельных случаях наклепанная зона может распространяться глубже того слоя, который подлежит удалению на следующей операции. В местах контакта могут оставаться существенные по величине напряжения. Силы резания,