Ви є тут

Наукові основи чистового торцевого фрезерування плоских поверхонь

Автор: 
Мельничук Петро Петрович
Тип роботи: 
Дис. докт. наук
Рік: 
2002
Артикул:
3502U000499
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
МЕТОДОЛОГІЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

2.1. Методика експериментальних досліджень статичних і динамічних характеристик верстатів

В процесі досліджень є необхідність в експериментальному визначенні параметрів статичної та динамічної точності верстатів. Точність верстатів визначається точністю виконавчих рухів його робочих органів та їх відносним розташуванням під час обробки.
Для підтвердження адекватності теоретичної моделі биття фрези, обумовленого властивостями опорних вузлів шпинделя верстата, запропонована методика експериментальних вимірювань радіального положення фрези при її повороті разом зі шпинделем верстата. Вимірювання радіального положення здійснювались індикаторами з ціною поділки 0,001 мм. Заміри виконувались в обох взаємно перпендикулярних напрямках в площині, паралельній площині стола верстата.
Замість ножів в отвори фрези були поміщені спеціальні калібровані стрижні.
Вимірювання положення фрези здійснювались наступним чином.
Фреза встановлювалась так, щоб індикатори торкались до каліброваних частин відповідних стрижнів. Потім шпиндель верстата разом із фрезою повертався вручну на 360?. Індикаторами вимірювались відхилення положення фрези після першого оберту. Далі здійснювався ще один поворот на 360? і відповідні вимірювання відхилення фрези від початкового положення. Число обертів і відповідних вимірювань вибиралось достатньо великим (приблизно 20) з метою одержання статистичних характеристик положення фрези.
Загальний вигляд фрези та індикаторів, які використовувалися при вимірюваннях, наведені на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема установки індикаторів на столі верстата при вимірюваннях зміни положення осі фрези, обумовленого биттям підшипників

Експериментальні вимірювання включали три цикли:
- вільний поворот шпинделя з фрезою при вимірюваннях положення фрези після кожного оберту;
- поворот фрези покроково на один оберт з прикладанням до фрези під час повороту запозиченого статистичного навантаження;
- поворот фрези покроково при здійсненні протягом повороту аналітичного (ударного) навантаження.
Експериментальні вимірювання з прикладенням до фрези знакозмінного статичного навантаження здійснювались аналогічно. Відмінність полягала в тому, що при повороті на деякий кут шпиндель зупинявся і до фрези в радіальному напрямку прикладалося зусилля приблизно 100 Н. Після зняття зусилля прикладалось зусилля в протилежному напрямку. Після цього продовжувалося обертання шпинделя і проводились вимірювання положення фрези. Знакозмінні статичні зусилля прикладалися після кожного із 20 обертів фрези.
Експериментальні вимірювання положення фрези при її динамічному навантаженні відрізнялись від розглянутого циклу вимірювань тим, що замість статичного знакозмінного зусилля до фрези прикладалось імпульсне (ударне) навантаження.
Результати вимірювань по всіх трьох циклах експериментального дослідження наведені в табл. 2.1.
Із аналізу експериментальних даних, наведених в табл. 2.1, випливає, що діапазон зміщення фрези, виміряний кожним із індикаторів, складає 4...6 мкм.
Розміщення (позиція) фрези характеризується деякою смугою та хаотичними змінами положення. Точність позиціювання відповідає залежностям, які змінюються випадковим чином.
Деякі нетипові зміни значень, виміряних індикаторами, мають місце при перших кількох обертах.
З метою визначення статистичних закономірностей процесу позиціювання фрези результати експериментальних вимірювань по всіх трьох циклах досліджень піддані систематичному аналізу. При цьому із розгляду виключені перші три оберти як нетипові.
Статистична обробка полягає в наступному.
За даними табл. 2.1 визначені частості значень вимірів і побудовані гістограми розподілу частостей попадання значень вимірів у розряди. Величина розряду прийнята в 1 мкм. При визначенні частостей середина кожного розряду прийнята рівною цілому числу мікрометрів, а ширина розряду - (0,5 мкм відносно середини розряду.
Значення частот попадання результатів наведені в табл. 2.2.
За даними табл. 2.2 побудовані гістограми частості появи відповідного значення показу кожного із датчиків.
Гістограми побудовані для вимірів, одержаних кожним із датчиків у відповідному циклі експериментальних вимірювань.
Вигляд гістограм наведений на рис. 2.2-2.4.
Із аналізу одержаних експериментальних гістограм точності позиціювання фрези випливає, що ширина смуги розсіяння значень, виміряних кожним із датчиків в різних циклах експерименту, є приблизно однаковою і складає 5...6 мкм.
Таблиця 2.1
Відносні радіальні зміщення фрези при її повороті
при різних схемах навантаження
№ оберту1-й цикл2-й цикл3-й циклВідносні покази індикаторів, мкм1-го2-го3-го1-го2-го3-го1-го2-го3-го000000000010-160-11-4-3-2200-200-1-6-4-4302-3001-3-2-14-2304-13-5-21505-3001-6-40604-10-12-7-3-1722-3202-6-5-3800-21-14-3-3-2921-30-12-4-2-31023-22-20-7-3-411140301-7-1-21222-1304-6-4-11301-11-14-4-3-114-11-30-33-20-31503-20-21-5-24160303-23-4-4-417120404-2-5-21820-1302-4-3-3190202-12-3-2-220-1112-12-3-2-4
Таблиця 2.2
Значення частотей вимірювань точності позиціювання фрези
при кожному циклі вимірювань
1-й цикл вимірювань
Датчик
№ 1Частість128250Показники датчика, мкм-2-10123
Датчик
№ 2Частість2454210Показники датчика, мкм0123456
Датчик
№ 3Частість154340Показники датчика, мкм10-1-2-3-4
2-й цикл вимірювань (статичне закономірне навантаження)
Датчик
№ 1Частість624420Показники датчика, мкм012345
Датчик
№ 2Частість67310Показники датчика, мкм0-1-2-3-4
Датчик
№ 3Частість146340Показники датчика, мкм012345
3-ий цикл вимірювань (динамічне імпульсне ударне нава