РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Структурно-логическая схема и общая методика исследований
На основании проведенного анализа литературных источников в разделе 1 по
проектированию и оптимизации технологических процессов контурного фрезерования
установлено, что при механической обработке деталей на металлорежущих станках
возникает ряд погрешностей, источниками которых являются станок,
приспособление, инструмент и сама обрабатываемая деталь. Во многих случаях
погрешности обработки, возникающие вследствие деформаций технологической
системы и ее элементов, являются доминирующими в суммарной погрешности
обработки.
При контурной обработке уточнение режимов резания затруднено из-за сложности
учета изменения глубины и ширины фрезерования, так как эти параметры могут быть
заданы в неявном виде и их определение требует существенного увеличения
исходной информации, вводимой в ЭВМ. Поэтому режимы резания, определенные при
программировании, требуют уточнения из-за неизбежных отклонений от исходных
данных в процессе обработки.
Теоретическое обоснование повышения точности контурного фрезерования путем
компенсации упругих перемещений ЭТС станка и инструмента базируется на научных
положениях технологии машиностроения и теории резания. Использовались методы
математической статистики, системного анализа, моделирования на нейросетевом
базисе, теории управления.
Структура этапов исследований представлена на рис. 2.1
Рис. 2.1. Структура этапов исследований.
Экспериментальные исследования включали исследование упругих перемещений ЭТС
станка и инструмента, влияние характеристик процесса резания на траекторию
движения инструмента, деформаций технологической системы на образование
погрешностей обработки.
Для планирования экспериментов и обработки их результатов применялись известные
методики (корреляционный анализ, планирование полного факторного эксперимента,
аппроксимация экспериментальных зависимостей известными математическими
моделями).
Для экспериментальных исследований производили статистическую обработку
результатов с расчетом среднего значения, доверительного интервала с
вероятностью = 0,9, в ряде случаев – коэффициента вариации. Существенность
расхождений экспериментальных данных определяли интервальной оценкой с
использованием доверительных интервалов, рассчитываемых по формуле [127]:
где – среднее значение исследуемого параметра;
– среднее квадратическое отклонение исследуемого параметра;
– табличное значение критерия Стьюдента при = 0,9;
– число случаев в выборке.
Принадлежность случайных величин к одной выборке генеральной совокупности
определялась по критерию Кохрена.
Структурно-логическая схема исследования представлена на рис. 2.2.
Для решения поставленной цели- повышения точности контурного фрезерования на
станках с ЧПУ путем компенсации упругих деформаций на основе коррекции
взаимного положения режущего инструмента и обрабатываемой заготовки проведено
исследование жесткости элементов технологической системы металлорежущего
станка.
Рис. 2.2. Структурно-логическая схема исследования.
Конечной целью является создание эталонной модели на основе рекуррентных
зависимостей, применение которой для обработки деталей на фрезерном станке с
ЧПУ позволит компенсировать влияние упругих деформаций узлов станка и
обеспечить точность размера.
Для того чтобы построить математическую модель процесса, было проведено
исследование упругих перемещений ЭТС станка и инструмента путем нагружения
элементов системы силами, аналогичными по направлению и величине, действующим в
процессе резания. Причем, исследование статической жесткости осуществлялось в
различных точках рабочей зоны. Таким образом, было получено значение жесткости
узлов станка в области обработки. Тем самым была выявлена взаимосвязь между
жесткостью элементов технологической системы и направлением силы резания.
Результаты представлены в виде графических зависимостей.
Далее было проведено исследование влияния упругих перемещений на точность
размера при обработке. Полученные отклонения от размера при обработке контура
на образцах сравнивались с данными при исследовании статической жесткости.
Выявленная взаимосвязь между погрешностью обработки контура и величиной и
направлением силы резания учитывалась при построении эталонной модели.
По результатам проведенных исследований упругих деформаций, возникающих в
рабочей зоне, была построена математическая модель процесса контурного
фрезерования, которая явилась основой для создания эталонной модели.
Для реализации эталонной модели проведено исследование контура корпусной детали
«Крышка». После подтверждения ожидаемых результатов по повышению точности
контурного фрезерования путем компенсации упругих перемещений ЭТС станка и
инструмента разработаны рекомендации по применению моделей на основе
рекуррентных зависимостей к проектированию технологических процессов на станках
с ЧПУ.
Таким образом, комплекс проведенных исследований позволил обеспечить достижение
поставленной цели в диссертационной работе, а именно – решение
научно-технической задачи управления точностью контурного фрезерования на
станках с ЧПУ путем компенсации упругих деформаций на основе коррекции
взаимного положения режущего инструмента и обрабатываемой заготовки.
2.2. Оборудование, режущий инструмент, обрабатываемые материалы, приборы и
аппаратура
Исследования жесткости технологической системы, точности и качества обработки,
характеристик процесса резания, траектории движения инструмента, деформаций
технологической системы, погрешностей обработки
- Киев+380960830922