По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 661.937 DOI:10.33920/pro-2-2105-05

Исследование кривизны оси обрабатываемого вала при базировании в центрах с использованием неподвижного люнета

Брылев А. В., МГТУ им Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5, e-mail: brylew@mail.ru
Михеев С. С., МГТУ им Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Москва ул. 2-я Бауманская, д. 5

В данной работе представлены анализ и результаты исследования двухступенчатого вала, закрепленного в неподвижных центрах и люнете. На вал действуют силы резания, вызывая изгибающий момент. Проведен анализ кривизны оси заготовки, обрабатываемой на токарном станке при базировании в центрах, с использованием неподвижного люнета. Получена формула упругого смещения оси заготовки в месте возникающей силы резания. Построены эпюры напряжений перемещений оси вала и сделан вывод. Анализ показал, что наибольший прогиб наблюдается в точке действующих на вал сил резания. Качество детали, полученной после обработки, характеризуется точностью. Насколько точно будет выдержан размер и форма детали при обработке, зависит от сопряжения деталей в изделии и, как следствие, надежность в целом. Детали, длина которых в 10–12 раз больше диаметра, при обтачивании прогибаются под действием собственного веса и сил резания, в результате чего они получают бочкообразную форму. Исключить это возможно применив особые приспособления для станка. При обработке длинных нежестких заготовок технологическая оснастка должна равномерно распределять зажимное усилие по поверхности детали. Эти условия хорошо обеспечивает технологическая оснастка с пневматическими, гидравлическими зажимными устройствами, а также с различными цанговыми зажимами, разрезными втулками, мембранами или патронами. При обработке длинномерных нежестких валов применяют люнеты. Люнет исполняет роль основной или второстепенной опоры при работе с заготовками, он создает поддержку для габаритных, длинных деталей во время обработки. Помогает избежать риска повреждения и деформации изделия или режущих элементов станка за счет придания заготовке дополнительной устойчивости.

Литература:

1. Косилова, А. Г., Мещеряков, Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. — 4‑е изд. — Москва: Машиностроение, 1985. — Т. 1. — 656 с.

2. Шатуров, Д. Г., Баранова, В. В., Шатуров, Г.Ф. Исследование погрешностей при токарной обработке валов // Машиностроение. Вестник Белорусско-Российского университета. — 2015. — №4 (49).

3. Жолобов, А. А., Казаков, А.В. Особенности расчета упругих деформаций технологической системы при токарной обработке ступенчатого вала // Машиностроение: Вестник Белорусско-Российского университета. — 2009. — №3 (24).

4. Жданов, А.А. Обеспечение точности расчета стрелы прогиба нежестких деталей типа «вал» при токарной обработке на станках с ЧПУ на основе получения оперативной информации о свойствах контактных пар: диссертация на соискание научной степени кандидата техн. наук: 05.02.07. — ВГТУ, Волгоград, 2019. — 155 с.

5. Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов: учеб. для вузов. — 10‑е изд., перераб., и доп. — Москва: Издво МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. — 592 с.

6. Сопротивление материалов: учебник для вузов / Под общ. ред. акад. АН УССР Г.С. Писаренко. — 4‑е изд., перераб. и доп. — Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1979. — 696 с.

7. Аль-Обайди Луаи Мохаммед Раджаб, Попов, М.Е. Моделирование методов установки при обработке валов на токарных станках в системе T-Flex. — Донской государственный технический университет (Ростов-наДону, Российская Федерация), 2020. — №1 (22) URL: http://mid-journal.ru (дата обращения: 2.11.2020).

8. Аль-Обайди Луаи Мохаммед Раджаб, Попов, М.Е. Моделирование зависимости величины деформации заготовки от сил резания при токарной обработке длинномерных валов. — Донской государственный технический университет (Ростов-на-Дону, Российская Федерация), 2020. — №4 (25) URL: http://mid-journal.ru/ (дата обращения: 02.11.2020).

9. Брылев, А. В., Савельева, Л.В. Обоснование выбора схем установки в центрах заготовок деталей общего машиностроения: справочник // Инженерный журнал с приложением. — 2016. — №5. — С. 30–36.

10. Брылев, А. В., Савельева, Л.В. Обоснование выбора схем установки в центрах заготовок деталей общего машиностроения (продолжение): справочник // Инженерный журнал с приложением. — 2016. — №6. — С. 35–39.

11. Жданов, А.А. Плотников, А. Л., Чигиринский, Ю. Л., Фирсов, И.В. Допуск формы как эквивалент величины прогиба детали в подсистеме обеспечения точности токарной обработки нежестких валов на станках с ЧПУ // Сборник научных трудов SWORLD. — 2014. — №4. — С. 53–85.

12. Кравченко, С. А., Набилкин, А. Ю., Бирюков, В.П. Повышение эффективности системы управления продольным профилем нежестких валов при токарной обработке // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (НИУ). — 2012. — №3.1 (34). — С. 339–348.

13. Шатуров, Д. Г., Шатуров, Г. Ф., Жолобов, А.А. Технологические особенности чистовой токарной обработки валов: монография. — Могилев: Белорус. — Рос. ун-т., 2015. –192 с.

14. Чигиринский, Ю. Л., Нестеренко, П.С. К вопросу управления точностью продольного профиля деталей типа нежесткий вал // Известия Волгоградского государственного технического университета. — 2017. — №5 (200). — С. 43–45.

15. Нестеренко, П.С. Обеспечение точности формы и размеров нежестких деталей на основе автоматического управления процессом токарной обработки: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — ВГТУ, 2020. — 16 с.

16. Takashi, Onishi, Teppei, Takashima, Moriaki, Sakakura, Koichi, Sakamoto, Kazuhito, Ohashi. Improvement of the Form Accuracy of a Slender Workpiece in Cylindrical Traverse Grinding. Int. J. of Automation Technology Vol. 13, no. 6 2019.

1. Kosilovoy, A. G., Meshcheryakova, R.K. Spravochnik tekhnologa-mashinostroitelya. V 2 t. / Pod red. 4‑ye izd. — M.: Mashinostroyeniye 1985. — T. 1. — 656 p.

2. D.G. Shaturov, V. V., Baranova, G.F. Shaturov. Issledovaniye pogreshnostey pri tokarnoy obrabotke valov. // Mashinostroyeniye: Vestnik Belorussko-Rossiyskogo universiteta, 2015. №4 (49).

3. Zholobov, A. A., Kazakov, A. V., Osobennosti raschota uprugikh deformatsiy tekhnologicheskoy sistemy pri tokarnoy obrabotke stupenchatogo vala. // Mashinostroyeniye: Vestnik Belorussko-Rossiyskogo universiteta, 2009. №3 (24).

4. Zhdanov, A.A. Obespecheniye tochnosti raschota strely progiba nezhostkikh detaley tipa «val» pri tokarnoy obrabotke na stankakh s CHPU na osnove polucheniya operativnoy informatsii o svoystvakh kontaktnykh par: Dissertatsiya na soiskaniye nauchnoy stepeni kandidata tekhn. nauk: 05.02.07. — VGTU, Volgograd, 2019. 155 s.

5. Feodos»yev, V.I. Soprotivleniye materialov: Ucheb. dlya vuzov. — 10‑ye izdaniye, pererab., i dop. — M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 1999. 592 p.

6. Soprotivleniye materialov: Uchebnik dlya vuzov / Pod obshch. red. akad. AN USSR G.S. Pisarenko. — 4‑ye izd., pererab. i dop. — Kiyev: Vishchashkola. Golovnoye izd-vo, 1979. 696 p.

7. Al»-Obaydi Luai Mokhammed Radzhab, Popov, M. Ye., Modelirovaniye metodov ustanovki pri obrabotke valov na tokarnykh stankakh v sisteme T-Flex. Donskoy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet (g. Rostov-na-Donu, Rossiyskaya Federatsiya), 2020. №1 (22) URL: http://mid-journal.ru/ (data obrashcheniya 2 noyabrya 2020).

8. Al»-Obaydi Luai Mokhammed Radzhab, Popov, M. Ye., Modelirovaniye zavisimosti velichiny deformatsii zagotovki ot sil rezaniya pri tokarnoy obrabotke dlinnomernykh valov. Donskoy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet (g. Rostov-na-Donu, Rossiyskaya Federatsiya) 2020. №4 (25) URL: http://mid-journal.ru/ (data obrashcheniya 2 noyabrya 2020).

9. Br y'lev, A. V., Savel»eva, L.V. Obosnovaniye vybora skhem ustanovki v tsentrakh zagotovok detaley obshchego mashinostroyeniya. Spravochnik. Inzhenernyy zhurnal s prilozheniyem. 2016. №5. pp. 30–36.

10. Bry»lev, A. V., Savel»eva, L.V. Obosnovaniye vybora skhem ustanovki v tsentrakh zagotovok detaley obshchego mashinostroyeniya (prodolzheniye). Spravochnik. Inzhenernyy zhurnal s prilozheniyem. 2016. № 6. pp. 35–39.

11. Zhdanov, A.A. Plotnikov, A. L., Chigirinskiy, Y. L., Firsov, I.V. Dopusk formy kak ekvivalent velichiny progiba detali v podsisteme obespecheniya tochnosti tokarnoy obrabotki nezhestkikh valov na stankakh s CHPU. Sbornik nauchnykh trudov SWORLD. 2014. №4 pp. 53–85.

12. Kravchenko, S.A., Nabilkin, A.Y., Biryukov, V.P. Povysheniye effektivnosti sistemy upravleniya prodol'nym profilem nezhostkikh valov pri tokarnoy obrabotke. Vestnik Samarskogo Gosudarstvennogo Aerokosmicheskogo Universiteta Im. Akademika S.P. Korolova (NIU). 2012. №3.1 (34). pp. 339–348.

13. Shaturov, D. G., Shaturov, G. F., Zholobov, A.A. Tekhnologicheskiye osobennosti chistovoy tokarnoy obrabotki valov: monografiya / — Mogilev: Belorus. — Ros. un-t. 2015. 192 p.

14. Chigirinskiy, Y. L., Nesterenko, P.S. K voprosu upravleniya tochnost»yu prodol»nogo profilya detaley tipa nezhestkiy val. Izvestiya Volgogradskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. 2017. №5 (200). pp. 43–45.

15. Nesterenko, P.S. Obespecheniye tochnosti formy i razmerov nezhestkikh detaley na osnove avtomaticheskogo upravleniya protsessom tokarnoy obrabotki. Avtoreferat dissertatsii na soiskaniye uchenoy stepeni kandidata tekhnicheskikh nauk. VGTU 2020. 16 p.

16. Takashi, Onishi, Teppei, Takashima, Moriaki, Sakakura, Koichi, Sakamoto, Kazuhito, Ohashi. Improvement of the Form Accuracy of a Slender Workpiece in Cylindrical Traverse Grinding. Int. J. of Automation Technology Vol. 13, no. 6, 2019.

В машиностроении обработка деталей производится в приспособлениях с использованием различной технологической оснастки. Заготовку устанавливают в приспособлении по базирующим поверхностям и закрепляют в этом положении с помощью зажимных механизмов. При обработке нежестких деталей под действием усилия закрепления происходит ее упругая деформация. В процессе обработки на обрабатываемую деталь также действуют силы резания, которые приводят к деформации всей технологической системы. В результате после обработки размеры и форма детали отличаются от номинальных значений, т. е. возникают погрешности, которые не должны превышать допустимых значений. Это хорошо видно, например, при обработке длинных деталей типа вала. При закреплении в центрах они деформируются, при этом теряя свою первоначальную форму. Выбор схемы установки заготовки в центрах был рассмотрен ранее в публикациях [1–10].

В работе [7] авторы решают данную задачу путем моделирования установки заготовок в программе T-Flexи, демонстрируют изгиб при различных способах базирования, в том числе и в центрах с использованием неподвижного люнета, но расчетных данных в работе не приводится. Менее схожая задача рассмотрена в работе [8]. Авторы исследуют деформации длинномерной заготовки от сил резания при токарной обработке, предлагают расчетно-аналитический метод и рассматривают пример вала, закрепленного в трехкулачковом патроне с использованием заднего центра. В других работах [2–4, 11–17] определены погрешности формы вала, установленного в центрах, но без поддержки люнетом. Поэтому задача базирования в центрах с использованием неподвижного люнета и действием сил резания, решение расчетноаналитической задачи, получение формулы прогиба в точке приложения сил и построение графика влияния искривления оси вала при заданных положениях люнета является актуальной.

Степень, с которой указанные факторы влияют на жесткость технологической системы, характер кривизны оси и точность размеров вала, зависит от способа установки заготовки вала. Рассмотрим случай, когда длинный вал закреплен в центрах при помощи поводка и неподвижного люнета. Схема представлена на рис. 1.

Для Цитирования:
Брылев, Михеев, Исследование кривизны оси обрабатываемого вала при базировании в центрах с использованием неподвижного люнета. Главный механик. 2021;5.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: