Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

К вопросу о деформации тонкостенных деталей при обработке на станках токарной группы

# 02, февраль 2014
DOI: 10.7463/0214.0700319
Файл статьи: Arbuzov_P.pdf (528.63Кб)
авторы: Арбузов Е. В., Жаргалова А. Д., Лазаренко Г. П., Семисалов В. И.

УДК 621.96Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана
 

В ряде отраслей промышленности, таких, как авиастроение, приборостроение, и др., распространённым видом изделий являются нежёсткие тонкостенные детали. Обработка таких деталей на металлорежущих станках обычно требует применения специально разработанных приспособлений, предотвращающих деформацию деталей от воздействия на них сил резания и закрепления. Создание и применение специальных приспособлений связано с дополнительными затратами и, как следствие, с повышением себестоимости продукции. Потенциально возможен и другой подход - обработка в стандартных приспособлениях на специальных «мягких» режимах резания, характеризующихся пониженными силовыми нагрузками на деталь, что снижет технологические деформации до приемлемого уровня. Можно априори ожидать, что такой подход окажется экономически более предпочтительным. К сожалению, сравнительная оценка этих двух альтернатив для выбора предпочтительного варианта затруднительна из-за ограниченности данных по изучению и реализациям второй альтернативы. В этой связи, представляет интерес изучение зависимости деформации тонкостенных деталей от условий их обработки.

Целью работы являлось получение общих сведений о топологии и величине упругой деформации тонкостенных деталей, подвергающихся обработке на токарных станках. Задача работы - оценивание перспективности возможных дальнейших работ, направленных на развитие концепции обработки тонкостенных деталей с контролируемой деформацией за счёт подбора «мягких» режимов резания.

В роли объекта силового технологического воздействия были рассмотрены тонкостенные детали класса «Труба» и класса «Диск» с размерами, лежащими в следующих диапазонах: длина 50-200 мм,  диаметр 60-250 мм, толщина стенки 4-25 мм; материал деталей – сталь. Рассматривалась патронная схема закрепления деталей и два вида обработки: наружное продольное точение (для деталей класса «Труба») и поперечное торцевое точение (для деталей класса «Диск»). Для каждого вида обработки моделировались три стадии обработки – черновая (Ra 12,5; IT10), чистовая (Ra 6,3; IT8), и тонкая (Ra 1,25;  IT6). Были приняты следующие нормативные режимы резания: черновая обработка – глубина резания 1,25 мм, подача 0,9 мм/об; чистовая обработка – глубина резания 1,0мм, подача 0,35мм/об; тонкая обработка – глубина резания 0,85 мм, подача - 0,1 мм/об. Этим стадиям обработки соответствуют расчётные силы резания лежащие в следующих диапазонах: Px – от 2900 до 210 Н; Pу – от 3740 до 270 Н; Pz – от 5100 до 280 Н. Было принято, что деталь удерживается в патроне силами трения, возникающими в точках прижима кулачков. При этом, по условиями не смещения детали, расчётные силы закрепления детали имели величины от 5100 до 380 Н.

Для получения характеристик упругой деформации тонкостенных деталей классов «Труба» и «Диск» было применено числовое моделирование условий технологического силового нагружения этих деталей. Моделирование выполнялось с применением программного комплекса ANSYS. В результате моделирования были получены 3-D диаграммы распределения полей упругих деформаций деталей «Труба» и «Диск» для рассматриваемых вариантов обработки. Максимальные значения упругих перемещений на рабочих поверхностях деталей сведены в таблицы, иллюстрирующие общую картину зависимости деформации деталей от варьируемых параметров для рассмотренных случаев токарной обработки.

Полученные данные показывают, что обработка тонкостенных деталей на нормативных режимах резания сопровождается их деформацией, которая изменяется в широком диапазоне (в проделанном эксперименте - от 0,1 до 3 значений величины поля допуска на размеры обрабатываемых поверхностей). Это позволяет сделать следующие выводы. 1) Управление деформацией обрабатываемых деталей является важным фактором обеспечения их точности и минимизации брака. 2) Современные средства машинного моделирования (в нашем случае – комплекс ANSYS) являются эффективным инструментом для оценивания ожидаемой деформации обрабатываемых деталей. 3) Средства машинного моделирования создают новые возможности для оперативного и мало затратного решения двух актуальных задач технологического проектирования; а) поиск рациональной схемы закрепления деталей на станке и обоснованный выбор типа приспособления - стандартное или специальное; б) определение «мягких» режимов резания, ограничивающих технологическое деформирование допустимыми величинами.

При  современном уровне разработки обсуждаемого вопроса, вторая задача может решаться методом итераций. Для прямого оптимизационного решения второй задачи необходима разработка целевого формализованного инструмента. Такой инструмент повысит оперативность и доступность выбора рациональных решения, а также создаст новые предпосылки для расширения области автоматизированного проектирования и управления технологическими процессами.

Список литературы

  1. Технология машиностроения. В 2 т. Т.1. Основы технологии машиностроения / под ред. А.М. Дальского. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 370 с.
  2. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков: Расчёт и конструирование. М.-Л.: Машиностроение, 1996. 341 с.
  3. Методические указания. ЕСТПП. Выбор и рациональное применение системы станочных приспособлений. М.: Изд-во стандартов, 1979. 87 с.
  4. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985. 304 с.
  5. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1967. 500 с.
  6. Дальский А.М., Суслов А.Г., Жесткова И.Н. и др. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 1 / под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. М.: Машиностроение, 2001. 912 с.
  7. Гузеев В.И., Батуев В.А., Сурков И.В. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с числовым программным управлением: Справочник. М.: Машиностроение, 2007. 366 с.
  8. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера. Практическое руководство. М.: УРСС, 2004. 272 с.
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2022 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)