НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: S&E-BMST...to71.pdf (1490.16Кб)

УДК 621.822.174; 62-97/-98; 534.141.2

Россия,  ОАО "ВНИИИНСТРУМЕНТ" МГТУ им. Н.Э. Баумана Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения РАН

В настоящее время в России для изготовления инновационных изделий востребована ульт-рапрецизионная обработка различных деталей. Изготовление таких деталей возможно на высокоточных многокоординатных обрабатывающих центрах, стоимость которых очень вы-сока, а поставки в Россию ограничены. Поэтому во многих случаях целесообразнее на мо-дульном принципе создать специальный станок или стенд, оснащённый минимально необходимым количеством управляемых координат для выполнения специфической обработки. Меньшее количество подвижных элементов способствует повышению соб-ственных частот колебаний, а так же суммарной жёсткости и точности. В станках для осуществления вращения используются шпиндельные узлы, характеристики которых оказывают преобладающее влияние на точность и качество механической обработки.
В статье представлен шпиндельный узел модели РТШ 020 с двумя радиально-упорными сферическими аэростатическими опорами, изготовленный на предприятии ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ». Конструктивные особенности шпиндельного узла такой схемы по сравнению с другими конструкциями аэростатических шпиндельных узлов позволяют создавать аэростатические опоры с меньшим зазором и расходом воздуха, а также с большей жёсткостью и демпфированием.
Описано экспериментальное исследование основных характеристик шпиндельного узла РТШ 020: частот колебаний, жёсткостей, коэффициентов затухания. Данные характеристики были определены с помощью вибрационных откликов шпинделя на импульсное силовое воздействие. Ударные импульсы прикладывались к внешнему фланцу шпинделя, измерение перемещений осуществлялось с помощью высокоточных ёмкостных датчиков. Обработка ударных импульсов проводилась с помощью быстрого преобразования Фурье и метода Про-ни. Повторение измерения при различных давлениях подачи воздуха, позволило определить его влияние на характеристики шпиндельного узла. Особенности конструкции шпиндельно-го узла позволили использовать всего два датчика для определения характеристик радиаль-ной, осевой и угловой формы движения шпинделя.
Выявлено, что при повышении давления подачи жёсткости и частоты колебаний шпин-деля повышается, а коэффициенты демпфирования и затухания, а также логарифмические декременты убывают. В исследуемом диапазоне зависимости всех указанных характеристик от давления подачи близки к линейным. Определённые зависимости характеристик от давления подачи позволят выбрать оптимальные режимы работы шпиндельного узла для различных приложений.

1. Пешти Ю.В. Газовая смазка. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993. 381 с.
2. Пошехонов Р.А. Примеры расчета сферической аэростатической опоры с учётом смещений и скорости шпинделя // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 6. Режим доступа: http://engjournal.ru/catalog/eng/teormech/272.html (дата обращения 01.06.2014).
3. Лапшин В.В., Грубый С.В. Разработка технологии и исследование качества заточки прецизионных резцов из сверхтвёрдых материалов // Наука и образование. МГТУ им. Баумана: Электрон. журн. 2012. № 9. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/482398.html (дата обращения 01.06.2014).
4. Грубый С.В., Лапшин В.В. Исследование режущих свойств резцов из нитрида бора // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 6. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/423622.html (дата обращения 01.06.2014).
5. Кирьянов А.В., Кирьянов В.П. Улучшение метрологических характеристик лазерных генераторов изображения с круговым сканированием // Автометрия. 2010. Т. 46, № 5. С. 77-93.
6. Космынин А.В.,, Виноградов С.В., Виноградов В.С., Щетинин В.С., Смирнов А.В. Частично пористые газостатические опоры шпиндельных узлов. Теория и эксперимент: монография. М.: Изд-во «Академия Естествознания», 2011. Режим доступа: http://www.rae.ru/monographs/119 (дата обращения 01.06.2014).
7. Гуськов А.М., Пошехонов Р.А. Сегментная модель для расчета сферических аэростатических опор // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2011. № 12. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/286475.html (дата обращения 01.06.2014).
8. Хейлен В., Ламменс С., Сас П. Модальный анализ: теория и испытания: пер. с англ. / под ред. В . И . Смыслова . М .: ООО « Новатест », 2010. 319 с . [Heylen W., Lammens S., Sas P. Modal Analysis Theory and Testing. Leuven, Belgium: KUL Press, 1997.]