Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Диссертационная работа:

Токарев Дмитрий Геннадьевич. Повышение точности технологических систем вертикальных координатно-расточных станков методом коррекции положения корпуса шпиндельной бабки : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.07 / Токарев Дмитрий Геннадьевич; [Место защиты: Ульян. гос. техн. ун-т].- Ульяновск, 2010.- 175 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2770

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Для современного металлорежущего оборудования характерно дальнейшее повышение требований к его точности, надежности и долговечности. Особенно это актуально применительно к координатно-расточным станкам, на которых решаются следующие задачи: высокоточная обработка заготовок различной массы, габаритов, в том числе в крайних положениях подвижных узлов - шпиндельной бабки, салазок, стола и т.д. Однако геометрические погрешности и силовые деформации приводят к существенному снижению точности оборудования и требуют разработки специальных методов ее повышения.

Традиционные методы повышения точности сводятся к увеличению жесткости несущих систем станков, выбору рациональной конструкции их корпусных деталей, повышению качества сборки и доводки узлов, подбору смазочных материалов и т.д. Однако они практически достигли определенного предельного уровня влияния на точность технологических систем станков.

Одним из наиболее перспективных путей повышения точности станков является оснащение их специальными системами автоматической коррекции и регулирования. При этом положительный эффект достигается путем формирования вектора специальных воздействий на различные подсистемы станка.

В настоящей работе разрабатывается метод повышения точности технологической системы на примере вертикальных координатно-расточных станков путем автоматической коррекции положения корпуса шпиндельной бабки на направляющих стойки, а также коррекции управляющей программы обработки изделия.

Для обоснования, разработки и реализации этого метода потребовалось выполнить баланс точности вертикального координатно-расточного станка, провести специальные исследования силовых деформаций его несущей системы. Эти исследования были необходимы для оценки доли погрешностей, вносимых силовыми деформациями в общий баланс точности металлорежущего оборудования.

Станкостроительное ЗАО «СТАН-САМАРА» осуществляет ремонт и модернизацию ранее выпускаемых координатно-расточных станков, имеющих различные компоновочные схемы. К таким станкам можно отнести высокоточные станки моделей 24К40СФ4, 2458АФ1, 2459АФ1, 2А459АМФ4 и ряд других, широко используемых в оборонной промышленности и народном хозяйстве. Поэтому исследования, направленные на повышение точности существующего металлорежущего оборудования, являются весьма актуальной задачей современного производства.

В нашей стране и за рубежом известны системы автоматического управления положением корпусных деталей, в частности станин, относительно фундамента. Однако коррекция положения подвижных узлов, например корпусов шпиндельных бабок, является новым направлением повышения точности станков.

Поэтому разработка этого метода позволяет существенно повысить точность металлорежущего оборудования.

Исследования выполняли по заказу Федерального государственного унитарного предприятия «Научное конструкторско-технологическое бюро «ПАРСЕК»» (г. Тольятти) в 1996 - 2002 г.г.

Автор защищает: 1. Математическую модель вертикального координатно-расточного станка с учетом устройства коррекции положения корпуса шпиндельной бабки и конструктивных особенностей станка.

  1. Динамическую модель технологической системы вертикального координатно-расточного станка и результаты влияния устройства коррекции на уровень относительных колебаний инструмента и обрабатываемой заготовки.

  2. Лазерный автоматизированный измерительный комплекс для экспресс-оценки точности вертикальных координатно-расточных станков во всех точках их рабочего пространства.

  3. Техническую реализацию системы автоматической коррекции положения корпуса шпиндельной бабки на направляющих стойки вертикального координатно-расточного станка.

Цель работы. Повышение точности технологических систем вертикальных координатно-расточных станков методом автоматической коррекции положения корпуса шпиндельной бабки на направляющих стойки.

Для достижения поставленной цели решен комплекс следующих задач:

  1. Разработана математическая модель вертикального координатно-расточного станка (статика) с учетом устройства коррекции положения корпуса шпиндельной бабки и оценено влияние деформаций упругой системы на его точность.

  2. Разработана и исследована динамическая модель технологической системы координатно-расточного станка вертикальной компоновки с учетом устройства коррекции.

  3. Разработан лазерный автоматизированный измерительный комплекс для экспресс-оценки точности вертикальных координатно-расточных станков во всех точках их рабочего пространства.

  4. На основе проведенных исследований разработана, изготовлена и отлажена система автоматической коррекции положения корпуса шпиндельной бабки на направляющих стойки вертикального координатно-расточного станка.

  5. На основе выполненных исследований и разработок осуществлено внедрение комплекса методик расчета оценки влияния деформаций упругой системы на точность координатно-расточных станков.

Методы исследования. Теоретические исследования базируются на методах классической механики, линейной алгебры, теории вероятностей и математической статистики. Вопросы анализа и синтеза систем коррекции решали методами дифференциального и интегрального исчислений, операторным и частотным методами, численными методами. Исследования вертикального координатно-расточного станка проводили экспериментальными методами, в том числе в условиях его промышленной эксплуатации.

Научная новизна. 1. Разработана математическая модель вертикального координатно-расточного станка (статика) с учетом устройства коррекции положения корпуса шпиндельной бабки и оценено влияние деформаций упругой системы на его точность.

  1. Разработана динамическая модель технологической системы координатно-расточного станка вертикальной компоновки с учетом устройства коррекции и упруго-диссипативных свойств стыков, позволяющая оценить влияние устройства коррекции на уровень относительных колебаний инструмента и обрабатываемой заготовки.

  2. Разработан лазерный автоматизированный измерительный комплекс, позволяющий оценить снижение точности, вызванное геометрическими погрешностями положения корпуса шпиндельной бабки на направляющих стойки, а также эффективность системы автоматической коррекции.

  3. Разработана система автоматической коррекции положения корпуса шпиндельной бабки на направляющих стойки, позволяющая компенсировать погрешности, возникающие в результате деформаций упругой системы станка.

Практическая ценность. На основе проведенных исследований разработаны инженерные методики расчета точности вертикальных координатно-расточных станков, что позволяет на этапе проектирования создавать современное прецизионное металлорежущее оборудование, учитывая при этом влияние их конструктивных особенностей.

Реализация результатов работы. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены:

в виде комплекса инженерных методик расчета точности прецизионных координатно-расточных станков вертикальной компоновки (Федеральное государственное унитарное предприятие «Научное конструкторско-технологическое бюро «ПАРСЕК»», г. Тольятти);

в виде рекомендаций и методики постановки и проведения вычислительных и натурных экспериментов по повышению точности координатно-расточных станков (Тольяттинский государственный университет);

в виде системы автоматической коррекции положения корпуса шпиндельной бабки прецизионных координатно-расточных станков вертикальной компоновки (Опытное производство Федерального государственного унитарного предприятия «Научное конструкторско-технологическое бюро «ПАРСЕК»», г. Тольятти).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях: «Применение лазеров в науке и технике», (Новосибирск, 1992), «АМТЕХ 2001», (Созопол, Болгария, 2001), «Автоматизация и производственный контроль», (Тольятти, 2006), Всероссийских научно-технических конференциях «Технический ВУЗ - наука, образование и производство в регионе», (Тольятти, 2001), «Прогрессивные технологические процессы в машиностроении», (Тольятти, 2002), «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении», (Тольятти, 2005), Всероссийской научно-технической Интернет-конференции «Компьютерные технологии в

машиностроении», (Тольятти, 2007), представлены на научно-технических семинарах кафедры «Автоматизация технологических процессов и производств» ТГУ в 2008 и 2009 г.г., кафедр «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты» УлГТУ в 2009 и 2010 г.г., а также на заседании НТС ТГУ в 2010 году.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 3 в изданиях по списку ВАК РФ, получено 1 авторское свидетельство СССР и 1 патент РФ на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы (161 наименование) и приложений, включает 175 страниц машинописного текста, в том числе 35 рисунков и 6 таблиц.

Работа выполнена на кафедре «Автоматизация технологических процессов и производств» Тольяттинского государственного университета.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net