Балансування шпинделів з інструментами для чистових і розточувальних верстатів
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.67.2023.01Ключові слова:
відцентрова сила, дисбаланс, шпиндель-борштанга, податливість, відхилення від круглості, шорсткість, деталь-пристосування, анізотропіяАнотація
Оздоблювально-розточувальні верстати застосовують у серійному та масовому виробництві для обробки різноманітних за формою та деформативними властивостями деталей: гільз, шатунів, поршнів, фланців, муфт, а також корпусних деталей типу картерів, блоків, циліндрів та ін. На станині горизонтальних розточувальних верстатів встановлюють мости, на яких закріплюють шпиндельні вузли. Вирішальний вплив на точність обробки надають параметри шпиндельного вузла з інструментом та пристосування з деталлю. Застосування сучасних інструментальних матеріалів робить необхідним підвищення швидкохідності шпиндельних вузлів до 8...10 тис. об/хв під час обробки отворів діаметром 16...40 мм. У роботі досліджено анізотропію жорсткості пружної системи верстата, що призводить до відхилень від заданої глибини різання під дією сил, що обертаються разом з різцем. В експериментах вивчено вплив анізотропії радіальної податливості на похибки обробки. Отримано залежність визначення додаткової відцентрової сили, що забезпечує мінімум відхилень від круглості. Для забезпечення мінімуму відхилення від круглості розроблена методика дозволяє виконати всього три розточування. Зазначимо, що виконання вимог до форми поперечного перерізу за відсутності дисбалансу встановлюється після першого розточування. За розробленою методикою призначаються значення відцентрових сил, що задаються масою вантажу, закріпленого на фланці борштанги чи шківу. Виміряні значення відхилень від круглості та шорсткості поверхонь оброблених отворів підтверджують розрахункові оцінки. Встановлено, що лише для головок першого типорозміру (УАР-1) максимальна неврівноваженість близька до порядку величини до допустимої, тому балансування шпинделя слід проводити для головок, призначених для роботи на частотах обертання, близьких до максимальних.
Завантаження
Посилання
Abele E., Altintas Y., Brecher C. Machine tool spindle units. CIRP Annals. 2010. Vol. 59, Is. 2. P. 781–802. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2010.05.002.
Шаповал Ю.В. Криворучко Д.В. Стенд для исследования процесса точения с высокими частотами вращения шпинделя. Журнал інженерних наук. 2014. Т.1, № 3. С. 11–18.
Залога В. О., Криворучко Д. В., Шаповал Ю. В., Дрофа К. А. Динамічне управління коливаннями при точінні. Mechanics and Advanced Technologies. 2017. № 79. С. 100–107.
Залога В. А., Зинченко Р. Н., Шаповал Ю. В. Обработка деталей малых диаметров точением с высокой частотой вращения шпинделя. Сучасні технології в машинобудуванні. 2014. Вип. 9. С. 50–62.
Данильченко Ю.М., Петришин А.И. Идентификация колебаний шпинделя по результатам измерения вибраций корпуса шпиндельного узла. Вісник НТУУ «КПІ», сер. Машинобудвання. 2014, № 71. С. 147–152.
Данильченко Ю.М., Петришин А.І.. Моделювання форм коливань механічної коливної системи «шпиндельний вузол-основа». Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. 2012. № 30. С. 309–316.
Данильченко Ю.М., Петришин А.І. Динамічний аналіз механічної коливної системи «шпиндельний вузол-основа». Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. 2011. № 28. С. 169–174.
Dynamic characteristics of “tool-workpiece” elastic system in the low stiffness parts milling process / Danylchenko Y., Petryshyn A., Repinskyi S., Bandura V., Kalimoldayev M., Gromaszek K., Imanbek B. In Mechatronic Systems 2: Applications in Material Handling Processes and Robotics; Routledge: London, UK, 2021, pp. 225–236.
Драч І. В., Ройзман В. П. Автоматичне балансування обертових тіл рідиною: монографія. Хмельницкий : ХНУ, 2018. 189 с.
Ройзман В.П., Драч І.В. Теоретичне дослідження процесу автоматичного балансування роторів з вертикальною віссю обертання рідкими робочими тілами (випадки ідеальної та в'язкої рідин). Вібрації в техніці та технологіях. 2015. №3 (79). С. 50–58.
Кальченко В.І., Сахно Є.Ю., Федориненко Д.Ю. Шляхи вдосконалення процесу та пристроїв балансування роторів. Вісник Чернігівського технологічного інституту. 1996. №1. С. 111–118.
Сахно Є.Ю. Волик В.С. Механічна обробка незрівноважених деталей на токарному верстаті з гідростатичнимі опорами. Вісник двигунобудування. 2006. №2. С. 129–133
Струтинський В.Б., Федориненко Д.Ю. Статистична динаміка шпиндельних вузлів на гідростатичних опорах: монографія. Ніжин : Аспект- Поліграф, 2011. 464 с.
Li Y, Yu M, Bai Y, Hou Z, Zhang H, Wu W. A heat dissipation enhancing method for the high-speed spindle based on heat conductive paths. Advances in Mechanical Engineering. 2023. 15(4). DOI: 10.1177/16878132231167675.
Shen C., Wang G., Wang S. and Liu G. The Imbalance Source of Spindle-Tool System and Influence to Machine Vibration Characteristics. 2011 Second International Conference on Digital Manufacturing & Automation, Zhangjiajie, China, 2011, pp. 1288–1291, DOI: 10.1109/ICDMA.2011.317.
Xu C., Zhang J., Yu D., Wu Z., Feng P. Dynamics prediction of spindle system using joint models of spindle tool holder and bearings. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2015. 229(17). 3084–3095. DOI: 10.1177/0954406215569588.
Danylchenko Y.; Storchak M.; Danylchenko M.; Petryshyn A. Cutting Process Consideration in Dynamic Models of Machine Tool Spindle Units. Machines. 2023. 11. 582. DOI: https://doi.org/10.3390/machines11060582.
Dynamics of Fine Boring with Multicutting Console Drilling Rods / G. Oborskyi, A. Orgiyan, V. Tonkonogyi, A. Balaniuk, I. Muraviova. 2nd Grabchenko's International Conference on Advanced Manufacturing Processes Interpartner-2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham. 2021. P. 577–587. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-68014-5_56.
Rauscher Christoph. Grundlagen der Spektrumanalyse, (Основы спектрального анализа). s.l. : Rohde & Schwarz®, 2011.
