Підвищення точності пристроїв автоматичної зміни затискних елементів в токарному модулі - Автореферат

Створення пристроїв автоматичної зміни затискних елементів (ПАЗЗЕ) повязано з вирішенням ряду технічних задач, що дозволяє значно підвищити техніко-економічні показники верстатів з ЧПУ і розширити їх технологічні можливості в умовах серійного і дрібно серійного виробництва. З врахуванням підвищення питомої ваги серійного і дрібно серійного виробництва для успішного вирішення завдань, які стоять перед машинобудуванням, необхідне подальше підвищення гнучкості, розширення технологічних можливостей токарних автоматів і модулів, в тому числі які вмонтовані в ГВС, за рахунок вдосконалення їх вузлів, механізмів і оснащення. Це суттєво зменшує технологічні можливості цих верстатів, які працюють в складі токарного модуля або входять до складу ГВС, приводить до додаткових втрат часу на переналадку або зміну затискних елементів (ЗЕ). Відсутність теоретичних робіт по автоматичній зміні ЗЕ, і зокрема затискних цанг, заважає створенню принципово нових конструкцій ПАЗЗЕ і вибір їх конструктивних параметрів. Метою досліджень є підвищення точності автоматичної зміни ЗЕ токарних автоматів з ЧПУ, які працюють в умовах частого переналагодження, за рахунок створення ПАЗЗЕ і розробки методів їх проектування на основі комплексного дослідження їх точністних характеристик.Структура вимог до ПАЗЗЕ верстата с ЧПК повинна розглядатися в процесі транспортування і зміни. З точки зору гнучкості ПАЗЗЕ можуть бути: 1) для визначених діаметрів заготовок, 2) з ручною зміною діапазону затиску, 3) з автоматичною зміною діапазону затиску, 4) з автоматичною зміною ЗЕ, 5) з автоматичною зміною діапазону затиску і автоматичною зміною ЗЕ. При дослідженнях немає розмежування між оцінкою тих параметрів, які відносяться до показників якості всього верстата, і тих, які визначають точність встановлення ЗЕ і окремих елементів ЗП. Статистичні характеристики технологічних процесів, які виконуються на верстаті, і зовнішніх впливів на верстат визначають точність ПАЗЗЕ, яка також виявляється у імовірнісному вигляді. Узагальнена схема утворення похибки обробки деталі в ТМ при зміні ЗЕ складається з таких основних етапів: 1)похибки переносу і встановлення затискного елемента (цанги) в шпиндель (характеризується кутом зміщення осі цанги J1), 2) похибки встановлення деталі в затискному елементі (в цанзі) , що залежить від розбіжності жорсткості пелюсток (характеризується кутом J2), 3)похибки закріплення заготовки в цанзі , 4)похибки обробки : (1)Вперше показано, що точність позиціювання вихідного елемента ПАЗЗЕ складається з: 1)похибки переносу і встановлення затискного елемента (цанги) в шпиндель (характеризується кутом зміщення осі цанги), 2) похибки встановлення деталі в затискному елементі (в цанзі), що залежить від розбіжності жорсткості пелюсток (характеризується кутом J2), 3)похибки закріплення заготовки в цанзі, 4)похибки обробки залежить від врахуванням геометричних факторів в залежності від допустимої похибки вихідного елемента з врахуванням багатоелементної структури. Показано, що забезпечення точності автоматичного позиціювання робочого органу із змінним затискним елементом потребує підвищення жорсткості і демпфуючих характеристик упора при збільшенні його вильоту, введення додаткових гальмівних сил, зменшення швидкості підводу до кінцевого положення при зменшенні розсіювання точності позиціювання в 2,4..2,5 рази до 0.032 мм. Створено математичну модель багато масової системи ПАЗЗЕ, яка враховує вплив статичних і динамічних характеристик на точність позиціювання і встановлення з врахуванням збурюючи факторів в усьому робочому діапазоні діаметрів оброблюваних заготовок без переналагодження. Визначено похибку позиціювання затискної цанги на схвати промислового роботу при введенні її в конус шпинделя, а також точність встановлення і затиску заготовки з врахуванням початкової похибки встановлення затискної цанги і дії випадкових значень сил і моментів від розсіювання жорсткості пелюсток цанги, сил тертя і зчеплення.

Основний зміст

Головні результати виконаного дослідження зводяться до наступного: 1. Показано, що в Україні до цього часу не набули практичного застосування системи ПАЗЗЕ через відсутність теоретичних досліджень в цьому напрямку і методів проектування ПАЗЗЕ.

2. Вперше показано, що точність позиціювання вихідного елемента ПАЗЗЕ складається з: 1)похибки переносу і встановлення затискного елемента (цанги) в шпиндель (характеризується кутом зміщення осі цанги), 2) похибки встановлення деталі в затискному елементі (в цанзі), що залежить від розбіжності жорсткості пелюсток (характеризується кутом J2), 3)похибки закріплення заготовки в цанзі, 4)похибки обробки залежить від врахуванням геометричних факторів в залежності від допустимої похибки вихідного елемента з врахуванням багатоелементної структури.

3. Показано, що забезпечення точності автоматичного позиціювання робочого органу із змінним затискним елементом потребує підвищення жорсткості і демпфуючих характеристик упора при збільшенні його вильоту, введення додаткових гальмівних сил, зменшення швидкості підводу до кінцевого положення при зменшенні розсіювання точності позиціювання в 2,4..2,5 рази до 0.032 мм.

4. Створено математичну модель багато масової системи ПАЗЗЕ, яка враховує вплив статичних і динамічних характеристик на точність позиціювання і встановлення з врахуванням збурюючи факторів в усьому робочому діапазоні діаметрів оброблюваних заготовок без переналагодження.

5. Визначено похибку позиціювання затискної цанги на схвати промислового роботу при введенні її в конус шпинделя, а також точність встановлення і затиску заготовки з врахуванням початкової похибки встановлення затискної цанги і дії випадкових значень сил і моментів від розсіювання жорсткості пелюсток цанги, сил тертя і зчеплення. Розраховано час, за який зменшення коливань при встановленні цанги в шпиндель досягне допустимої межі при різних значеннях маси змінної цанги. Так, для маси змінної цанги 3 кг час затухання коливань досягає 0.15 с.

6. Розроблено методику і принципи проектування ПАЗЗЕ на основі системно-морфологічного підходу, запропоновані морфологічна матриця для синтезу ПАЗЗЕ і затискних цанг в токарних автоматах, що вбудовані в верстатні комплекси.

7. Розроблено практичні рекомендації по проектуванню нових конструкцій ПАЗЗЕ для токарних автоматів і їх основних параметрів, а також методику їх проектування у вигляді керуючого матеріалу з елементами САПР.

8. Створено нові схеми і конструкції ПАЗЗЕ, захищені патентом України на винахід і які запропоновані для впровадження в промисловість і учбовий процес.

Очікуваний річний економічний ефект від впровадження конструкцій ПАЗЗЕ та методик їх розрахунку і проектування складає близько 20 тис. грн. для одного примірника.

Матеріали по розробленим конструкціям ПАЗЗЕ та методики їх розрахунку і проектування передані по запитам підприємствам, організаціям та вищим навчальним закладам.

Кузнецов Ю.Н., А.Р. Ибрагим. Точность установки заготовок в цанговых патронах. - Вестник НТУУ "КПИ". - Машиностроение. -№ 37, 2000, с.85-96.

Кузнецов Ю.Н., Литвин А.В., А.Р. Ибрагим. Экспериментальный стенд для исследований надежности и точности автоматического манипулирования зажимными цангами и заготовками. - Вестник НТУУ "КПИ", Машиностроение, №38, 2000, с.336 -239.

Кузнецов Ю.Н., Литвин А.В., А.Р. Ибрагим Фархан. Точность устройств автоматического манипулирования зажимными элементами в токарных модулях. Вестник Национального технического университета "Харьковский политехнический институт". Вып. 129, 2001. с. 85-90.

Кузнєцов Ю.М., Литвин О.В., А.Р. Ібрагім Фархан. Точність автоматичного маніпулювання затискними цангами у токарному модулі. -Вісник ЖІТІ, вип.12, 2000/Технічні науки, с.63 -68.

Кузнецов Ю.Н., Литвин А.В,. Ибрагим Фархан С.А. Р. Точность автоматического манипулирования зажимными цангами.-Збірник наукових праць Кіровоградського державного технічного університету /Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. Вип.10, 2001. с. 270-276.

Литвин А.В., Ибрагим А.Р. Точность автоматической смены цанг в станках с ЧПУ. Материалы межд. научн. - техн. конф. "Интеграция образования, науки и производства" 24-27 мая 2000 г., Луцк -Шацк, с.68- 69.

Литвин А.В., Ибрагим А.Р. Повышение надежности и точности автоматического манипулирования объектами в токарном модуле. Материалы межд. научн. - техн. конф. "Надежность машин, механизмов, оборудования" 15-17 февраля 2000 г., Карпаты, п. Славское. -Киев: АТМ Украины, 2000, с.68- 69.

Размещено на .ru