Синтез високошвидкісних затискних патронів токарних верстатів - Автореферат

Національний технічний університет УкраїниРобота виконана в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут ”на кафедрі конструювання верстатів та машин Міністерства освіти і науки України, м. Науковий керівник: доктор технічних наук, професор, Кузнєцов Юрій Миколайович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, професор кафедри “Конструювання верстатів та машин”,м. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Павленко Іван Іванович, Кіровоградський державний технічний університет, завідувач кафедри “Технологія машинобудування ”,м. Захист відбудеться 19 червня 2006р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.002.11 в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” за адресою: м.Київ, проспект Перемоги, 37.Між тим з підвищенням частоти обертання шпинделя верстата підсилюється дія на кулачки затискного патрона відцентрових сил, які знижують силу затиску приблизно в квадратичній залежності, обмежуючи режими різання, що знижує продуктивність верстатів, обмежує можливість максимального використання їх швидкостей і потужності, підвищує аварійність роботи за рахунок значного збільшення напруг швидкообертаючих деталей і, зокрема, корпусів патронів. Це потребує нових теоретичних і експериментальних досліджень при створенні принципово нових конструкцій затискних патронів, які здібні працювати і зберігати силу затиску при високих частотах обертання. Метою дисертаційної роботи є підвищення швидкісних показників токарних верстатів з ЧПК за рахунок створення затискних патронів з компенсацією відцентрових сил, що працюють на високих частотах обертання, і розробки методів їх розрахунку і проектування. Вивчити основні фактори, які впливають на втрату сили затиску в затискних патронах і провести патентно-інформаційні дослідження по конструкціях ВШЗП, що дозволяє визначити шляхи і тенденції їх розвитку. Отримані нові результати для теорії і практики створення затискних патронів з компенсацією дії відцентрових сил, що призначені для роботи на високих частотах обертання, які полягають у наступному: - з використанням системно-морфологічного підходу виконаний структурно-схемний синтез ВШЗП з формалізацією умов богатокритеріального відбору кращих варіантів;Сформульовані вимоги до ЗМ і розглянута його загальна структура з врахуванням додаткової системи компенсації відцентрових сил незрівноважених затискних елементів (ЗЕ), яка може знаходитися в патроні (П), передавально-підсилюючому механізмі (ППМ) або приводі затиску (Пр3). Для ВШЗП з врахуванням впливу частоти його обертання на силові характеристики і для порівняння різних конструкцій запропоновано ввести додатко-вий показник - коефіцієнт втрати радіальної сили затиску Т одного затискного елемента (ЗЕ) або сумарної сили затиску ТУ всіх ЗЕ: , (1) де Тщ і ТУЩ - радіальна сила затиску, яка діє на заготовку (деталь) відповідно з боку одного або всі ЗЕ в статиці і при заданій частоті обертання щі(ni), - показник рівня падіння вихідної силової характеристики патрона від дії відцентрової сили Fwk незрівноважних ЗЕ. Блюмбергом В.А., при попарному порівнянні по шести якісним критеріям К1-К6 (початкова статична сила затиску, рівень падіння вихідної сили, рівень зростання вхідної сили, трудомісткість і технологічність конструкції, надійність роботи, жорсткість системи патрон-деталь) був обраний для подальших досліджень синтезований варіант ВШЗП з компенсацією відцентрових сил (варіант Х6) (по патенту України № 74683 При силовому аналізі виконувалося моделювання силових характеристик патрона в статиці (n=0) і при обертанні на різних частотах n без компенсації і з компенсацією відцентрових сил з врахуванням розподілу сил на затискному елементі-кулачку На кулачок діють: радіальна сила тиску q(x) на робочій поверхні, характер розподілу якої по довжині контакту лінійного стику q(x)=A Bx де А, В - коефіцієнти функції розподілу тиску), R1, R2 - результуючі реакції в напрямних пазах патрона, FR1, FR2 - сили тертя в напрямних пазах, R3 - сила, що передається на кулачок від приводу;При створенні ВШЗП необхідно використовувати: додаткові поля (гравітаційні, магнітні, електромагнітні), що компенсують гравітаційне поле незрівноважених затискних елементів; принцип закриття силового контуру патрона; зниження мас і радіусів центра тяжіння незрівноважених затискних елементів за рахунок їх форми. Наприклад, підвищення коефіцієнта тертя від 0,1 до 0,2 приводить до зменшення силу затиску в 1,3 рази, в той час, як довжина напрямних кулачка в меншій мірі впливає на зміну сили затиску.

2. Основний зміст роботи