д.э.н., профессор Сихимбаев М.Р.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ БАЗОВЫХ ДЕТАЛЕЙ ПРИ РАСТАЧИВАНИИ ОТВЕРСТИЙ

Упругие деформации расточной оправки при обработке длиннотелых деталей существенно влияют на искажение формы и расположения обрабатываемых отверстий, как в радиальном, так и в тангенциальном направлениях.

Поэтому вопросы управления (или максимальная компенсация этой величины) упругими отжатиями инструмента является актуальным в металлообработке.

Даже при очень высокой геометрической точности современного оборудования для достижения высокой точности формы и расположения растачиваемых отверстий требуется высокая точность предварительно обработанных отверстий заготовки. Это условие является следствием наличия в технологической системе доминирующей колебательной системы – расточной оправки, являющейся звеном с малой жесткостью. Увеличению жесткости этого звена препятствуют объективные причины со стороны габаритов (диаметрального размера) обрабатываемых отверстий. За счет существенного снижения отклонения от круглости, а также уменьшения отклонения расположения обрабатываемых поверхностей можно расширить область применения растачивания на случаи, когда по эксплуатационным соображениям этот метод обработки допускается как окончательный. Кроме того, применение управления точностью формы путем компенсации упругих отжатий, оправдано снижением трудоемкости обработки, поскольку уменьшение коэффициента уточнения k_y позволяет, при прочих равных условиях, уменьшить количество рабочих ходов и добиться соответствия требованиям к точности обработки, а управление точностью при растачивании ведет к повышению эффективности использования технологического оборудования [1].

Известно, что нестабильность упругих отжатий инструмента, снижающая точность формы и расположения обрабатываемых отверстий, может принимать вид колебательного процесса с переменными амплитудами и частотой порядка 10-10³ Гц [1,2], что порождает технические проблемы обеспечения достаточного быстродействия систем управления упругими отжатиями. Его длительность сравнима с периодом колебаний упругих отжатий и колебаний припуска в рассматриваемом диапазоне и потому оно должно быть учтено в разрабатываемых системах управления при механической обработки металлов.

Аналогично, необходимо учитывать и запаздывание съема и отработки управляющего воздействия, достигающего 10^-3-10^-2 сек в системах с пъезоэлектрическими преобразователями [3].

Для управления точностью формы, ранее применялось устройство, осуществляющее коррекцию смещений вершины резца от действия радиальной составляющей силы резания Р_у. Это устройство выполнено в виде рамы с подвижной и неподвижной плитами, соединенными между собой упругой связью, а также содержит датчик перемещения пъезоэлектрического преобразователя [4].

Недостатком этого устройства является влияние времени запаздывания отработки величины управляющего воздействия на точность формы и расположения растачиваемых отверстий. Для повышения точности обработки при растачивании отверстий путем учета «следа» после обработки первым резцом было разработано устройство, содержащее дополнительную державку с резцом, которая одновременно выполняет функцию контактного измерителя текущего радиуса обрабатываемой поверхности. При этом управляющее воздействие, вырабатываемое с учетом изменения текущего радиуса обрабатываемой поверхности, подается на пъезоэлектрический преобразователь равным времени запаздывания устройства управления. На боковой поверхности оправки выполнен вырез для ориентирования резцов относительно друг друга на угол j.

Устройство для управления точностью формы закрепляется в суппорте станка. Корпус устройства состоит из подвижной и неподвижной частей, между которыми располагается пьезоэлектрический преобразователь. Подвижная часть представляет собой фланец с центральным отверстием, состоящим из оправки, в которую закрепляется первый резец, а в подвижной части второй резец. Устройство содержит датчики: смещения вершины резца, контроля за текущим радиусом обрабатываемой поверхности, а также перемещения пъезодвигателя.

Таким образом, происходит автоматическое управление точностью обработки при растачивании отверстий с учетом «следа» от первого резца и времени запаздывания отработки управляющего воздействия.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить погрешность формы растачиваемых отверстий, учесть влияние текущего радиуса обрабатываемой поверхности, а также совместить несколько технологических переходов в один.

Литература:

1. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. / - М., Изд-во: «Машиностроение», 1977. - 304 с.

2. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом./ - Л., Изд-во: «Машиностроение», 1986. - 179 с.

3. Пъезоэлектрические преобразователи. / Под ред. С.И. Пугачева. - Л., Изд-во «Судостроение», 1984. - 267с.

4. А.С. СССР №13445421. Способ управления формообразующей вершиной резца при точении (растачивании) высокоточных отверстий / Р.К. Мещеряков, М.Р. Сихимбаев (СССР). А1. В23В25/06. БИ №38 от 15.10.87.