Obrabotka Metallov 2010 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (49) 2010 29 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ • составляющие силы резания для чистового торцо- вого фрезерования F 1 =1,5 кН, F 2 = 2,1 кН, F 3 = 3,0 кН; • средние давления на грани с реакцией R 1 – p 1 = = 0,0691 МПа, с R 2 – p 2 = 0,0065 МПа, с R 3 – p 3 = = 0,0153 МПа. Необходимые параметры шероховато- сти поверхности выбираются по таблицам [5]. Вы- числения упругих перемещений вследствие поворота в поперечной плоскости направляющих проводились на основе зависимости при работе основной грани и одной планки [3]: φ xy = k ( p 1 + ξ p 2 )/ L , где p 1 , p 2 – средние давления в стыках, ξ – коэффици- ент, учитывающий отгибание планки (при давлениях p ≤ 0,3 МПа рекомендуется значение 1,5). Упругое перемещение т. О (точки приложения нагрузки) в на- правлении оси y вычисляется по формуле Δ( y O ) = a 1 + φ xy x F , где a 1 – нормальное сближение поверхностей на гра- ни с реакцией R 1 ; x F – перемещение точки О в направ- лении оси x от внешней нагрузки. Результаты расчета (табл. 1) показывают, что в условиях неполной исхо- дной информации по стыку для расчета контактных деформаций следует отдать предпочтение стержне- вой модели шероховатой поверхности, дающей наи- большее значение перемещения по сравнению со сферической моделью, что идет в запас по жесткости несущей системы. Расчет на основе эмпирических зависимостей (технический расчет) ориентирован на средние значения контактной податливости k , что су- щественно уменьшает величину перемещения. Оценка контактных деформаций в неподвижных стыках МС Несущие конструкции имеют неподвижные сты- ки, затянутые болтами. Представляет интерес оценка величины контактных деформаций в этих стыках для конкретного станка. Так, по результатам эксперимен- та на координатно-расточном станке [3] установле- но, что затянутые стыки имеют высокую жесткость и доля их деформаций в общем балансе жесткости станка невелика. Например, доля стыка стойка- станина колеблется от 0,2 до 2 %. Для обеспечения высокой жесткости затянутых стыков необходимо обеспечить давление в стыке 3…3,5 МПа. Повыше- ние давления свыше этого практически не увеличи- вает жесткость стыка [3]. Неподвижные стыки несущих конструкций рас- сматриваемого МС (рис. 1) имеют следующие харак- теристики: болт М36, усилие затяжки 100 кН/болт, давление в стыке 4,4 МПа, поверхность стыка после шлифования, R a = 3,2 мкм. Внешние силы (сила ре- зания) значительно меньше сил затяжки, поэтому за- висимость «внешняя сила – упругое перемещение» близка к линейной [3]. Оценку контактных деформа- ций в неподвижном соединении проведем на основе технического расчета [3]. Рассмотрим соединение двух частей стойки (рис. 1), испытывающей нагрузку при чистовом тор- цовом фрезеровании: составляющие силы резания F 1 =1,5 кН, F 2 = 2,1 кН, F 3 = 3,0 кН (рис. 2). Размеры 1 2 4 5 6 7 3 8 x z y О О F 3 F 2 F 1 Рис.2. Компоновка многоцелевого станка: 1 – стойка; 2 – шпиндельная бабка; 3 – станина; 4 – обраба- тываемая деталь; 5 – паллета; 6 – сани стола; 7 – станина стола; 8 – фундамент 1,2 м 1,73 м 0,17 м 0,17 м 0,2 м 0,075 м F 1 F 2 F 3 x z O R 1 R 2 R 3 шпиндельная бабка стойка Рис. 3. Расчетная схема подвижного стыка «стойка – шпиндельная бабка» Т а б л и ц а 1 Результаты сравнения методов расчета контактных деформаций в подвижном стыке «стойка – шпиндельная бабка» Метод Перемещение т. О по оси y , мкм Нормальное сближение поверхностей a , мкм Грань R 1 Грань R 3 Технический расчет 3,11 1,45 0,43 Сферическая модель 4,53 1,96 1,46 Стержневая модель 5,26 2,33 2,04