Obrabotka Metallov 2010 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (49) 2010 30 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ половины стыка 8,0×0,25 (м), в стыке 176 болтов. Упругие деформации в затянутых стыках большой площади от внешней нагрузки определяются по сле- дующим зависимостям [3]: a = k пр p μ, φ = k пр M μ t / I , где a , φ – линейная и угловая деформация в пло- ском стыке при нагружении центральной силой F и моментом M ; k пр = 0,4…0,6 мксм 2 /кгс – приведен- ный коэффициент податливости для стыков несущих конструкций больших размеров; p = F / A – среднее давление в стыке; А – площадь стыка; μ = 1,6 – ко- эффициент, учитывающий влияние отклонения от прямолинейности (выбирается по графику на рис. 26 [3]); μ t = 1,25 – коэффициент, выбирается там же [3]; I – момент инерции сечения стыка. В результате расчета для данного типоразмера стыка имеем: a = 0,006 мкм, φ = 1,055·10 -2 мкм/м. Упругие перемещения т. О приложения нагрузки (рис. 2) в направлении оси y от контактных деформа- ций в неподвижном стыке стойки составляют Δ * yO = a + φ x = 0,03 мкм ≤ Δ yO = 3,11 мкм (табл. 1), где x = 2,2 м (включает вылет шпинделя 0,4 м, вы- лет ползуна 0,6 м, расстояние от торца шпиндельной бабки до середины сечения стойки 1,2 м). Следова- тельно, на этапе моделирования несущей системы МС деформации в неподвижных стыках можно не учитывать. Расчет контактных деформаций в подвижных соединениях МС В несущей системе МС можно выделить сле- дующие основные подвижные стыки, оказывающие наибольшее влияние на жесткость станка: стойка – шпиндельная бабка (рис. 3), шпиндельная бабка – ползун (рис. 4), стойка – станина (рис. 5). F 2 F 3 x y z 0,4 м 1,6 м 3,6 м Ползун Шпиндельная бабка О Рис. 4. Расчетная схема подвижного стыка «шпиндельная бабка–ползун» Стыки имеют следующие характеристики: класс шероховатости поверхности 7, R a = 0,63 мкм, наклад- ные направляющие из материала БрАЖ (шпиндельная бабка, ползун), длина контакта 1,16 м (стык стойка – шпиндельная бабка), 3,6 м (стыки шпиндельная баб- ка – ползун, стойка – станина). В связи с отсутствием F 1 F 2 F 3 O x y z 6,6 м 0,85 м 0,4 м 0,4 м 0,2 м Стойка Станина Рис. 5. Расчетная схема подвижного стыка «стойка–станина» в литературе [5] сведений о параметрах шероховато- сти поверхности для бронзы в расчетах используются соответствующие параметры шероховатости для чу- гуна, так как упругие перемещения в стыках чугун- бронза мало отличаются от упругих перемещений в стыках чугун-чугун [3]. В расчетах использовались следующие характеристики материалов: серый чу- гун – Е = 0,8·10 5 МПа, μ = 0,25; бронза БрАЖ – Е = = 1,05·10 5 МПа, μ = 0,32. Составляющие силы резания соответствуют условиям чистового торцового фре- зерования, использовалась стержневая модель ше- роховатой поверхности, параметры шероховатости поверхности выбирались по таблицам [5]. Оконча- тельно получено следующее выражение для суммар- ного сближения поверхностей контакта вследствие деформации выступов и волн: 0,0513 0,4 1,80 1,36 c a a a p p = + . Результаты расчета перемещений т. О (рис. 2) от перемещений в подвижных стыках МС приведены в табл. 2. Т а б л и ц а 2 Перемещения т. О от контактных деформаций в подвижных стыках МС Подвижный стык Перемещение по оси, мкм x y z Стойка – шпиндельная бабка 3,79 5,26 – Шпиндельная бабка – ползун – 2,85 2,73 Стойка – станина 10,10 – 2,72 ИТОГО 13,89 8,11 5,45 Оценка доли контактных деформаций в общем балансе упругих перемещений МС При проектировании несущей системы допускае- мые перемещения инструмента в зоне резания на- значаются на основе норм точности механической