|
Метод определения виброустойчивости при работе станка на холостом ходу
Показателем качества изготовления и сборки станка является уро- вень его вибраций на холостом ходу. Интерес представляют измерения относительных колебаний инструмента и заготовки, непосредственно влияющих на точность обработки. При испытании опытных образцов станков относительные колебания измеряют во всем диапазоне частот вращения шпинделя. В конусное отверстие шпинделя устанавливают регулируемую оправку с биением измерительной шейки менее 3 мкм.
Датчиком, установленным на суппорте станка, измеряют относи- тельные колебания и подвергают их частотному анализу в диапазоне частот до 1 кГц. Частотный спектр колебаний холостого хода определя- ется в основном наиболее мощными возбудителями колебаний и соб- ственными колебаниями элементов упругой системы станка. Колебания холостого хода нормируют по частотным диапазонам: нормы на состав-
ляющие спектра. Требования к уровню вибрации на частотах, значения которых лежат ближе к частоте потенциально неустойчивой формы ко- лебаний станка (частота возможных в системе автоколебаний), должны быть более жесткими, чем для других частотных диапазонов. Для се- рийных станков эту проверку проводят на частоте вращения шпинделя, соответствующей чистовой обработке.
Метод определения виброустойчивости исследованием плавности медленных перемещений узлов станка
Особым видом испытаний, связанных с быстропротекающими про- цессами, является оценка плавности медленных перемещений рабочих узлов станка, когда изменение условий трения в направляющих может привести к релаксационным колебаниям и оказать влияние на точность позиционирования.
Метод оперативной оценки виброустойчивости элементов тех- нологической системы
Одна из методик испытания станка для обработки заготовки типа тел вращения на виброустойчивость основана на применении специаль- но разработанного устройства (рис. 34, 35).
Рис. 34. Принципиальная схема устройства оперативной диагностики ТС
(на базе токарного станка):
1 – эксцентриковый вал; 2 – державка с упругим элементом; 3 – трехкулачковый патрон; 4 – задний центр; 5 – упругий элемент; 6 – резцедержатель; 7 – подшипник; 8–11 – акселерометры; 12 – датчик оборотов;
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь; ПК – персональный компьютер;
Px, Py, Pz – направления действия составляющих силы резания
Эксцентриковый вал 1, закрепленный в трехкулачковом патроне 3 и заднем центре 4, при вращении на заданной частоте n контактирует с упругим элементом 5 державки 2, воздействуя на резцедержатель 6 и суппорт станка. Для проведения эксперимента был применен многока- нальный виброизмерительный комплект К-5101, внесенный в реестр средств измерений Российской Федерации, и специальное программно- математическое обеспечение «Виброрегистратор-Ф» производства ком- паний ООО «Витэк» (г. Санкт-Петербург) и OOO «Витэк-Сибирь» (г. Томск), созданное в среде графического программирования National Instruments LabVIEW. Прибор состоит из четырех акселерометров 8–11, которые устанавливаются по трем направлениям действия нагрузок
(Px, Py, Pz) на резцедержатель 6 и шпиндель 3; датчика оборотов 12, кон- тролирующего частоту вращения; аналогово-цифрового преобразовате- ля и портативного компьютера.
Рис. 35. Устройства оперативной диагностики ТС, установленное на токарно-винторезном станке мод. 16К20
Параметры устройства (рис. 35) регулируются в следующем диапа- зоне:
эксцентриситет вала e – 0…2 мм;
жесткость упругого элемента с – 2…5 Н/мм;
угол ориентации державки в резцедержателе – 0…15°.
Варьированием указанных параметров, определяются режимы ра- боты ТС, при которых уровень вибрации наименьший.
Рис. 36. Параметры экспериментального нагружения ТС
Нагрузка, создаваемая та- ким устройством оперативной диагностики, содержит как по- стоянную Р 0, так и переменную dP составляющие (рис. 36), так происходит выбор всех «люф- тов» задействованных рабочих узлов ТС и условия их работы приближены к реальным рабо- чим нагрузкам. Эти факторы особенно значимы, т. к. жест- кость всех элементов [27] нели- нейная, а величина «люфтов»
существенно влияет на динамические характеристики узлов ТС.
Рассматриваемый метод можно отнести к тестовой диагностике, но в отличие от имеющихся методов все элементы работают при тех же динамических нагрузках, что и при реальной обработке, а входное воз- действие может быть организовано с известными параметрами, напри- мер гармоническим сигналом. Имеется в виду нагрузка, возникающая при обработке детали на станке с учетом не только работы привода главного движения и подачи, но и возникающих при этом динамических процессов, имеющих сложную природу формирования и требующих значительных затрат на исследования [23, 24] (динамика резания и фор- мирования стружки, динамика взаимодействия различных колебатель- ных контуров элементов ТС.)
Применение данного метода оправдывает себя при диагностике не- сущих элементов ТС, а также оптимизации режимов обработки нержа- веющих, жаропрочных, тугоплавких сталей и титановых сплавов, т. к. перечисленные материалы имеют склонность в наклепу обрабатывае- мых поверхностей, что приводит к возникновению значительного уров- ня вибраций в технологической системе.
Применение рассмотренного устройства позволяет существенно сократить временные затраты и повысить точность выявления дефект- ных узлов ТС и определения оптимальных режимов обработки с мини- мальным уровнем вибрации.
Do'stlaringiz bilan baham: |
