ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОИЗВОДСТВО И ИХ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Достижение требуемой геометрической точности восстанавливаемых базовых поверхностей путем программного и адаптивного управления процессом формообразования

Проведенные исследования показывают, что при бесцентровой обработке крупногабаритных деталей бандажей вращающихся печей, когда базирование восстанавливаемой детали осуществляется по обрабатываемой поверхности, доминирующее влияние на точность обработки оказывают влияние погрешности базирования деталей и приставного станка. При этом погрешность базирования обрабатываемой детали л общем случае определяется как неопределенность, имеющая переменный характер, обусловленный изменением опорных точек контакта на базирующих поверхностях. В соответствии с этим, задача управления процессом формообразования восстанавливаемых базовых поверхностей программными или адаптивными методами заключается в компенсации влияния на точность обработки погрешности установки станка и неопределенности базирования обрабатываемой

крупногабаритной детали.

Применение самоустанавливающегося накладного суппорта

Результаты исследований погрешности базирования бандажей, обусловленной потерей их геометрической формы и дефектами поверхности опорных роликов, а также исследования влияния колебаний температуры и неравномерности нагрузки на опоры из-за колебания движущейся клинкерной массы показывают, что траектория перемещения поверхности катания бандажа имеет существенные отклонения, соизмеримые с величиной удаляемого припуска. Вследствие этого при обработке бандажей возможны резкие изменения глубины резания, которые могут привести к значительному искажению формы поверхности и поломке инструмента. В свою очередь, резкие колебания силы резания вызывают значительные деформации технологической системы приставного станка, имеющего сравнительно малые габариты. Увеличение габаритов встраиваемых станков с целью повышения их жесткости, как правило, исключено по конструктивным и

технологическим возможностям, т.к. усложняет процесс монтажа, демонтажа и выверки.

Для уменьшения влияния текущей погрешности базирования бандажа и других динамических факторов на точность обработки

восстанавливаемой базовой поверхности в БІТУ им. В.Г. Шухова разработан накладной, самоустанавливающийся, динамический суппорт, схема которого представленный на рис.7.1.

Накладной суппорт устанавливается на продольную каретку специального переносного станка. Он содержит траверсу с двумя роликовыми блоками, шарнирно соединенную с пинолью, размещенной в корпусе. В развале траверсы смонтирован поперечный суппорт, несущий режущий инструмент. С помощью двух роликовых блоков накладной суппорт касается обрабатываемой поверхности бандажа, самоустанавливается и дополнительно нагружается четырьмя пружинами. При этом усилие прижатия регулируется и может значительно превысить силу резания, возникающую при обработке.

В соответствии с изложенным базирование суппорта осуществляется по обрабатываемой цилиндрической поверхности бандажа согласно схемы:

Т=(Ау,,, Ау₂, Ау_}, Az₄ Az₅, Лх₆) , (7.1)

где Ау,,, Ау?, Ау₃ - отклонения нормальных координат опорных точек установочной базы, которые численно равны отклонениям от круглости бандажа в точках контакта роликовых блоков с бандажом:

Ау, ~A_Kpi, Ау₂ =А_кр2, Ау₃ = А_кр3. (7.2)

Т.о. накладной суппорт выполняет обработку при базировании по обрабатываемой поверхности бандажа. В результате этого исключается влияние на точность обработки неопределенности базирования бандажа, смещения его центра Ау, Ах (см. рис.3.10), которые обусловлены

отклонениями геометрической точности изношенных базовых

поверхностей бандажа А_крБ и опорных роликов/1_крр. Согласно результатам исследований (см. рис.4 6; 6.3) удельное влияние этого фактора составляет от 30% до 70% в общем балансе точности

восстановительной ремонтной обработки бандажа.

Базируясь по обрабатываемой поверхности бандажа и непрерывно отслеживая отклонения его геометрической формы в зоне резания, накладной суппорт исключает возможность недопустимого врезания инструмента в обрабатываемую поверхность. В результате накладной суппорт выполняет функцию адаптивного устройства, обеспечивающего автоматическое регулирование составляющих Б_с, Л_с, у_с вектора

статической настройки встраиваемого станка

^ с ( А_с, Б _с, Г с, Л _с, Р _с, у _с).

Изменения составляющих статической настройки А_Бо Д*г, А^ в соответствии с текущими отклонениями от круглости бандажа А_кр можно рассчитать согласно (2.24), используя матричное выражение:

• (7.3)
• 1 х₂
• 1 Х₃

где с =

В полученном выражении (7.10) координаты (х, ,2,), (х₂ ,2^) (х₃ ,2₃) представляют собой плановые координаты, определяющие положение опорных точек накладного суппорта на обрабатываемой цилиндрической поверхности бандажа.

Приведенные составляющие Б_с, Л_с, /_с оказывают непосредственное влияние на формирование точности размера статической настройки Д* в радиальном направлении:

Ал = Ас + + А ^хл, (7.4)

где хн , - координаты положения резца в системе координат

основных баз динамического суппорта.

Автоматическое регулирование размера статической настройки в процессе резания осуществляется в диапазоне от верхнего А^всН до нижнего А"_ск предельных значений поднастроичных перемещений резца :

Ал = А^всЯ + А"_сК (7.5)

В свою очередь, предельные значения поднастроичных перемещений

резца А^всК и А^нсК в радиальном направлении рассчитываются для (7.6) в соответствии с (3.4) по матричной формуле:

Л*

а"

-д

//

Д

В

+ „^Гс Т ? (7.7)

В Гс

-А

в

¹с

Предельные значения угловых отклонений (A^Bx_cA^HzJ,(A^HrcA"_rJ формируются в том случае, когда отклонения нормальных координат Ay_t, Ау₂, Ауз соответствующих опорных точек имеют верхние А^ну, и нижние А^ну, предельные значения:

А^вУі =А^вкр и А'у, = А = 0.

Тогда согласно (3.4) для параметров АА^ установочной базы накладного суппорта получим:

А

А

в

н

Лс

(7.8)

Согласно данным исследований [105,108] наиболее вероятные ненулевые значения параметров поворота для установочной базы (Ау/,, Ау₂, А_Уз) определяются как условные математические ожидания:

т[А_ЛсАъ *0] = 0.25А^вкр/1_г , (7.9)

т[АгА_л.* 0] = 0.25А^вкр/1_х . (7 10)

где и Б_х - расстояния между опорными роликами накладною

суппорта соответственно в направлении осей А и X.

А наиболее вероятное значение параметра смешения А_Бс, для той же установочной базы (Ау/,, Ау₂, Ау₃) составляет:

(7.11)

т[ А_Бс | А_Бс * 0 ] - 0.5 А?_кр .

Наиболее вероятное приращение размера статической настройки т[А_сц], формируемое при саморегулировании применяемого накладного суппорта, составит:

m[A_eRJ = т[ + т[ AxJ z_R + m[A_rJx_R. (7.12)

С учетом полученных зависимостей (7.9) - (7.11) выражение (7.12), определяющее приращение размера статической настройки при регулировании, можно окончательно записать:

т[А_сР} = 0.5 А + 0.25/f_Kp/L_z z_R + 0.25 А% /L_x x_R (7.19)

Согласно полученного выражения при расположении резца в центре суппорта между роликовыми опорами, когда z_R =x_R = 0 приращение размера статической настройки при саморегулировании составляет:

т[А_сН] =0.5 А^вкр (7.13)

В результате накладной суппорт выполняет функцию адаптивного устройства регулирования размера статической настройки. Формируемые при этом радиальные перемещения резца A_cR согласно (7.13) в два раза снижают колебания глубины резания A_cR = At = OJA^ , а следовательно и колебания силы резания Ар_г =/ (At) . Все это позволяет исключить влияние неопределенности базирования бандажа, т.е. влияние текущей погрешности установки бандажа о, на точность обработки, и более чем в два раза уменьшить влияние исходной погрешности геометрической формы бандажа А_кри на достигаемые параметры точности восстановительной обработки.

Накладной, самоустанавливающийся суппорт, как и описанные выше переносные станки, применяют для выполнения многопроходного гонения бандажа. Поэтому с целью достижения наиболее точного и быстрого приближения исходного контура обрабатываемого бандажа к требуемой круговой поверхности вписанного цилиндра п => min , размеры статической настройки А_с/, на каждом проходе необходимо назначать в соответствии с методикой, изложенной в разделе 6.3:

А_сп =А_си - A^Jl-0.5").

Получаемая на каждом проходе глубина резания t_n при этом составляет:

tn = А_сп = 0.5^пА_{кр ю}

где А_кри - исходная погрешность геометрической формы бандажа.

С целью определения оптимальных значений геометрических и технологических параметров накладного суппорта выполнялось

математическое моделирование процесса с использованием

последовательного симплексного метода [79, 99]. В качестве функции отклика была принята величина биения поверхности катания бандажа относительно траверсы накладного суппорта в месте расположения резиа. В качестве факторов варьирования принимались - расстояния между

осями роликов х₂, расстояния между шарнирами траверсы х, = и

глубина резания / как функция измеренной величины биения

поверхности бандажа после выполнения очередного рабочего хода / - Х₃

(см. рис. 6.30). По результатам математического моделирования для 660-тонной опоры с диаметром бандажа 6100 мм, к.т.н. И.В. Шрубченко были получены следующие оптимальные значения варьируемых параметров:

Х_х = Ь_х = 1040 мм, х₂ = 220 мм при расстоянии между крайними роликами по оси X не более 1300 мм.