ШЕРОВ КАРИБЕК ТАГАЕВИЧ

УДК 621.90.52                                                                        На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ШЕРОВ КАРИБЕК ТАГАЕВИЧ

 

 

 

 

Технологическое обеспечение точности и качества обработки функционально связанных поверхностей направляющих

 металлорежущих станков

 

 

 

05.03.01 – Технологии и оборудование механической и

физико-технической обработки

 

 

 

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

 

 

 

 

 

                                                            

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

Алматы, 2010

Работа выполнена на кафедрах «Технология машиностроения» Навоийского государственного горного института и Карагандинского государственного технического университета

 

 

 

Научный консультант:                            октор технических наук,

                                                               профессор Аликулов Д.Е.

 

 

 

Официальные оппоненты:                        октор технических наук,

                                                               профессор, академик НА КР,

                                                               заслуженный деятель науки КР

                                                               Муслимов А.П.

 

                                                                  -доктор технических наук,

                                                               профессор, член-корреспондент

                                                               САН ВШ РФ, академик МАН ВШ 

                           Янюшкин А.С.

 

                                                                  -доктор технических наук,

                                                               профессор Феофилов Н.Д.

 

 

Ведущая организация:  Павлодарский государственный университет                     

 

 

Защита состоится «26» марта 2010 года в ____часов на заседании диссертационного совета Д14.17.02 при Казахском национальном техническом университете им. К.И. Сатпаева по адресу: 050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22, Институт машиностроения, ИМС 106.

Факс: 8(7272)926025, т. 2577183 (083), E-mail: aspirantura@ntu.kz

 

 

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского национального технического университета им. К.И. Сатпаева.

 

 

Автореферат разослан «____»________2010г.

 

 

Ученый секретарь

диссертационного совета                                               Сазамбаева Б.Т.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Президент Республики Казахстан Н.А. Назарбаев на совещании в акимате г. Астаны в сентябре 2002г. подчеркнул необходимость развития машиностроительных и энергосберегающих технологий. В программе «Казахстан- 2030» предусмотрено стратегическое направление по индустриализации страны, в частности, в машиностроительной промышленности. В связи с принятой программой развития приоритетных направлений в машиностроительной отрасли становится актуальным глубокое изучение и создание новых технологий изготовления продукции.

Задача повышения эффективности производства не может быть решена без использования совершенных технологий, отвечающих, по нашему мнению, следующему комплексу требований: универсальность, т.е. возможность применения на различных технологических операциях и для различных материалов заготовок; экономичность с точки зрения потребления энергоресурсов; высокая производительность обработки; простая и дешевая конструкция инструментов при невысокой их стоимости; простая кинематика и возможность реализации на достаточно простом, в том числе и на универсальном, оборудовании; безотходность и экологичность.

В машиностроении особое внимание уделяется обработке функционально связанных поверхностей (ФСП). В мировой практике всё большее внимание уделяется созданию методик, технологических процессов, инструментов, мерителей и др., которые бы привели к снижению трудоёмкости обработки и сборки функционально связанных поверхностей деталей и соединений. Такими поверхностями у металлорежущих станков являются направляющие станины и суппорта. Явления, проявляющиеся в стыках V–образных и плоских направляющих станков существенно влияют на точность механической обработки, виброустойчивость узлов станков и качество обрабатываемых поверхностей деталей.

Проблемным является ручной труд на финишных слесарных операциях. Необходимы работы, которые на основе достижений по обеспечению точности сборочных слесарных работ последних лет позволят решить эту проблему. В связи с этим задача обеспечения точности и качества функционально связанных поверхностей является актуальной.

Решению проблемы обеспечения точности и качества поверхности V–образных и плоских контактирующих поверхностей на основе нового технологического обеспечения обработки на металлорежущих станках, обеспечивающих минимальные расходы, экологически более чистых и более производительных, посвящена настоящая работа.

Целью работы является разработка новых технологий обработки и способов измерения геометрических параметров функционально связанных поверхностей станков, обеспечивающих снижение трудоемкости сборочно-отделочных работ, повышение точности и качества обработки.

Идея работы заключается в частичной или полной замене ручного труда

обработки и контроля ФСП станков на высокопроизводительные способы механической обработки и контроля.

Основные задачи исследования:

-     изучение конструкций деталей с функционально связанными поверхностями и размерами;

-     анализ существующих технологических и метрологических методов обеспечения точности и качества обработки и сборочно-отделочной операции ФСП деталей металлорежущих станков;

-     проведение исследования точности расположения ФСП деталей металлорежущих станков на этапе сборочно-отделочной операции для определения рационального варианта их расположения;

-     создание новой системы измерения и проставления размеров ФСП;

-     разработка новых способов обработки и средств контроля ФСП.

Методы исследования, используемые в работе, базируются на основных положениях таких наук, как основы технологии машиностроения, технологические методы повышения износостойкости деталей и долговечности машин, упрочнение трущихся поверхностей, теория автоматического регулирования, математическая статистика в технологии машиностроения, теория корреляции и планирования экспериментов при поиске оптимальных условий.

Научные положения, выносимые на защиту:

-     доказательство, что отклонение размеров контролируемых плоскостей ФСП деталей металлорежущих станков оказывает существенное влияние на прилегание плоскостей, а также, что величина снимаемого припуска существенно меняется в зависимости от расположения предельных отклонений размеров и влияет на трудоёмкость процесса шабрения;

-     назначение номинальных значений размеров ФСП на основе их измеренных значений сопрягаемых деталей приводит к снижению снимаемого припуска на обработку более чем в 3 раза;

-     формулы для точного определения параметров призмы;

-     новая система измерения и контроля значений линейных и угловых размеров ФСП, а также определения размерных связей и нормы контакта ФСП;

-     новые способы термофрикционной обработки ФСП.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: удовлетворительной сходимостью результатов расчета и экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях; патентами на изобретения; внедрениями разработанных технологий, конструкций инструментов и средств контроля, а также апробацией работы на республиканских, региональных и международных конференциях и публикацией основных результатов работ в открытой печати.

Научная новизна работы состоит:

-     в создании новой концепции технологического обеспечения качества

обработки функционально связанных поверхностей направляющих станков, включающей:

-     разработку нового способа термофрикционной обработки ФСП с автоматическим регулированием режимов его работ;

-     новую систему измерения и контроля линейных и угловых размеров, установления размерных связей и норм контакта ФСП;

-     установление связи величины снимаемого припуска в зависимости от расположения предельных отклонений размеров соединений, что дает возможность снизить трудоемкость технологического процесса;

-     разработку и изготовление комплекса технологического инструмента и средств измерения.

Личный вклад автора заключается в анализе научно-технической и патентной литературы по данной проблеме и задач исследований, разработке методик их решения, выполнении аналитических и экспериментальных работ, разработке способов обработки и контроля ФСП и новой системы простановки размеров и назначению норм контакта ФСП, проведении апробации результатов выполненных исследований на предприятиях машиностроительной отрасли.

Научное значение полученных в диссертационной работе результатов заключается в выводе формулы, характеризующей взаимосвязь параметров призмы; создании новой системы измерения и контроля значений линейных и угловых размеров и определении размерных связей и норм контакта ФСП деталей металлорежущих станков.

Практическое значение работы состоит: в разработке методики измерения значений линейных и угловых размеров и определения размерных связей и норм контактов ФСП деталей металлорежущих станков, способе контроля угла наклона плоскости призматической направляющей относительно плоскости направляющей станины токарного станка и конструкции устройства контроля. Внедрена в производство новая методика измерения углов V – образных пазов направляющих станков и специальные контрольные линейки. Внедрен в производство термофрикционный способ повышения качества и снижения трудоемкости сборочно-отделочной операции сборки ФСП.

Реализация работы. Результаты работы внедрены в станкостроительное производство Производственного объединения «Навоийский машиностроительный завод» (ПО НМЗ, г. Навои, Узбекистан):

-     способ повышения качества и снижения трудоемкости сборочно-отделочной операции сборки ФСП направляющих суппорта и станины токарного станка НТ-250И (2009г.);

-     методика измерения углов призмы направляющей с помощью контрольных линеек конструкций Карагандинского государственного технического университета (КарГТУ) (2009г.).

Для внедрения были переданы техническая документация и руководящие материалы:

-     способ измерения углов V–образной поверхности направляющих каретки и плиты задней бабки токарных станков модели 1М63 и 1К62 - в ремонтное производство Завода по ремонту горно-транспортного оборудования (РГТО)

УД АО «АрселорМиттал Темиртау» (гараганда, 2009г.);

-     способ термофрикционного выглаживания функционально связанных поверхностей направляющих металлорежущих станков - в станкостроительное производство ПО НМЗ (гавои, 2009г.);

-     способ формирования поверхности призматического паза суппорта по форме призматической направляющей поверхности станины токарного станка -  в ремонтно-сборочное производство Шахтинского завода нестандартизированного оборудования и малой механизации (НОММ) УД АО «АрселорМиттал Темиртау» (г. Шахтинск, 2009г.).

Результаты работы нашли применение в учебном процессе для подготовки бакалавров и магистров по специальности «Машиностроение».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение: на Республиканской научно-теоретической и технической конференции «Истиклол» (Навои, 1995г.),  Республиканской научно-теоретической и технической конференции «Горное дело, металлургия и машиностроение» (Навои, 1996 г.), Республиканской научно-технической конференции “ICTIQLOL” с международным участием (Навои, 2004г.), второй международной научно-технической конференции «Высокие технологии и развитие высшего технического образования в ХХI веке» (Ташкент, 2004г.), четвертой международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (Москва–Навои, 2005г.), международной научно-практической конференции «Инфотекстиль–2005» (Ташкент, 2005г.), научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении и автомобилестроении» в рамках научно-технического форума с международным участием «Высокие технологии – 2005» (Ижевск, 2005г.), IX международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2005г.), Республиканской научно-технической конференции «ISTIQLOL» с международным участием (Навои, 2006г.), международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана» (Караганда, 2007г.), 6-й международной научно-технической конференции «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности» (Брянск, 2008г.), международной научной конференции «Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан - 2030» (Караганда, 2008г.), международной научно-технической конференции «ISTIQLOL» (Навои, 2008г.), международной научно-практической конференции «Инновационная роль науки в подготовке современных технических кадров» (Караганда, 2008г.), международной конференции «Инноватика-2009» (Ульяновск, 2009г.), VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии и экономика в машиностроении» (Юрга, 2009г.), международной научной конференции «Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан-2030» (Караганда, 2009г.), международной научно-теоретической конференции «III Торайгыровские чтения» (Павлодар, 2009г.), международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана» (Сагиновские чтения №1, Караганда, 2009г.); технических совещаниях ПО НМЗ (гавои, 2000-2009гг.), Завода РГТО «АрселорМиттал Темиртау» (г. Караганда, 2007-2009г.), АО «АЗТМ» (г. Алматы, 2009г.), Шахтинского завода НОММ УД АО «АрселорМиттал Темиртау» (г.Шахтинск, 2009г.), ТОО «Машзавод-1» (г. Караганда, 2009г.), ПО «Балхашцветмет»(г. Балхаш, 2009г.) и научно-технических семинарах кафедр технологии машиностроения НавГГИ (1995-2007гг.) и КарГТУ (2007-2009гг.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 50 печатных работах, в том числе 18 - без соавторов, 14 – в изданиях, рекомендованных ККСОН МОН РК (8 различных), 3 заключения о выдаче инновационного патента РК на изобретения, 1 заявление о выдаче инновационного патента РК на изобретения.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложения.

 

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса и постановке задач исследования. Обзор существующих методов обработки и контроля точности ФСП прилегания корпусных деталей металлорежущих станков показал, что одним из основных факторов, оказывающих существенное влияние на геометрическую точность металлорежущих станков, является отделочная обработка ФСП. В таблице 1 приведены классы деталей, имеющих ФСП.

 

Таблица 1 – Классификация деталей с поверхностями, имеющими функционально связанные размеры

п/п

Название деталей

Поверхность с функционально связанными размерами

Примечание

1

Зубчатые колёса

Зубчатый венец

ГОСТ 1643-81 и др.

2

Шлицевые детали

Шлицевые поверхности

ГОСТ 1139-80 и др.

3

Звёздочки

Зубчатый венец

______

4

Резьбы и винты

Винтовые поверхности

ГОСТ16093-81и др.

5

 

Корпусные детали

Плоские и V–образные плоские поверхности

______

6

Корпусные детали

Поверхности типа «ласточкин хвост»

______

7

Станины

Плоские и V–образные плоские поверхности

______

8

Другие детали

Реечные, замочные и др. поверхности

______

 

К функционально связанным поверхностям металлорежущих станков относят поверхности подвижных и неподвижных соединений, когда сопряжение осуществляется одновременно по нескольким поверхностям, а сама

точность их сопряжения определяется нормами контакта.

Известно, что не у всех деталей взаимосвязь размеров и положений поверхностей нормирована. К таким деталям относятся корпусные детали и станины, имеющие V–образные поверхности и связанные с ними плоскости. Это объясняется большим разнообразием функционально связанных поверхностей и сложностью контроля технологического обеспечения размеров. Из таблицы 1 видно большое разнообразие деталей с ФСП. Поверхности могут иметь разнообразный профиль: у зубчатых колёс – эвольвентный, новиковский, арочный, плоские поверхности, у шлицевых валов - прямобочный профиль или  винтовые поверхности у резьб, ходовых винтов и т.д.

Вторая глава посвящена размерному анализу прилегания ФСП корпусных деталей металлорежущих станков.

В соединении направляющих станины и суппорта проблемным вопросом является обеспечение точности прилегания контактирующих плоскостей. Так, по литературным данным, пригонка может занимать от нескольких часов до нескольких суток. Поэтому узким местом в производстве металлорежущих станков является обеспечение норм прилегания направляющих суппорта и станины. Как правило, прилегание осуществляется слесарной операцией – шабрением. Производительность слесарных работ зависит от величины припуска снимаемого с каждой поверхности прилегания. Шабрение осуществляется в местах контакта ФСП и, как правило, у одной из деталей, путем подгона к соприкасаемой детали. Пригонка плоскостей прилегания у прецизионных соединений станков доводится до тех пор, пока на площади 25 мм на 25 мм не будет 20-25 пятен контакта.

Анализ схем простановки размеров ФСП направляющих станины и суппорта, описанных в литературе и применяемых на станкостроительных заводах, не выявил какой–либо конкретной методики, основанной на экономических показателях. Схема простановки размеров имеет особое значение при отделочной обработке поверхностей направляющих станины и суппорта. Например, в соединении «направляющие станины – направляющие суппорта», подгонка осуществляется за счёт пригонки направляющих суппорта. На рисунке 1 показаны схемы расположения контактирующих поверхностей направляющих станины и суппорта токарного станка НТ- 250И в торцевом сечении.

На рисунке 1(а,б,в,г) показаны линии в торцевом сечении направляющих станины и суппорта: линии АВ, СD и ЕF, а также А′В′ , С′D′ и ЕF линии в торцевом сечении направляющих соответственно станины и суппорта.

В общем случае перед шабрением, как правило, нет большого числа пятен контакта. Правильнее было бы говорить о точках контакта между поверхностями направляющих станины и суппорта.

Из рисунка 1 видно, что три плоскости, которые должны контактировать по всем поверхностям, контактируют в торцевом сечении в трёх точках.

На рисунке 1а это точки В и B ; С и С′ , а также Е и Е′, расположенные на станине и суппорте.

1

а)для условия +∆φ1 = +∆φ2  при  +β

2

б) для условия  ∆φ1= ∆φ2  при  +β

3

в)  для условия   φСП  > φСТ  при  +β

4

г)  для условия  φСП  <  φСТ  при  + β

 

Рисунок 1 – Схемы расположения контактирующих поверхностей направляющих станины и суппорта токарного станка НТ- 250И в торцевом сечении

 

При этом между тремя парами плоскостей прилегания между станиной и суппортом образуются углы. Так, на рисунке 1а  углы АВА′B, DCD′С и FEFE, величина и направления углов будут зависеть от погрешностей расположения контактируемых поверхностей станины и суппорта. В том случае, когда погрешность расположения пары плоскостей стремится к нулевому значению, точность прилегания отсчитывается по качеству пятен контакта. Четыре положения, показанные на рисунке 1, выбраны из большого многообразия возможного расположения поверхностей прилегания. Исследования показали, что если рассматривать различные значения углов положений плоскостей прилегания, а также соединений, где у одной либо двух пар плоскостей угол отклонения равен нулю, то получается более 150 вариантов соединения.

Считалось, что положения плоскостей прилегания зависят от значений размеров и их отклонений. Исследования показали, что на положения плоскостей прилегания существенное влияние оказывает положение отклонений размеров контактируемых плоскостей. В зависимости от расположения предельных отклонений размеров соединений величина снимаемого припуска существенно меняется и приводит к значительному изменению трудоёмкости процесса шабрения. Для обеспечения точного относительного перемещения узлов металлорежущих станков применяют V– образные формы контактируемых плоскостей. Возможен также одновременный контакт плоскостей V–образных направляющих и других плоскостей прилегания. Одними из деталей токарного станка, имеющих ФСП, являются корпус задней бабки и опорная плита.

На рисунке 2а показана V–образная поверхность корпуса задней бабки токарного станка НТ-250И производства ПО НМЗ. На рисунке 2б показана V – образная поверхность плиты. Припуски, которые необходимо снимать при выполнении процесса шабрения составляют до 0,4 – 0,5 мм на плоскости прилегания V – образной поверхности опорной плиты.

1 

а – V-образный паз на корпусе

1

 б – V-образный паз на плите

 

Рисунок  2 – Схема расположения функционально связанных плоскостей прилегания плиты и корпуса задней бабки

 

Для уменьшения величины припуска под шабрение предложено назначать номинальные значения размеров пришабриваемых ФСП на основе измеренных значений сопрягаемой детали – корпуса задней бабки.

При этом действительное положение ФСП V-образной поверхности корпуса задней бабки предлагается определять с помощью двух валиков с диаметрами d1 и d2.

На рисунке 3 показана схема расположения контрольных валиков. При определении ширины паза L существенное значение могут иметь шероховатость и отклонения формы ФСП.

 Исходная величина шероховатости Rz и отклонение формы характеризуют минимальное значение припуска Zmin=Rz+∆,  которое необходимо удалить с пришабриваемой поверхности. Поэтому номинальный размер пришабриваемой поверхности необходимо увеличить на величину Zmin.

2

а – при номинальных размерах

2

б – при действительных размерах

Рисунок  3 – Схема расположения контрольных валиков при измерении ширины паза

 

Из рисунка 3 можно записать, что действительное значение угла V–образной поверхности рассчитывается по формуле:

          .                                                                         (1)

Действительная ширина паза L рассчитывается по формуле:

     ,  где .                                                  (2)

Полученные действительные значения ширины Lд и угла V-образной поверхности φд корпуса задней бабки принимаются как номинальные значения размеров V–образной поверхности плиты задней бабки. Для получения заданной точности размеров ФСП плиты и задней бабки путём использования описанной выше методики удалось снизить снимаемый припуск более чем в два раза.

Третья глава посвящена разработке и исследованию новой системы простановки размеров между ФСП направляющих металлорежущих станков.

В теории поверхностей известны аналитические зависимости поверхностей, имеющих заданную геометрическую форму.

Контролируемую плоскость рассмотрим в системе координат Х, У и Z.

При контроле ФСП возможны три случая определения отклонений положения действительной плоскости от теоретической заданной.

На рисунках 4–6 показаны действительные положения плоскости Q относительно теоретического положения Р.

 

clip_image002

Рисунок 4 -  Схема опреде-ления положения точки А на контролируемой поверх-ности Q относительно точки А' на измерительной базе P

clip_image003

Рисунок 5 - Схема определе-ния положения линии АБ на контролируемой поверхнос-ти Q относительно линии А'Б' на измерительной базе P

clip_image004

Рисунок 6  - Схема опре-деления положения контро-лируемой поверхности Q относительно измеритель-ной базы – плоскости P

 

На рисунке 4 показана схема определения положения точки А на контролируемой поверхности Q относительно теоретической плоскости Р. Из схемы видно, что только положение одной точки А плоскости Q может быть зафиксировано.

При этом относительно осей координат Х, У и Z плоскость Q может занимать любое положение Q1; Q2 и т.д.

Из сказанного следует: определить действительное положение плоскости Q относительно теоретического положения Р путем измерения отклонения в одной только фиксированной точке невозможно.

На рисунке 5 показана схема определения положения прямой АВ на контролируемой поверхности Q относительно прямой А׀Б׀ на теоретической плоскости Р. Из схемы видно, что только положение прямой АБ на плоскости Q может быть определено относительно контролируемой плоскости Р. При этом относительно осей координат Х, У и Z плоскость Q также может занимать любое положение Q1; Q2 и т.д., при котором все плоскости проходят через прямую АБ.

Следовательно, определить действительное положение плоскости Q относительно теоретического положения Р путем измерения отклонений в двух фиксированных точках, соединяемых прямой линией невозможно.

На рисунке 6 показана схема определения действительного положения плоскости Q относительно теоретического положения плоскости Р путем определения положения трёх точек А, Б и В, не лежащих на одной прямой на плоскости Q относительно точек А׀, Б׀ и В׀ на плоскости Р.  Из схемы видно, что необходимым и достаточным условием для определения положения плоскости Q относительно плоскости Р является определение погрешностей положений трёх фиксированных точек на плоскости Q.

Действительное положение плоскости Q относительно плоскости Р будет характеризоваться отклонениями в трёх фиксированных точках А, Б и В, рассчитываемых по формуле. При определении максимальных погрешностей относительных положений контролируемых плоскостей с заданными размерами продолжительности необходимо провести перерасчёт для определения погрешностей положений фиксированных точек на относительно максимальном удалении их друг от друга.

Из описанного выше и схемы следует, что действительное положение плоскости Q относительно теоретического положения Р может быть определено только путём измерения погрешностей положений трёх фиксированных точек, не лежащих на одной прямой на действительной плоскости.

В практике простановка размеров между ФСП не всегда основывается на описанных выше рассуждениях. Это приводит к усложнению решения задач по обеспечению точности действительного положения контролируемой (обрабатываемой) плоскости относительно теоретической.

В литературе не найдены примеры расчета погрешностей относительного расположения функционально связанных плоскостей с V–образной поверхностью, разделенной на неравные части угла. Поэтому нами произведен расчет погрешностей расположения плоских и V–образных поверхностей применительно к станкам типа 1К62 и НТ-250И.

На рисунке 7 показана схема к расчету погрешности изготовления функционально связанных поверхностей направляющих станков в системе координат XY. За точку отсчета выбираем точку P – вершину V–образной поверхности. Относительно точки P фиксируем погрешность ∆l – по оси X и погрешность ∆H по оси Y. Вначале определим погрешность, образующуюся вдоль оси X.

Из рисунка 7 следует, что угол 80°±10' делится на две части 35° и 45°. Причем допуск угла 35° не указан. Допуск угла 45°±10' равен допуску угла 80°. Следовательно, плоскость угла 35° принимается за измерительную базу. Погрешность углов 45° и 80° образуется за счет отклонений другой плоскости V–образной поверхности, до которой измеряются углы 45° и 80°.

схема_опр_откл_V-поверх

Рисунок  7 – Схема к расчету погрешностей вдоль осей X и Y для V– образных поверхностей металлорежущих станков

 

Принимая размер 29,707 мм за номинальный, определим линейный размер отклонения точки пересечения стороны V–образной поверхности с плоскостью базовой поверхности станины по формуле:

, т.е. погрешность  мм.

Для оценки погрешности расположения функционально связанных поверхностей станины рассмотрим их в системе координат XY, т.е. по направлению горизонтальной плоскости станины и по направлению, перпендикулярному горизонтальной плоскости. На рисунке 7 показаны размеры с отклонениями к расчету погрешности изготовления V–образных направляющих станков в системе координат XY. Причем на рисунке 7 показана схема расположения контрольной оправки при неизменном значении одной части угла φ1 V–образной поверхности. Из рисунка видно, что

 ;          .                            (3)

Значения O1A1 и O2A2 соответственно равны 0,5dmin и  0,5dmax. Прямые PO1 и PO2 являются биссектрисами максимального и минимального значения угла φобщ. Значения половин угла V-образной поверхности призмы, разделенных биссектрисами, будут равны 0,5φmax и 0,5φmin. При этом отрезки PO1 и PO2 будут определяться по формулам:

        ;                         .                           (4)

В формуле (3) значения Δφ1 и Δφ2 определяются по формулам:

             ;                                    .                                         (5)

Подставив в формулу (3) значения, определенные по формулам (4) и (5), получим общие формулы для определения расстояний Hmin и Hmax :

 

           6)

На основе приведенной формулы (6) определяем значение погрешности вдоль оси Y.

                                   .                                                      (7)

По описанной выше методике были рассчитаны максимальные погрешности

для соединений токарного станка НТ-250И с ФСП, измеряемых вдоль осей X и Y.

В таблице 2 приведены числовые значения погрешностей для каждой детали соединений.

 

Таблица 2 – Числовые значения погрешностей деталей соединений

п/п

Функционально связанная поверхность

Максимальная погрешность

по оси X, мм

по оси Y, мм

1

Станины под суппорт

0,083

0,108

2

Шаблона для станины под суппорт

0,276

0,336

3

Станины под плиту задней бабки

0,042

0,054

4

Шаблона для станины под плиту задней бабки

0,042

0,032

5

Суппорта на станину

0,23

0,132

6

Плиты задней бабки на станину

0,18

0,08

7

Корпуса задней бабки с плитой

0,704

0,61

8

Плиты задней бабки под корпус задней бабки

0,375

0,324

 

Из таблицы 2 видно, что погрешности вдоль оси X и Y принимают весьма большие значения, выходящие за пределы допусков самых низких квалитетов точности. При контакте соединяемых деталей погрешности ФСП будут суммироваться. Нами рассчитаны суммарные значения погрешностей соединений.

В таблице 3 приведены числовые значения погрешностей соединений деталей металлорежущих станков.

 

Таблица 3 – Числовые значения погрешностей соединений

п/п

Функционально связанная поверхность

Максимальная погрешность

по оси X, мм

по оси Y, мм

1

Соединение станины с суппортом станка

0,313

0,24

2

Соединение станины с плитой задней бабки

0,22

0,186

3

Соединение корпуса задней бабки с плитой

1,08

0,934

 

Из таблицы 3 видно, что возможные погрешности, которые необходимо

снимать при пригонке путем шабрения – технологического процесса для станка НТ250-И, могут принимать весьма большие значения.

Анализ схем простановки размеров показал следующее:

1.   Базовые поверхности деталей, по которым осуществляется контакт сопрягаемых пришабриваемых поверхностей, изготовляются с повышенной точностью.

2.   Сопрягаемые пришабриваемые поверхности имеют размеры с пониженной точностью.

Из этого следует, что процесс пригонки сопровождается снятием больших

припусков до 0,5 мм, что в несколько раз превышает рекомендуемые припуски

0,1÷0,2 мм под операцию «шабрение».

Был проведён анализ существующих схем простановки размеров между ФСП. Анализ показал, что простановка размеров непосредственно между плоскостями направляющих практически не встречается. Для простановки размеров используют дополнительную оправку определённого размера, которая устанавливается на V – образной поверхности, как показано на рисунке 8.

1

1 – каретка станка; 2 – оправка, ось ОХ и ОУ.

Рисунок 8 - Существующая схема простановки размеров между ФСП каретки станка НТ – 250И

 

На чертеже каретки станка НТ – 250И положение плоскости А и плоскостей V – образной поверхности связаны следующими размерами:

1.   Положение плоскости А определяется размерами 29,707* мм, 21,289±0,106 и 0,5-0,1 мм;

2.   Положение плоскости Б определяется размером угла части V–образной поверхности, равной 45°±10' от оси ОУ;

3.   Положение плоскости В определяется размером угла V–образной поверхности, равной 80°±10' от положения плоскости Б;

4.   Ось ОХ проходит на расстоянии 21,289±0,106 мм от образующей цилиндрической оправки;

5.   Ось ОУ проходит через вершину V–образной поверхности перпендикулярно к оси ОХ.

По существующей схеме простановки размеров положение плоскости,

проходящей по оси ОХ, определяется размером 21,289±0,106 от образующей оправки 2. Плоскость, проходящая по оси ОУ, определяется положением оси при вершине угла V – образной поверхности направляющей суппорта.

Анализ положений «скрытых баз» на рисунке 9 относительно функционально связанных поверхностей показал, что имеет место степень свободы оправки 2 относительно детали 1.

Несовершенство существующей системы простановки размеров приводит к тому, что размеры закладываются с большими допусками. Так, представленный на рисунке 8 размер 21,289±0,106 мм заложен по 12 квалитету точности, угловые размеры 45° и 80° - по 13 степени точности. Это приводит к удалению больших припусков при шабрении на слесарных операциях и, следовательно, к увеличению трудоёмкости пригоночных работ.

1

Рисунок 9 - Схема расположения «скрытых баз» по существующей схеме простановки размеров

 

Предлагается другая система измерения размеров между функционально связанными плоскостями направляющих прямолинейного движения металлорежущих станков.

На рисунках 10 и 11 показана новая схема простановки размеров между ФСП каретки станка НТ250-И.

2

Рисунок 10 - Схема расположения «скрытых баз» по новой схеме простановки размеров

2

1-каретка суппорта; 2-контрольная линейка; Г и Длыски на контрольной линейке.

Рисунок 11 - Новая схема простановки размеров между ФСП каретки станка

 

Из приведенных на рисунках 10 и 11 новых схем простановки размеров видно, что линейные и угловые размеры могут проставляться с более высокими отклонениями. Также очевидна возможность с меньшими требованиями измерения отклонений угловых и линий размеров.

Четвертая глава посвящена метрологическому обеспечению новой системы контроля размеров ФСП.

К точности направляющих станины и суппорта токарных станков предъявляются высокие требования. На предварительных операциях ошибки изготовления складываются из ошибок, имевших место у элементов технологической системы, – станка, приспособления, инструмента и детали. Точность обработки ФСП можно повышать путём уменьшения ошибок перечисленных элементов технологической системы. Однако такой путь повышения точности имеет экономически обоснованные пределы.

Для контроля направляющих станков используют различные способы.

На производстве контроль призматической направляющей осуществляется с помощью накладных шаблонов.

Разработанные контрольные линейки (рисунок 12) предназначены для проверки по пятнам контакта последовательно обеих плоскостей V–образной плоской направляющей и одновременно осуществления контроля угла между плоскостями V – образной направляющей.

1 – контрольная линейка; 2 – шейки; Алыска для контроля плоскостности; Блыска для контроля угла φ – половина угла V–образной поверхности; ψ – угол между лысками А и Б; l1 – общая длина контрольной линейки; l2 – длина шейки для захвата; l3 – длина рабочей части контрольной линейки.

Рисунок 12 – Эскиз контрольной линейки для контроля одной части угла V – образной поверхности призмы

 

Это достигается тем, что контрольная линейка выполнена в виде цилиндрической формы с двумя продольными лысками, расположенными под углом

                                                                                                (8)

где φ – угол, равный половине угла V – образной поверхности,

ψ – угол между лысками контрольной оправки.

Измерение осуществляется в двух положениях контрольной линейки относительно V–образной поверхности. Плоскостность проверяется по пятнам контакта на каждой из поверхностей при двух положениях контрольной линейки. Угол V–образной поверхности проверяется по величине несовпадения одной и той же лыски в двух положениях относительно плоскостей контролируемой V–образной поверхности.

Для применения новой системы отчёта размеров необходимо для каждой

части угла V–образной поверхности сконструировать и рассчитать линейные и угловые размеры контрольной линейки.

На рисунке 13 показана схема к расчёту параметров двух частей угла V – образной поверхности равных 35º и 45º.

Рисунок 13 - Схема к расчёту параметров V–образной поверхности призмы шаблона для контроля призмы станины под плиту задней бабки

 

На схеме приведены конструктивные размеры, по которым проверяется призма на плите задней бабки токарного станка НТ – 250И. Стороны угла V–образной поверхности обозначены отрезками РА и РГ. Отрезки АБ и ВГ обработаны и являются рабочими поверхностями основания плиты задней бабки.

На рисунке 14 показана схема к расчёту параметров двух контрольных линеек для контроля угловых размеров 35° и 45°, обозначены точки А1 и Б1, В1 и Г1, принятые за границу контакта лысок со сторонами V–образной поверхности.

при контроле угла 35°

при контроле угла 45°

 

Рисунок 14 - Схемы к расчёту параметров контрольной линейки для контроля углов V–образной поверхности шаблона и для контроля призмы станины под плиту задней бабки

Для назначенных конструктивных размеров отрезков А1Б1 и В1Г1 рассчитываются диаметры d1 и d2. Расстояние h принимается конструктивно в зависимости от величины предела измерения мерителя, измеряющего параллельность лыски контрольной линейки к плоскости прилегания шаблона. Например, при использовании индикатора часового типа с ценой деления 0,001 мм расстояние h можно выбирать в пределах ±0,5 мм.

Из рисунка 14 видно, что контакт цилиндрической части контрольной линейки происходит по линии в точке С. Для определения радиуса цилиндрической части контрольной линейки для контроля угла 35° воспользуемся положениями точек С, В1 и Г1, для определения радиуса цилиндрической части контрольной линейки для контроля угла 45° воспользуемся положениями точек С, А1 и Б1.

Для этого необходимо решить систему уравнений:

для φ = 35° по рис.14а

для φ = 45° по рис.14б

Для проектирования контрольной линейки был произведен расчет расстояния от оси цилиндрической части контрольной линейки до лысок.

При использовании контрольных линеек необходимо определить отклонение угла ψ с высокой точностью. Эти отклонения могут учитываться как систематически постоянные погрешности. Для измерения углового размера ψ контрольной линейки по известной методике разработана схема контроля и даны формулы для расчёта угла ψ.

На рисунке 15 приведены фотографии контрольных линеек.

 

         

Рисунок 15 – Контрольные линейки

 

При пригоночных и измерительных работах на контрольной линейке делается отметка о действительном значении угла ψд между его лысками. Размер L корпуса наладочного устройства выбирается конструктивно в зависимости от диаметра контрольной линейки. Приведённая схема измерения позволяет с большой точностью определять действительное значение угла между лысками контрольной оправки.

Расчёты показали, что при измерении с точностью 0,001 мм погрешность измерения угла ψ контрольной линейки для каретки суппорта станка НТ – 250И составляет ± 0,5'' и контрольной линейки для плиты задней бабки составляет ±1''. Для контроля ФСП направляющих станины токарных станков, таких как 1К62, НТ – 250И и других, имеющих призматические выступы, применение контрольных линеек не целесообразно. Предложено V–образные направляющие контролировать с помощью устройства для контроля угла наклона боковой плоскости.

При измерении угла наклона боковой поверхности призмы станины проблемным является повышение точности измерения величины угла наклона боковой плоскости призматической направляющей к плоскости направляющей станины станка.

Указанную цель предложено достичь измерением угла наклона боковой плоскости призматической направляющей к плоскости направляющей станины станка по величине отклонения от параллельности контрольной плоскости на устройстве к плоскости направляющей станины станка по формуле:

                                                                                         (9)

где u1 и u2 – показания индикатора часового типа в двух относительно устройства положениях; L – расстояние между точками измерения на контрольной плоскости.

На рисунке 16 показано устройство для контроля величины угла наклона боковой поверхности призмы направляющей станины станка.

Контроль угла наклона боковой плоскости призматической направляющей станины станка осуществляется в следующей последовательности. Устройство корпусом 1 устанавливается на призматической направляющей станины 5 станка. С помощью магнита 2 и двух опор 4 обеспечивается устойчивое положение устройства на направляющих станины. Магнит 2 принимает устройство к направляющим станка. Последовательность контроля показана на рисунке 17.

Рисунок 16 - Устройство для контроля величины угла наклона боковой поверхности призмы направляющей станины станка

Рисунок 17 - Схема действительного положения контрольной плоскости устройства относительно его теоретического  положения

Индикатор часового типа 3 перемещается параллельно плоскости направляющей станины В на расстояние L. В том случае когда плоскости Б и В не параллельны, индикатор часового типа 3 покажет отклонение от параллельности Δu, определяемое по разности показаний u1 и u2 :

                                .                                                                (10)

Отклонение Δu будет вызвано отклонением действительного угла φд от контролируемого угла φ, значение которого определяется по формуле:

                              .                                                                     (11)

Применение устройства для контроля угла наклона боковой плоскости призматической направляющей станины токарного станка позволило реализовать следующие преимущества: значительно повысить точность измерения углов наклона боковых плоскостей призматических направляющих станков к плоскости направляющих станины; повысить требования к точности углов на чертежах деталей; снизить трудоёмкость финишных операций обработки плоскостей прилегания.

Пятая глава посвящена разработке и исследованию способа термофрикционного выглаживания плоскостей прилегания деталей сборочных соединений металлорежущих станков. Были разработаны способы чистовой и отделочной обработки плоскостей прилегания деталей сборочных соединений металлорежущих станков. Выполненный анализ существующих способов чистовой и отделочной обработки ФСП показал, что применение их в условиях единичного и серийного производства связано с теми или иными факторами, влияющими на повышение затрат и трудоемкость операций. Такое состояние вопроса диктует разработку наиболее экономичных, универсальных и производительных способов обработки, обеспечивающих при этом точность и качество обработанной поверхности. Таким способом, отвечающим вышеуказанным требованиям, является способ термофрикционной обработки (ТФО). Был разработан комплекс методик определения параметров, характеризующих качество и обеспечивающих получение информации для изучения явлений, протекающих в процессе ТФО. В работе использованы методы:

1. Измерения твердости и шероховатости поверхности резания.

2. Металлографических и физических исследований: а) микротвердости; б) структурных изменений; в) температуры в зоне резания.

3. Измерения сил резания.

Качество поверхностного слоя при термофрикционном выглаживании (ТФВ) можно оценивать не только по твердости, но и по шероховатости поверхности резания. Этот параметр может также являться источником дополнительной информации о процессе трения между поверхностью образующей диска и поверхностью резания. Измерения производились по стандартной методике профилометром модели 252 производства завода "Калибр". Твёрдость поверхностного слоя определятся двумя способами: измерением твердости поверхности  по Виккерсу и измерением микротвердости по Хрущеву и Бабичеву на приборе ПМТ-3 методом "косого шлифа".

На рисунке 18 приведена фотография экспериментальной установки.

 

 

C:\Documents and Settings\ГУЛЯ\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\рис 004.jpgC:\Documents and Settings\ГУЛЯ\Рабочий стол\рис 004.jpg

 

а)-специальная установка

 

C:\Documents and Settings\Admin\Рабочий стол\Новая папка\DSCF1127.JPG

б)- вертикально-фрезерный станок модели JPI 604502-2 

 

Рисунок 18 – Экспериментальная установка

 

Обработка велась с помощью инструментов-дисков, показанных на рисунке 19, где по периферии имеется два участка – участок трения, обозначаемый L1, и свободный участок L2.

 

DSCF9583D:\Диссертация\Диссертация\диск новый\DSCF1074.JPGDSCF1089D:\Диссертация\Диссертация\диск новый\DSCF1072.JPG

                                                                                                                            L1      L2            

Рисунок 19 – Диски трения

 

В процессе ТФВ исследовались значения температуры на контакте по периферии и в слоях, прилежащих к этому контакту. Ввиду мгновенного изменения разности температур на участках L1 и L2 вследствие высокой линейной скорости и частоты импульсов, измерение разницы в этих участках затруднительно. В работе определялась средняя температура в контакте методом "естественной термопары".

При измерении одним компонентом термопары является диск, а вторым – обрабатываемый образец. Было проведено тарирование этой пары, для чего из материалов диска и образцов были изготовлены стержни, концы которых после тщательной подготовки сваривались электроконтактной сваркой. Стержни располагались в вакуумной печи с образцовой термопарой из платино-платинородия. Сверяя их показания, получим график тарирования. Данные регистрировались при нагреве и охлаждении в диапазоне температур 30 ÷ 12000С. Для решения второй задачи, то есть измерения температур в точках,  лежащих на определенных  расстояниях от поверхности резания, также использованы полуискусственные термопары, обрабатываемый образец – твердосплавные инденторы. Все инденторы были отобраны по равенству измеренного их электросопротивления. Для вывода проводника и медной проволоки к задней части цилиндрического индентора приваривалась медная клемма. К последней припаивался вывод.

Измерение сил  резания производилось трехкомпонентным динамометром УДМ-600 конструкции ВНИИ "Инструмент". Кроме этого, производилось определение силы подачи (то же, что и Рz, измеренная динамометром) посредством встроенного в гидроцилиндр подачи измерительного манометра с пределами 0 ÷ 60 атм.

Исследования показали, что составляющая Py изменяется более стабильно, чем Pz, поэтому результаты, считанные с динамометра, вполне достоверны. Сила Py является касательной к диаметру диска. Сила подачи определялась произведением давления масла, измеренного манометром, на площадь цилиндра. Последнюю можно рассчитать Sцил.=π r2 , где r – радиус поршня, или окончательно Pz = PSf = P π r2 f, кгс, где P – давление масла в цилиндре, а f– коэффициент потерь, равный 0,7.

Обработка результатов наиболее важных зависимостей произведена методами математической статистики – регрессионным анализом. На последнем этапе анализа полученных результатов измерений для проверки достоверности математической модели объекта исследований использован критерий Фишера – F. Все использованные в работе измерительные средства и приборы прошли проверку на точность показаний. Достоверность полученных данных, кроме этого, определялась сравнением с результатами других исследователей. В процессе ТФВ, в диапазоне заданных режимов, возможно протекание всех указанных явлений. Влияние на это могут оказывать и геометрия инструмента, и режимы резания. Влияние геометрии инструмента исследовалось при изменении диаметра диска трения.

На рисунках 20 и 21 приведены  экспериментально полученные зависимости изменения твердости и шероховатости при изменении диаметра диска с 300 мм до 540 мм и подачи с 0,2 до 0,4 мм/мин.

 

1

 

 

2,3

 

Рисунок 20 - Влияние диаметра диска трения на шероховатость и

твердость, при S = 0,3 мм/мин;  n = 3500об/мин

 

333-1

333-2

Рисунок 21- Влияние подачи на твердость и шероховатость поверхности резания, Du=380мм;  n=3500 об/мин

 

Обрабатываемый материал – СЧ 21, режущий диск – ст. 50. На рисунке 22 показаны фотографии обработанных образцов.

 

 

D:\Disk\DSCF1279.JPG

 

D:\Disk\DSCF1284.JPG

 

 

D:\Disk\DSCF1284.JPG

Рисунок 22 - Обработанные образцы

 

Общеизвестно, что для получения качественной поверхности при финишной  обработке поверхностей необходимо, чтобы скорость подачи инструмента была бы постоянной независимо от воздействия внешних возмущающих сил. Для решения данной проблемы была разработана автоматическая система стабилизации подачи гидравлического привода с обратной связью, принципиальная схема которой показана на рисунке 23.

C:\Documents and Settings\TEMP\Мои документы\Мои рисунки\Изображение\Изображение.jpg

Рисунок 23 - Принципиальная схема стабилизации скорости подачи инструмента

 

Схема состоит из насоса 1 с постоянной производительностью, дросселя 2

золотникового типа, основного клапана 3, пружины 4, редукционного клапана 6, параллельно подключенного к дросселю для постоянства перепада давления на нём, силового цилиндра 7, демпферов 5 для гашения колебаний давления.

При возрастании нагрузки Rн повышается давление P, что ведет к увеличению внутренних утечек Qут, одновременно  основной клапан перемещается вправо, проходная щель увеличивается ровно на столько, чтобы компенсировать утечки в силовом цилиндре.

Скорость движения поршня при этом равна

                            ,                                             (12)

где  - коэффициент усиления дросселя;           

 – коэффициент расхода, d – диаметр клапана;

h величина открытия щели дросселя;

h дополнительное открытие щели дросселя под действием увеличенной нагрузки ;

Кут коэфициент утечек силового цилиндра;

F площадь поршня.

При уменьшении нагрузки знаки в формуле (12) поменяются наоборот.

Очевидно, для полной стабилизации необходимо

.

Для исследования динамических характеристик дросселя и силового цилиндра были составлены их математические модели (выводы приведены в диссертации):

для дросселя                     ,                                       (13)

где постоянная времени -  ;

-коэффициент относительного демпфирования  ;

М – масса клапана; R – радиус клапана; =0,01Пас –динамическая вязкость масла; с коэфициент жесткости пружины.

для силового цилиндра                 ,                                        (14)

где постоянная времени ;

масса движущихся частей силового цилиндра;

 – падение скорости поршня за счет нагрузки.

Решая уравнение (14) при нулевых начальных условиях, т.е. t = 0; v = 0,

получим график переходного процесса, представленный на рисунке 24.

 

Рисунок 24 - График переходного процесса силового цилиндра без учета сжимаемости жидкости

 

Исследованиями доказаны: устойчивая работа системы стабилизации, статическая ошибка регулирования составила около 2%, длительность переходного процеса – 0,01с, что вполне приемлемо для разработанного технологического процесса, и показана возможность её использования для улучшения качества и твердости поверхностей направляющих.

Шестая глава посвящена разработке способов обеспечения точности ФСП прилегания узлов токарного станка типа 1К62 и НТ – 250И.

Станина металлорежущего станка НТ-250И имеет V-образные и плоские направляющие. Поверхности V-образной направляющей и плоскости станины обрабатываются шлифованием без дальнейшей пригонки. При этом обеспечивается прямолинейность в пределах 0,005 мм на 1 м длины. V–образные направляющие и плоскость прилегания суппорта имеют зеркальное отображение направляющей станины станка и подгоняются ручным шабрением по пятнам прилегания по станине. Поверхности прилегания направляющих V–образной поверхности суппорта и станины имеют размеры и допуски. Поэтому на операции «Слесарная», где осуществляется пригонка направляющей суппорта, снимаемый припуск должен рассчитываться с учётом допуска на размер и на величину угла V-образной направляющей станины и суппорта и размеров до плоскостей прилегания. Если рассматривать положение точки на суппорте в пространстве, то для каждого положения точки Аi на суппорте в торцевом сечении в трёхмерном пространстве XYZ через определённые расстояния будут определённые значения координат Аi (Xi; Yi; Zi). При этом координаты вдоль оси Xi характеризуют изменение направления перемещения. Координаты вдоль оси Yi и Zi характеризуют изменение расстояния от оси центров станка до точки на суппорте, т.е. погрешность размера обрабатываемой детали в торцевом и продольном сечении. Величина припуска снимаемых с поверхностей направляющих суппорта токарного станка зависит от отклонений углов расположения контактируемых плоскостей и от отклонений линейных размеров. Исследования показали, что величины снимаемого припуска с поверхностей суппорта зависят от взаимного углового и линейного расположения плоскостей прилегания. У станка НТ-250И плоскостей прилегания суппорта и станины – три. Из всех схем расположения естественно предположить, что только одна схема расположения может быть наиболее оптимальной. На рисунке 25 показана схема заданного (точного) расположения плоскостей прилегания суппорта и станины, где все плоскости - А, Б и В контактируют по заданным требованиям.

 

1

Рисунок 25 – Схема заданного (точного) расположения плоскостей прилегания суппорта и станины

 

1,12,2

                                        а)                                           б)

Рисунок 26 – Схема относительного расположения поверхностей суппорта и станины до пригонки и величины снимаемых припусков

 

Для подтверждения сказанного предложения рассмотрим 2 частных случая, когда значение углов V – образных поверхностей станины и суппорта равны, а расстояние до плоскости прилегания Нсп у суппорта в торцевом сечении в одном случае больше, а в другом меньше, чем такое же расстояние у станины Нст. Рассмотрим случай, когда углы призм суппорта и станины равны, а расстояния до плоскости прилегания разные. В том случае, когда Н1 больше номинального расстояния до базовой поверхности, схема расположения поверхностей суппорта А, Б и В относительно поверхностей станины будет такой, какой она показана на рисунке 26а. В том случае, когда Н1 меньше номинального расстояния до базовой поверхности, схема расположения поверхностей суппорта А, Б и В относительно поверхностей станины будет такой, какой она показана на рисунке 26б.

Из рисунка 26а видно, что для обеспечения прилегания плоскостей А, Б и В для рассматриваемого случая достаточно шабрить только поверхность А. Из рисунка 26б видно, что для обеспечения прилегания плоскостей А, Б и В необходимо шабрить все плоскости Б и В, а также плоскости А, Б и В.

При пригонке плоскости А по схеме на рисунке 26а необходимо снять припуск z, равный величине отклонения Н1 от номинального значения, т.е.

                     clip_image002 .                                                                  (15)

Из формулы (15) следует, что снимаемый припуск определяется по разнице линейных размеров. При пригонке плоскостей А, Б и В по схеме на рисунке 26б необходимо снимать припуски z1; z2 и z3 со всех плоскостей. При этом величины значений снимаемых припусков будут зависеть от угловых и линейных размеров. Размер Н2, меньший по сравнению с номинальным значением, приводит к необходимости шабрения плоскостей Б и В даже при условии φсп = φст. Значения припусков z1; z2 и z3 необходимо рассчитать в зависимости от угла поворота суппорта, определяемого по формуле

                                 ,                                                                 (16)

где  L – расстояние между опорными V–образными поверхностями и опорной плоскостью.

Числовые значения максимальных величин z1; z2 и z3 будут определяться по углу поворота β и ширине опорных поверхностей А, Б и В.

Шабрение плоскостей Б и В - процесс более трудоёмкий, а следовательно, из рассмотренных двух схем наиболее предпочтительней, т.е. оптимальной схемой расположения, необходимо считать схему, приведённую на рисунке 26а. Анализ двух частных возможных схем расположения плоскостей прилегания суппорта и станины станка НТ – 250И показал, насколько важно знать, как располагать отклонения размеров функционально связанных поверхностей. Подробный анализ возможных схем расположения показал, что на контакт поверхностей прилегания влияют отклонения размеров Н, φ1 и φ2. Возможные варианты комбинаций положений сопрягаемых деталей равны числу значений комбинаций из ±Н, ±φ1, ±φ2. Аналитические исследования показали, что число возможных вариантов сочетаний достигает несколько сотен. Рассмотрим значения припусков под шабрение для схем прилегания, показанных на рисунке 27.

12

12

 

Рисунок 27 – Схема, характеризующая расположение направляющих токарного станка при условии φ1су = φ1ст; φ2су = φ2ст; Нсп = Н ± Тсп /2

 

В том случае, когда φсп=φст, а Нстсп, расположение плоскостей прилегания суппорта и станины будет иметь вид, который показан на рисунке 27б. В таком случае припуск на шабрение практически приближён к минимуму и равен погрешностям формы прилегаемых поверхностей. Процесс пришабривания таких поверхностей будет заключаться в выравнивании рельефа поверхностей с целью увеличения точек контакта, плоскостей прилегания до требуемых показателей.

Для случая, приведённого на рисунке 27б, можно записать следующие значения припусков под шабрение с поверхностей 1, 2 и 3:

          Z1 = ρ1 + Rz;             Z2 = ρ2 + Rz;        Z3 = ρ3 + Rz .                               (17)

Из рисунка  27в  видно, что шабрение необходимо начинать по плоскости Lсп от точки Б. Максимальные значения припусков под шабрение для случая на рисунке 27в будут равны

         Z1 = Т/2 + ρ1 + Rz;     Z2 = ρ2 + Rz;          Z3 = ρ3 + Rz .                            (18)

На рисунке 27г показан другой случай, когда размер Н принимает минимальное значение. В этом случае контакт поверхностей прилегания в торцевом сечении происходит в точках А, В и Д.

Из рисунка 27г следует, что, несмотря на равенство φсп=φст , оказывается необходимым шабрение поверхности V – образного паза суппорта. Оптимальным будет шабрение по плоскости 2 и 3. При этом происходит уменьшение угла отклонений по плоскостям 1, 2 и 3. Оказывается, что несмотря на контакт в трёх точках А, В и Д плоскостей 1, 2 и 3, шабрение необходимо начинать в точках В и Д и пришабривать до доведения положений поверхностей прилегания до случая, показанного на рисунке 27б.

При шабрении по плоскости 2 и 3 происходит поворот суппорта и одновременное его смещение в продольном направлении. Применение процесса шабрения как основного метода отделочной работы привело в станкостроительной отрасли к снижению требований к точности обработки. Допуски, лежащие в пределах от 0,1 мм для размера 0,5 мм до 0,212 мм для размера 21,289 мм, находятся в пределах 13 – 16 квалитетов точности.

Применение контрольных линеек даёт предпосылки к обеспечению снижения трудоёмкости пригоночных работ за счёт назначения и выдерживания отклонений размеров меньшими значениями.

Для определения стабильности показаний проведены статистические исследования величин отклонений в точках на заданном расстоянии в поперечном и продольном направлениях контрольной линейки.

При контроле отклонений с помощью контрольной линейки для угла 45º расстояние между точками измерений составляло 17 мм в поперечном и 152 мм в продольном направлении.

При контроле по линейке для угла 35º эти величины составляли соответственно 22 мм и 165 мм.

Определялись следующие параметры стабильности показаний при измерении отклонений с помощью контрольных линеек:

-     статистические данные отклонений индикатора часового типа в двух точках позиционирования на расстояниях 17 мм для угла 45º и 22 мм для угла 35º в поперечном направлении и в продольном направлении расстояния соответственно 152 мм и 165 мм;

-     статистические данные отклонений контрольной плоскости, характеризующие угловые отклонения в поперечном направлении и отклонение V–образной поверхности в продольном направлении на упомянутых выше расстояниях.

Измерение осуществлялись в цехе станкостроительного подразделения ПО «Навоийский машиностроительный завод» Навоийского горно-металлургического комбината. На рисунке 28 приведены фотографии контролируемой детали, контрольной линейки и мерителя – индикаторной стойки с индикатором часового типа с ценой деления 0,001  мм.

 

 

DSC00026

 

DSC00021

 

D:\Диссертация\Диссертация\Проведённый эксперимент\45\Новая папка\IMG_1805.jpg

 

IMG_1795

 

Рисунок 28 –  Контролируемая деталь, контрольная линейка и меритель

индикаторная стойка с индикатором часового типа

 

Индикаторная головка с ценой деления 0,001 мм была закреплена на магнитной стойке, установленной на шпинделе плоскошлифовального станка. Поперечное перемещение индикаторной стойки осуществлялось путём перемещения вручную шлифовальной бабки. Продольное перемещение осуществлялось движением стола станка. Были показаны преимущества предложенных схем обеспечения точности пригонки и в частности: либо путём выбора номинальных значений угловых и линейных размеров подгоняемых деталей, равных действительному линейному и угловому размеру поверхностей базовой детали, либо путём повышения точности на предварительной обработке сопрягаемых поверхностей.

Приведённые два способа позволяют существенно снизить трудоёмкость пригоночных работ вследствие того, что значительно уменьшаются припуски под отделочные операции. При больших объёмах слесарных работ, связанных с пришабриванием больших поверхностей направляющих каретки, было предложено два варианта сведения трудоёмкости пригоночных работ к минимальному значению.

 

 

В таблице 4 приведены результаты статистических исследований стабильности результатов измерений в цеховых условиях для описанных выше экспериментов для одной контрольной линейки.

 

Таблица 4–Результаты статистических исследований стабильности результатов измерений в цеховых условиях

№ п/п

Рассчитываемый параметр

Обозначение

параметра

Значение отклонений в мкм

в продольном направлении

L = 165 мм

в поперечном направлении

L = 22 мм

1

Поле рассеивания отклонений

ω

0,002

0,004

2

Среднее квадратическое откло-нение рассеивания отклонений

σ

0,0004

0,0005

3

Возможный допуск на размер линейки

Тр

0,0024

0,0030

4

Возможный допуск на размер плиты задней бабки

Тд

0,005

0,009

5

Возможный квалитет точности на размеры плиты задней бабки

кв.точ.

3÷4 кв.

4÷5 кв.

 

Первый вариант. Повышение точности размеров предварительной обработки подгоняемой детали при назначении в качестве их номинальных значений действительных значений базовой детали.

Для осуществления способа были изготовлены специальные шаблоны. Шаблон №1 (рисунок 29) предназначен для копирования V–образной поверхности направляющей станины токарного станка НТ-250И.

 Шаблон №2 (рисунок 30) предназначен для контроля V – образного паза суппорта.

Сырым

 

Рисунок 29 -  Шаблон №1 для копирования V-образной поверхности направляющей станины

2

 

Рисунок 30 - Шаблон №2 для контроля V-образного

 паза суппорта

 

На рисунке 31 показаны фотографии шаблонов.

 

H:\img246.jpg

а)- шаблон №1 для копирования

V-образной поверхности направляющей станины

img247

   б)- шаблон №2 для контроля

V-образного паза суппорта

Рисунок 31– Шаблоны

Второй вариант. На плоскостях и на V–образной поверхности предусмотреть специальные пазы, куда наносится антифрикционный эпоксидный компаунд. После нанесения эпоксидного компаунда в пазы каретки она накладывается на направляющие станины под некоторым грузом и сохраняется до его полного затвердения. Второй вариант снижения трудоёмкости работ внедрялся в последние годы в чертежах и в технологическом процессе станкостроительного подразделения ПО НМЗ.

Второй вариант пригонки можно использовать в случаях, когда пришабриваемые поверхности весьма значительные и отделочная обработка их трудоёмкая. Для малых поверхностей прилегания, таких как поверхности прилегания плиты задней бабки, а также корпуса задней бабки и плиты, применение второго варианта нецелесообразно. Для существенного снижения трудоёмкости пригоночных работ для таких деталей необходимо воспользоваться первым вариантом. Расчёты показали, что при изготовлении V– образного паза и плоскости основания плиты задней бабки токарного станка НТ–250И с отклонениями, допускаемыми равными тем, которые приведены в таблице 3, величины снимаемых припусков можно уменьшить в 5–6 раз. Применение описанных выше способов снижения трудоёмкости пригоночных работ, естественно, требует использования рабочих, наладчиков, операторов и других высоких квалификаций.

 

Заключение

1.   Установлено, что наиболее актуальным является проблема сборки направляющих металлорежущих станков, состоящих из сочетания V–образных и плоских направляющих. Призматические V–образные поверхности призм, станин, суппортов и других деталей изготавливаются по весьма высоким технологическим требованиям. Так, волнистость поверхности должна лежать в пределах Wz=1,25÷4 мкм, Wp=0,5÷1 мкм, а допуск плоскостности TFE=1,25÷5 мкм. Эти требования могут быть обеспечены только отделочными видами обработки, такими как тонкое строгание, тонкое фрезерование, шлифование торцом круга, шабрением и притиркой, а также разработкой новых технологий.

2.   Размерный анализ ФСП токарных станков типа 1К62, например станины и суппорта, показал, что:

-     линейные размеры по высоте призмы суппорта проставляются между двумя плоскостями, а угловые – от оси призмы, перпендикулярной к плоскости прилегания, между образующей цилиндра контрольной оправки и плоскостью прилегания конструктивно не оформлены на чертеже детали, что не позволяет измерить их числовые значения.

3.   Разработаны и предложены контрольные линейки для измерения углов боковых поверхностей V – образных направляющих, обеспечивающие точность измерений в пределах от 5'' до 10'', что значительно превышает точность существующих малопроизводительных универсальных средств измерений и расширяет возможности измерения угловых и линейных размеров, а также определения отклонений при изготовлении и контроле функционально связанных поверхностей металлорежущих станков.

4.   Разработано и предложено устройство для контроля величины угла наклона боковой поверхности направляющей призмы станины станков, обеспечивающее контроль угла наклона с повышенной точностью в пределах от 2'' до 5''.

5.   Установлено, что применение способа контроля углов V–образной поверхности направляющих станков позволяет:

-     повысить точность измерения и достичь определения угловых величин V – образных поверхностей направляющих металлорежущих станков с точностью до нескольких секунд;

-     стабилизировать величину припусков под чистовую обработку за счёт уменьшения допуска на угол V–образной поверхности;

-     снизить трудоёмкость чистовых видов обработки за счёт уменьшения величин припусков под чистовую обработку.

6.   Разработаны способы чистовой ТФО и ТФВ ФСП и конструкции инструментов для их реализации. Установлено, что режимы резания и геометрия инструмента весьма существенно влияют на качество обработанной поверхности, так, например:

-     для получения качественной поверхности необходимо уменьшить подачу и увеличить частоту вращения инструмента;

-     увеличение диаметра диска трения положительно влияет на качество поверхности резания, выраженное через показатели Ra  и Hv..

7. Для обеспечения необходимых качества и твердости поверхности направляющих станков была разработана автоматическая система – стабилизация подачи инструмента при ТФО, представляющая собой гидропривод с обратной гидравлической связью. Проведенные исследования показали, что система обладает следующими динамическими качествами: отклонение от установленного значения подачи составило в пределах 2%, длительность переходного процесса – 0,01с и привод подачи работает устойчиво при любых возмущающих воздействиях.

8. Результаты работы были внедрены в станкостроительном производстве ПО «Навоийский машиностроительный завод» (г. Навои, Узбекистан):

-     способ повышения качества и снижения трудоемкости сборочно-отделочной операции сборки ФСП направляющих суппорта и станины токарного станка НТ-250И (2009г.);

-     методика измерения углов призмы направляющей с помощью контрольных линеек конструкций Карагандинского государственного технического университета (2009г.).

Кроме того, были переданы техническая документация и руководящие материалы разработок:

-     способ измерения углов V–образной поверхности направляющих каретки и плиты задней бабки токарных станков модели 1М63 и 1К62 - в ремонтное производство Завода по ремонту горно-транспортного оборудования «АрселорМиттал Темиртау» (гараганда, 2009г.);

-     способ термофрикционного выглаживания функционально связанных поверхностей направляющих металлорежущих станков - в станкостроительное производство ПО НМЗ (г. Навои, 2009г.);

-     способ формирования поверхности призматического паза суппорта по форме призматической направляющей поверхности станины токарного станка - в ремонтно-сборочное производство Шахтинского завода нестандартизирован-ного оборудования и малой механизации УД АО «АрселорМиттал Темиртау» (гахтинск, 2009г.).

 

Основные положения и результаты диссертации опубликованы

в следующих работах:

 

1.   Кушназаров И.К., Мусаев Ф.Ф., Хамидов Г.С., Шеров К.Т. Влияние теплового состояния в процессе термофрикционной отрезки на структуру металла и деформацию // Материалы научно-теоретической и технической конференции «ИСТИКЛОЛ-4».- Навои: Изд-во ОКМП, 1995 .- С.135-136.

2.   Кушназаров И.К., Мусаев Ф.Ф., Шеров К.Т. Физико-химические свойства материала в граничных слоях при трении скольжения в тяжёлых термодинамических условиях // там же - С.136-137.

3.   Шеров К.Т. Гипотеза резания дисковыми пилами трения // Материалы научно-теоретической и технической конференции «ИСТИКЛОЛ-5». Горное дело, металлургия и машиностроение. Часть 1.- Навои: Изд-во ОКМП, 1996.-С.78-79.

4.   Кушназаров И.К., Шеров К.Т. Исследование способа термофрикционной обработки на малых скоростях // Сборник научных трудов докторантов, аспирантов, соискателей и научных сотрудников «Исследования научно-технических достижений  высшей школы».-Ташкент: Изд-во ТашГТУ, 1997.-С.37-38.

5.   Шеров К.Т., Кушназаров И.К. Управление качеством отрезаемой поверхности  при отрезке с высокочастотным охлаждением // Истеъдод.- Ташкент: Изд-во ТашГУ, 1999.- №3(13). - С.20-22.

6.   Кушназаров И.К., Шеров К.Т., Мардонов Б.Т. Новый способ формирования качества обработанной поверхности // Доклады Академии наук Республики Узбекистан.-Ташкент: Изд-во «Фан» РУз, 2001.-№6-7.- С.31-34.

7.   Кушназаров И.К., Шеров К.Т., Мардонов Б.Т. Управление средней температурой в контакте при термофрикционной отрезке с высокочастотным охлаждением // «Ізденіс-Поиск». Серия естественных и технических наук.-Алматы: МОН РК, 2001.- № 4,5.- С.239-243.

8.   Шеров К.Т., Мардонов Б.Т., Махмудов Л.Н., Алтынбаев Р.Р., Саидов О.Б. Исследование теплового режима в зоне нагрева при термофрикционной отрезке с высокочастотным охлаждением // Межвузовский сборник  научных трудов. «Актуальные вопросы в области технических, социально-экономических и гуманитарных наук». Выпуск 3.-Ташкент: Изд-во ТашГТУ, 2002.- С.12-17.

9.    Кушназаров И.К., Шеров К.Т., Мардонов Б.Т. Исследование износа инструмента при многолезвийном ротационном точении // Вестник Евразийского национального университета им. Л.Н. Гумилева.- Астана: Изд-во ЕНУ, 2002.- № 1-2.- С.199-202.

10.   Шеров К.Т. Интенсификация процесса механической обработки труднообрабатываемых материалов // Материалы республиканской научно-технической конференции “ICTIQLOL” (с международным участием). «Современная техника и технология горно-металлургической отрасли и пути их развития». –Навои: Изд-во НавГГИ, 2004.- С.146.

11.   Кушназаров И.К., Шеров К.Т., Алтынбаев Р.Р. Исследование способа ротационной обработки плоскости // Труды второй международной научно-технической конференции «Высокие технологии и развитие высшего технического образования в ХХI веке».-Ташкент: Изд-во ТашГТУ, 2004.- С.347.

12.   Аликулов Д.Е., Шеров К.Т., Ань В.Ф. Пути снижения трудоемкости в станкостроительном производстве // Материалы республиканской научно-технической конференции “ICTIQLOL” (с международным участием). «Современная техника и технология горно-металлургической отрасли и пути их развития». –Навои: Изд-во НавГГИ, 2004.- С.160.

13.   Аликулов Д.Е., Шеров К.Т., Девликамов З.Р. Методика обеспечения прилегания V-образных направляющих поверхностей в станкостроении // Материалы четвертой международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр».- Москва – Навои: Изд-во РУДН, 2005. - С.401-402.

14.   Шеров К.Т. Цилиндрическое ротационное фрезерование плоскостей // «Ізденіс-Поиск». Серия естественных и технических наук.-Алматы: МОН РК, 2005.- № 3.- С.284-286.

15.   Шеров К.Т. Механическая обработка V-образных поверхностей прилегания и трения // Материалы международной научно-практической конференции «Инфотекстиль–2005» «Внедрение информационно-коммуникационных технологий в текстильную и легкую промышленность». Часть II.-Ташкент: Изд-во ТашИТиЛП, 2005.- С.357-360.

16.   Кушназаров И.К., Шеров К.Т., Мардонов Б.Т., Алтынбаев Р.Р. Формирование микропрофиля обработанной поверхности при многолезвийном ротационном точении // Материалы научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении и автомобилестроении» (в рамках научно-технического форума с международным участием «Высокие технологии - 2005»).-Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2005.- С.20-22.

17.   Шеров К.Т. Обработка прерывистых поверхностей самовращающимся резцом // Там же. - С.85.

18.   Шеров К.Т. Фрезерование наклонных плоскостей и пазов винтовыми ротационными фрезами // Сборник статей IX Международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении».-Пенза: Изд-во ПДЗ, 2005.- С.102.

19.    Шеров К.Т.  Охлаждение режущего диска при фрикционной отрезке // Проблемы механики.-Ташкент: Изд-во «Фан» АН РУз, 2005.- №3.- С.87-90.

20.   Аликулов Д.Е., Шеров К.Т. Обработка направляющих станин и назначение допусков // Материалы Республиканской научно-технической конференции «ISTIQLOL» (с международным участием) «Современная техника и технология горно-металлургической отрасли и пути их развития».- Навои: Изд-во НавГГИ, 2006. - С. 282-285.

21.   Кушназаров И.К., Шеров К.Т., Алтынбаев Р.Р. Технология термофрикционного фрезерования с высокочастотным охлаждением // Високі технологіï  в машинобудуванні: Збірник наукових праць НТУ «ХПІ».- Харків, 2007.-Вип.2(15).- С.134-139.

22.   Шеров К.Т. Тұғыр бағыттауыштарының V-тәрізді беттерін құрастырудың жаңа технологиясы // Труды международной научно-практической конференции  «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана».-Караганда: Изд-во  КарГТУ,  2007. - С.432-433.

23.   Аликулов Д.Е., Шеров К.Т. Управление значениями припусков, снимаемых с поверхностей направляющих суппорта токарного станка НТ-250И  //  Труды университета.- Караганда: Изд-во КарГТУ, 2008.- №1(30).- С.33-34.

24.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е. К вопросу определения размеров и шероховатости V-образных направляющих деталей задней бабки токарного станка НТ-250И // Материалы 6-й международной научно-технической конференции «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности».- Брянск: Изд-во БГТУ, 2008.- С.449-450.

25.         Аликулов Д.Е., Шеров К.Т. К вопросу о вариантах расположения поверхностей прилегания суппорта и станины токарного станка НТ-250И // Труды международной научной конференции «Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан - 2030». Вып.2. – Караганда: Изд-во КарГТУ, 2008.- С.188-190.

26.   Аликулов Д.Е., Шеров К.Т.,  Шеров А.К. Пути уменьшения предельных значений припусков, снимаемых с поверхностей направляющих суппорта токарного станка НТ-250И // Вестник Ташкентского государственного технического университета .-Ташкент: Изд-во ТашГТУ, 2008.- №1.- С.47-49.

27.   Шеров К.Т. Выбор оптимальной схемы расположения предельных отклонений размеров функционально связанных плоскостей прилегания // Труды университета.- Караганда: Изд-во КарГТУ,2008.- №2(31).- С.27-29.

28.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е. О назначении размеров и отклонений функционально связанных поверхностей направляющих станин и суппорта металлорежущих станков // Вестник Казахского национального технического университета.-Алматы: Изд-во КазНТУ, 2008.-№4(67).- С.78-80.

29.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е. Оптимальная схема расположения поверхностей прилегания суппорта и станины токарного станка НТ-250И // Материалы международной научно-технической конференции «ISTIQLOL» «Современная техника и технология горно-металлургической отрасли и пути их развития» (посвящается 50-летию Навоийского горно-металлургического комбината).-Навои: Изд-во Navoiy-Gold-Servis, 2008.- С.185-186.

30.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е. Косвенный метод определения положения скрытой базы V–образного паза направляющих суппорт-станина // Труды международной научно-практической  конференции «Инновационная роль науки в подготовке современных технических кадров», посвященной светлой памяти Героя Социалистического Труда, академика А.С.Сагинова и 55-летию Университета. Вып. 1, часть 2.- Караганда: Изд-во КарГТУ, 2008.- С.359-361.

31.   Шеров К.Т. Контроль точности углов V–образных пазов направляющих суппорт-станина токарного станка НТ-250И // Труды университета – Караганда: Изд-во КарГТУ, 2009.- №1(34).- С.9-10.

32.   Шеров К.Т. Оптимальное расположение предельных отклонений размеров поверхностей прилегания // Новости науки Казахстана.- Алматы : Изд-во НЦ НТИ, 2009.- Выпуск 1 (100).- С.53-57.

33.   Шеров К.Т. Металл кесуші білдектердің бағыттауыштар көмегімен қосылатын тетіктерін құрастыру әдістері  // Вестник Национальной инженерной академии Республики Казахстан.- Алматы : Изд-во НацИА, 2009. -№1 (31). - С.49-52.

34.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е. Новая система измерения размеров между функционально связанными плоскостями направляющих прямолинейного движения // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М.Тынышпаева.- Алматы: Изд-во КазАТК, 2009.- №1 (56).- С.91-94.

35.   Шеров К.Т. Анализ способов и методов термофрикционной обработки // Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С.Сейфуллина.-Астана: Изд-во КазАУ, 2009.- №1 (52).- С.466-471.

36.   Шеров К.Т.,  Аликулов Д.Е., Кушназаров И.К. Упрочнение поверхности ТФО с импульсным охлаждением // Инноватика-2009г.: Труды международной конференции.-Ульяновск: Изд-во УлГУ, 2009.- С.135-136.

37.   Шеров К.Т. Измерение действительного значения величины угла между лысками линейки для контроля V–образных поверхностей направляющих станков  // Там же.- С.137-138.

38.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е., Кушназаров И.К. Управление средней температурой в контакте при термофрикционном выглаживании плоскости с импульсным охлаждением // Инновационные технологии и экономика в машиностроении: Труды VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием.-Юрга: Изд-во ТПУ, 2009.- С.129-131.

39.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е. Білдектердің функционалдық өзара байланысты беттерінің тозуғатөзімділігін арттырудың термофрикциялық беріктендіру-тегістеу әдісі  // Труды международной научной конференции «Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан - 2030».- Караганда: Изд-во КарГТУ, 2009.- С.282-284.

40.   Шеров К.Т. Расчёт параметров контрольной линейки для измерения углов V–образных поверхностей // Вестник Национальной инженерной академии Республики Казахстан. – Алматы: Изд-во НацИА, 2009.-№2 (32).- С.83-86.

41.   Шеров К.Т. Исследование повышения качества ФСП и снижения трудоемкости пригоночных работ  // Труды университета. – Караганда: Изд-во КарГТУ, 2009.- №3(36)- С.23-25.

42.   Шеров К.Т. Металкесуші білдектердің функционалдық байланысты беттерінің орналасу дәлдігін метрологиялық қамтамасыз ету. // Там же.- С.32-33.

43.   Шеров К.Т  Определение  параметров призматической  поверхности деталей металлорежущих станков // Научная жизнь.-Москва: Изд-во ООО «АПЕКС-94», 2009.-№5.- С.21-26.

44.   Шеров К.Т., Бузауова Т.М., Имашева К.И. Исследование способа термофрикционного выглаживания функционально связанных поверхностей // Материалы международной научно-теоретической конференции «III Торайгыровские чтения».-Павлодар:Изд-во ПГУ, 2009.- С.475-482.

45.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е., Быкова Н.А., Имашева К.И. Расчет погрешности расположения функционально связанных поверхностей // Молодой ученый.-Чита: Изд-во ООО «Формат», 2009.-№11.- С.46-50.

46.   Шеров К.Т., Бузауова Т.М., Гурба Г.Р. Жазықтықтарды термофрикциялық өңдеу және үйкеліс дискілерінің конструкциясы // Материалы международной научно-практической конференции  «Актуальные проблемы горно-металлургического комплекса Казахстана» (Сагиновские чтения №1). Часть 2.- Караганда: Изд-во КарГТУ, 2009.- С.134-135.

47.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е. Контрольная линейка. // Заключение о выдаче инновационного патента РК на изобретение от 06.11.2009г. по заявке 2009/0177.1.

48.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е. Устройство для контроля угла наклона боковой  плоскости призматической направляющей станины токарного станка к плоскости направляющих станка // Заключение о выдаче инновационного патента РК на изобретение от 30.11.2009г. по заявке  2009/0578.1.

49.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е. Способ контроля углов V–образного профиля направляющих станков // Заключение о выдаче инновационного патента РК на изобретение 18.01.2010г. по заявке  2008/1392.1.

50.   Шеров К.Т., Аликулов Д.Е. Способ термофрикционной обработки плоскости и конструкция диска трения // Заявление о выдаче инновационного патента РК на изобретение от 09.06.2009г.

 

 

 

 

 

 

ШЕРОВ КӘРІБЕК ТАҒАЙҰЛЫ

 

Металл кесуші білдектер бағыттауыштарының функционалдық байланысты беттерін өңдеу дәлдігін және сапасын технологиялық қамтамасыз ету

 

05.03.01 – «Механикалық, физика-техникалық өңдеу технологиялары мен жабдықтары» мамандығы бойынша техника ғылымдары докторы ғылыми дәрежесін ізденуге

ТҮЙІН

 

«Қазақстан – 2030» бағдарламасында мемлекетті идустрияландырудың стратегиялық бағыттары, оның ішінде машинажасау өнеркәсібінің де стратегиялық бағыттары қарастырылған.  Әлемдік практикада детальдар мен қосылыстардың функционалдық байланысқан беттерін (ФББ) өңдеу және құрастыру процестерінің еңбексыйымдылығын төмендетуге арналған әдістемелерді, технологиялық процесстерді, құралдарды, өлшеуіштерді жаратуға көп назар аударылып келеді. Металл кесуші білдектердің ФББ болып тұғыр мен суппорт бағыттауыштары табылады. Білдектің V – тәріздес және тегіс бағыттауыштары арасында байқалатын құбылыстар механикалық өңдеу дәлдігіне, білдек тораптарының дірілге төзімділігіне және өңделу бетінің дәлдігіне елеулі әсер етеді. Қазіргі машинажасау өнеркәсібінде ФББ дәлдігі мен сапасын қамтамасыз ету мәселесі өзекті болып отыр. Сондай-ақ, соңғы аяқтаушы слесарлық операциялардағы ауқымды қол еңбегі проблемалық болып табылады.

Осы жұмыс V-тәріздес және тегіс түйісуші беттердің дәлдігі мен сапасын қамтамасыз ету проблемасын, металл кесуші білдектерінде шығын көлемін барынша азайтуға мүмкіндік беретін, экологиялық таза және едәуір өнімді болған жаңа технологиялық қамсыздандыру негізінде қамтамасыз ету мәселесіне арналған.

Жұмыстың мақсаты құрастыру-әрлеу жұмыстарының еңбексыйымдылығын кемітуді, өңдеу дәлдігі мен сапасын арттыруды қамтамасыз ететін білдектердің ФББ геометриялық параметрлерін өлшеу әдістерін және жаңа өңдеу технологияларын  жобалау болып табылады. 

Зерттеудің негізгі міндеттері:

- функционалдық байланысқан беттер мен өлшемдерге ие болған детальдардың құрылымын үйрену;

-металл кесуші білдектер детальдарының ФББ механикалық өңдеу және құрастыру-әрлеу операцияларында дәлдік пен сапаны қамтамасыз ететін қазіргі метрологиялық және технологиялық әдістерді талдау;

- құрастыру-әрлеу операциясын орындау сатысында ФББ орналасу дәлдігін зерттеу арқылы олардың орналасуының оңтайлы вариантын анықтау;

- ФББ өлшемдерін қоюдың және өлшеудің жаңа жүйесін жарату;

- ФББ өңдеудің жаңа әдістерін және бақылау құралдарын жобалау.

 

Қорғауға шығарылатын ғылыми тұжырымдар:

- бақыланатын ФББ жазықтықтары өлшемдері ауытқуларының орналасуы ФББ жанасушы жазықтықтарының орналасуына елеулі әсерін тигізетіні, сондай-ақ алынатын әдіптің мәні қосылыстар өлшемдерінің шекті ауытқуларының орналасуына тәуелді түрде елеулі өзгеретіні және оның қыру процесінің еңбексыйымдылығының едәуір өзгеруіне алып келетінін дәлелдеу;

- қабысушы деталдың ФББ өлшенген мәндерінің негізінде ФББ өлшемдерінің нақтылы мәндерін белгілеу арқылы алынатын әдіпті 3 еседен аса азайтуға болатындығы;

- призма параметрлерін дәл анықтау формулалары;

- ФББ сызықтық және бұрыштық өлшемдерінің мәндерін өлшеу және бақылау, сондай-ақ ФББ өлшемдік байланыстарымен түйісу нормаларын анықтаудың жаңа жүйесі;

- ФББ термофрикциялық өңдеудің жаңа әдістері.

Жұмыстың ғылыми жаңалығы:

білдектер бағыттауыштарының функционалдық байланысты беттерін өңдеу дәлдігін технологиялық қамтамасыз етудің жаңа концепциясы жаратылған болып ол төмендегілерді қамтиды:

- жұмыс тәртібі автоматтық реттелетін ФББ термофрикциялық өңдеудің жаңа әдісі жобаланған;

- ФББ сызықтық пен бұрыштық өлшемдердің мәндерін өлшеу және бақылау сондай-ақ ФББ өлшемдік байланыстарымен түйісу нормаларын анықтаудың жаңа жүйесі жаратылған;

- алынатын әдіптің мәні қосылыстар өлшемдерінің шекті ауытқуларының орналасуына тәуелді түрде елеулі өзгеретіні және оның қыру процесінің еңбексыйымдылығының едәуір өзгеруіне алып келетіні анықталған;

- технологиялық кесуші және өлшеуші құралдар кешенін жобалау және даярлау.

Жұмыстың практикалық мәні: металл кесуші білдектер деталдарының  ФББ сызықтық және бұрыштық өлшемдерінің мәндерін өлшеу және өлшемдік байланыстар мен түйісу нормаларын анықтау әдістемесі  жаратылған, токарлық білдегі призматикалық бағыттауышы жазықтығының еңкіштік бұрышын тұғыр бағыттауышы жазықтығына қатысты бақылау әдісі және бақылау құрылғысының конструкциясы. Білдектер бағыттауыштары V-тәрізді ойықтарының бұрыштарын өлшеудің жаңа әдістемесі және арнайы бақылаушы сызғыштар, сондай-ақ,  ФББ құрастырудың құрастыру-әрлеу операциясының сапасын арттыру және еңбексыйымдылығын төмендетудің термофрикциялық әдісі өндіріске енгізілген.

 

 

 

 

 

 

 

SHEROV KARIBEK TAGAEVICH

 

Technological maintenance of accuracy and quality of processing of functionally connected surfaces of directing metal-cutting machine tools

 

05.03.01 - «Technologies and the equipment mechanical and

Physics-technical processing »

SUMMARY

 

In the program «Kazakhstan - 2030» the strategic direction on country industrialisation, in particular, in a machine engineering industry is provided. In world practice the increasing attention is given to creation of techniques, technological processes, tools, measuring instruments, etc. which would lead to decrease in labour input of processing and assemblage of functionally connected surfaces (FCS) of details and connections. Such surfaces at metal-cutting machine tools are directing beds and a support. The phenomena shown in joints V - figurative and flat directing machine tools essentially influence accuracy of machining on chatter stability knots of machine tools and quality of processed surfaces of details. In this connection the decision of a problem of maintenance of accuracy and quality of functionally connected surfaces are actual. The big manual skills on finishing metalwork operations are problem.

V – figurative and flat contacting surfaces on the basis of new technological maintenance of processing on metal-cutting machine tools providing the minimum expenses, ecologically purer and more productive the present work is devoted the decision of a problem of maintenance of accuracy and quality of a surface.

The work purpose is working out of new technologies of processing and ways of measurement of geometrical parametres of functionally connected surfaces of machine tools labour inputs of assembly-finishing works, increase of accuracy and quality of processing.

The primary goals of research:

-Studying of designs of details with functionally connected surfaces and the sizes;

-The-analysis of existing technological and metrological methods of maintenance of accuracy and quality of processing and FCS assembly-finishing operations of details of metal-cutting machine tools;

-Carrying out of research of accuracy of FCS arrangement of details of metal-cutting machine tools at a stage of assembly-finishing operation for definition of a rational variant of their arrangement;

-Creation of new system of measurement and putting down of the FCS sizes;

-Working out of new ways of FCS processing and control devices.

The scientific positions which are taken out on protection:

- The proof, that a deviation of the sizes of FCS controllable planes of details of metal-cutting machine tools make essential impact on fitting planes, and also, that the size of a removed allowance essentially varies depending on an arrangement of maximum deviations of the sizes and influences labour input of scraping process;

- Appointment of rating values of the FCS sizes on the basis of their measured values of interfaced details results to decrease in a removed allowance on processing more than in 3 times;

- Formulas for exact definition of parametres of a prism;

- New system of measurement and the control of values of the linear both angular FCS sizes and definitions of dimensional communications and FCS norms of contact;

- New ways of FCS thermofrictional processing.

Scientific novelty of work consists:

In creation of the new concept of technological maintenance of quality of  functionally connected surfaces processing of directing machine tools including:

- Working out of a new way of FCS thermofrictional processing with automatic regulations by modes of its works;

- New system of measurement and the control of the linear and angular sizes, establishments of dimensional communications and FCS norms of contact;

- In an establishment of communication of size of a removed allowance depending on an arrangement of maximum deviations of the sizes of connections that gives the chance to lower labour input of technological process;

- Working out and manufacturing of a complex of the technological tool and gauges.

    Practical value of work consists in: to working out of a technique of measurement of values of the linear and angular sizes and definitions of dimensional communications and FCS norms of contacts of details of metal-cutting machine tools, a way of the control of a corner of an inclination of a plane prismatik a directing bed of a lathe directing concerning a plane and a design a control unit. It is introduced in manufacture a new technique of measurement of corners of V-shaped slots of directing machine tools and special control rulers. It is introduced in manufacture a thermofrictional way of improvement of quality and decrease in labour input of assembly-finishing operation of FCS assemblage.

 

 

 

 

 

 

 

Вы 21903256-й посетитель.
Powered by Drupal
Copyright © KazNRTU, 2007-2016