STEROWANIE UKŁADEM DYNAMICZNYM OBRÓBKI CZĘŚCI OSIOWOSYMETRYCZNYCH O MAŁEJ SZTYWNOŚCI

Transkrypt

1 POSĘP NAUKI I ECHNIKI NR 0 0 Oleg Draczew Antoni Świć Wiktor aranenko SEROWANIE UKŁADEM DNAMICNM OBRÓBKI CĘŚCI OSIOWOSMERCNCH O MAŁEJ SWNOŚCI Strezczenie. Uzaadniono i prawdzono dotrojenie układu dynamicznego umożliwiające zwiękzenie dokładności i wydajności obróbki. Analizowany jet układ terowania automatycznego proceami dynamicznymi układu technologicznego z obwodem (konturem dodatkowym. Słowa kluczowe: terowanie układ dynamiczny obróbka część o małej ztywności WSĘP więkzenie dokładności obróbki wałów o małej ztywności nie jet możliwe bez terowania proceami obróbki toczeniem. Na charakterytyki dynamiczne proceu obróbki wpływają różnorodne zmienne w czaie czynniki technologiczne. Należy więc zagwarantować tałość charakterytyk dynamicznych proceu krawania drogą terowania drganiami układu technologicznego. Procey dynamiczne układu prężytego obrabiarki uwarunkowane ą oddziaływaniami iłowymi na układ w proceie krawania. MODEL MAEMACN UKŁADU DNAMICNEO OBRÓBKI CĘŚCI Równania opiujące zachowanie układu z uwzględnieniem opóźnienia iły od przemiezczeń oraz przemiezczeń podukładu technologicznego (narzędzia lub półfabrykatu w płazczyźnie krawania tycznej do powierzchni obrabianej mają potać [ 3 4]: Pańtwowy Uniwerytet echniczny w ogliatti Roja Intytut echnologicznych Sytemów Informacyjnych Politechnika Lubelka. 85

2 POSĘP NAUKI I ECHNIKI NR 0 0 y y y g y 3 z 4 z z g ' m y n f h z ( m y n f h z f KК z gdzie: h h -wpółczynniki tłumienia względem oi z i у drgań tycznych odpowiednio dla tycznej i promieniowej kładowej iły krawania; - opóźnienia tałe kładowych iły krawania powodowane zmianą parametrów przekroju wartwy; Т Т - tała czaowa inercyjna oraz tała czaowa tłumienia obwodów normalnego i tycznego; у z - przemiezczenia względem odpowiednich oi; m n m n -wpółczynniki wzmocnienia proceu krawania odnośnie przyrotu zerokości i grubości wartwy krawanej odpowiednio dla kładowych iły krawania i ; K K -wpółczynnik przekztałcenia przemiezczeń tycznych we wzdłużne; f - zmiana grubości wartwy krawanej; g - podatności obwodów normalnego i tycznego. g Wartości wpółczynników do obliczeń iły krawania przyjęto z literatury [ 5 7]. Do określenia tałych opóźnienia iły krawania powodowanego zmianą grubości wartwy krawanej długość drogi krawania w przypadku kładowej tycznej przyjęto równą 0 mm a kładowej normalnej 05 mm. Stała opóźnienia kładowej iły krawania dla różnych materiałów półfabrykatu jet mniejza od do 5 razy od [ 7]. W przypadku elementów układu technologicznego o dodatkowym topniu wobody zakłócenie odkztałceń początkowo ma miejce w płazczyźnie tycznej do powierzchni krawania a natępnie w normalnej. Wpływ przemiezczenia na dokładność w kierunku tycznej iły krawania jet o rząd mniejzy niż w kierunku promieniowej. enerowanie drgań w kierunku promieniowym przyja redytrybucji energii zakłóceń i jej rozprazaniu przy drganiach. Dlatego przy określaniu ił krawania należy uwzględniać tłumienie chociaż drgania przy krawaniu generowane ą w zakreie od 50 do 500 Hz. 86

3 POSĘP NAUKI I ECHNIKI NR 0 0 Do obliczeń tałych czaowych układu technologicznego zatoowano dane ekperymentalne (wpółczynniki tłumienia ztywności maa zredukowana uzykane przy pomiarze drgań wobodnych ganących. Sztywność układu dynamicznego w kierunku tycznym przy wprowadzeniu przekztałtnika zmniejzyła ię od do 4 razy. układu równań ( otrzymano tranmitancje układu dynamicznego: ( g y y ( 4 3 g z 3( m y 4( n f 5 ( h z 6( m y 7( n f 8 ( h z K K z f ( 9 gdzie operator Laplace a. W oparciu o tranmitancje operatorowe opracowano chemat trukturalny układu dynamicznego z obwodem tycznym (ry.. Ry.. Schemat trukturalny układu dynamicznego z obwodem tycznym ig.. he block diagram of dynamic ytem with contiguou circuit 87

4 POSĘP NAUKI I ECHNIKI NR 0 0 Procey przejściowe i amplitudowa charakterytyka fazowoczętotliwościowa (ACHC otwartego układu dynamicznego ze tycznym obwodem i bez przedtawione ą na ry.. а b Ry.. Procey przejściowe (а i ACHC (b układów dynamicznych bez obwodu tycznego ( i z obwodem tycznym ( _ ig.. ranitory procee (а and Attenuation Diagram of ranient-requency Repone (b without ( and with the contiguou circuit ( _ Wprowadzenie dodatkowego topnia wobody prowadzi do zwiękzenia ztywności tatycznej i dynamicznej w kierunku promieniowym a także zmniejzenia czau niezbędnego do zanikania proceów przejściowych w układzie technologicznym przy działaniu zakłóceń. Dane ekperymentalne otrzymane przy toczeniu oraz roztaczaniu części o małej ztywności pokazały że wprowadzenie obwodu tycznego zwiękza dokładność obróbki i zmniejza chropowatość powierzchni. Przy toczeniu zatoowano urządzenia do generowania drgań zarówno w podukładach kztałtowania części półfabrykat- podpory jak i nóż- uport. 88

5 POSĘP NAUKI I ECHNIKI NR 0 0 We wzytkich przypadkach oberwowano zwiękzenie dokładności wymiarów lecz zczególnie należy odnotować znaczące zmniejzenie błędów położenia i kztałtu obrobionej powierzchni. Mikrozary powierzchni był przy tym nierównomierny w zakreie długości części z powodu zmiennych warunków obróbki. Jednak w odróżnieniu od obróbki w takich amych warunkach przy zatoowaniu tandardowego wypoażenia powierzchnia nie ma wklęłości. Do generowania drgań w podukładzie półfabrykat - podpory przy toczeniu zatoowano przemiennik falowodowy jako wiążący element między półfabrykatem i uchwytem. Przemiennik falowodowy wykonany jet w potaci pręta z przelotowym rowkiem śrubowym do wytworzenia drgań komplekowych. W podukładzie nóż-uport zatoowano nóż z rowkami klinowymi w które wtawiono kliny z możliwością regulowania iły ich zaciku. Do roztaczania również zatoowano przemiennik falowodowy umiezczony w koniku wypełniający ponadto funkcje wytaczadła dla mocowania głowic wytaczarkich. UKŁAD SEROWANIA SABILIACJI PARAMERÓW PROCESU OBRÓKI WIBRACJNEJ Opracowano układ terowania do tabilizacji parametrów proceu obróbki wibracyjnej wykorzytujący prężyty przemiennik falowodowy generujący różne drgania (ry. 3. Ry. 3. Układ technologiczny z przemiennikiem falowodowym ig. 3. echnological ytem with the inverter Оbróbka jet wykonywana w natępujący poób. Półfabrykat utawiany jet w przyrządzie z elementem prężytym 3 mającym rowki śrubowe 4. Półfabrykat wprawiany jet w ruch obrotowy D v a narzędzie 5 realizuje ruch pouwowy D f wzdłuż półfabrykatu. Przy wcinaniu ię narzędzia 5 w półfabrykat ma miejce jego kręcania oraz odkztałcenie wzdłużne. W wyniku okreowych proceów relakacyjnych związanych z podziałem wiórów w trefie ich powtawania w elemencie prężytym 3 od półfabrykatu 89

6 POSĘP NAUKI I ECHNIKI NR 0 0 podpartego kłem oadzonym na prężynie 7 generowane ą komplekowe drgania krętne-wzdłużne А wz. Ry. 4. Schemat układu automatycznego terowania proceem toczenia ig. 4. he diagram of automated control ytem of turning Obwód terowania (ry. 4 zawiera czujniki i emiji wibroakutycznej tycznej i wzdłużnej (EWA które przez wzmacniacze 3 i 4 przetworniki 5 i 6 ą połączone z umatorami 7 i 8 do których podłączone ą zadajniki wzdłużnej i tycznej kładowych wibracji 9 i 0. Obwody poprzez przetworniki i podłączone ą do przełącznika 3 połączonego z napędami pouwów 4 prędkości 5 i napędem 6 naciągu cięgna 7 elementu prężytego 8. W trakcie obróbki wibracyjnej prowadzona jet diagnotyka proceu krawania - wykonywany jet pomiar EWA w kierunkach oiowym i tycznym co umożliwia określenie amplitudy i czętotliwości drgań względnych w tych kierunkach a przez to kztałtu drgań. Ponieważ proce powtawania wióra określający drgania zależy od tałych kładowych iły krawania jet ona tabilizowana poprzez terowanie pouwem. Uzykanie wyokiej efektywności krawania wymaga utrzymywania w określonym zakreie czętotliwości drgań elementu układu technologicznego generującego drgania komplekowe a przez to odpowiedniego kztałtu i amplitudy drgań. W tym celu dla różnych operacji należy zatoować różne natawienia układu technologicznego z uwzględnieniem kztałtu amplitudowej charakterytyki czętotliwościowej (ACHC podukładu nieliniowego półfabrykat-element prężyty. Kztałt drgań przemiennika falowodowego lub noża zatoowanych do wytworzenia drgań określany jet w funkcji czętotliwości wzbudzenia i czętotliwości włanej drgań podukładu półfabrykat-element prężyty (w zależności od niego generowane ą głównie drgania wzdłużne kręcające lub komplekowe. 90

7 POSĘP NAUKI I ECHNIKI NR 0 0 oczenie zgrubne należy wykonywać na wznozącej ię (dorezonanowej gałęzi ACHC podukładu nieliniowego element prężyty - półfabrykat. Do toczenia dokładnego wykorzytywana jet gałąź zarezonanowa ACHC. Czętotliwość i amplituda drgań ą określane parametrami natawienia technologicznego: charakterytykami elementu prężytego przemiennika falowodowego (topniem jego ściśnięcia kokiem i głębokością rowków śrubowych oraz parametrami krawania. Przy zatoowaniu układu terowania regulowanie czętotliwości drgań wykonywane jet zgodnie z zależnością: 000vc f 60kLl (3 gdzie: v c - prędkość krawania; к L - wpółczynnik pęczenia wióra; l - długość egmentu wióra. Sterowanie prędkością krawania tabilizuje czętotliwość powtawania wióra. Rezonan na kładowej kręcającej ma miejce przy niżzych czętotliwościach niż na kładowej wzdłużnej. Sterując wielkością naciągu elementu prężytego określa ię wymagane drgania dla różnych rodzajów obróbki (zgrubnej lub wykańczającej. Obróbka wykańczająca realizowana jet przy więkzej prędkości krawania co wiąże ię z wyżzą czętotliwością powtawania wióra i odpowiednio wyżzą czętotliwością drgań wymuzonych. Wtępnie należy więc utawić ztywność prężytego przetwornika dla uzykania rezonanu na kładowej kręcającej. Czętotliwość włana elementu prężytego powinna być więkza (w wyniku więkzej jego ztywności. PODSUMOWANIE Obróbka zgrubna przy rezonanie drgań wzdłużnych umożliwia tabilne rozdrabnianie wióra i zwiękzenie dokładności kztałtu. Przy rezonanie na kładowej kręcającej drgań przy odpowiedniej czętotliwości drgań uzykiwana jet makymalna dokładność kztałtu w przekroju poprzecznym. W porównaniu z obróbką przy zatoowaniu tandardowego wypoażenia technologicznego zatoowanie układu technologicznego z obwodem tycznym zwiękza dokładność od do 4 razy a układ terowania umożliwia tabilizację parametrów dokładności i mikroprofilu w kierunku wzdłużnym. Obróbka półfabrykatów o małej ztywności ze terowaniem charakterytykami dynamicznymi proceu krawania jet możliwa po dokonaniu minimalnej modernizacji urządzeń produkcyjnych. Umożliwia to zwiękzenie dokładności w porównaniu z technologią tradycyjną. 9

8 POSĘP NAUKI I ECHNIKI NR 0 0 PIŚMIENNICWO. Draczow А. aranenko. aranenko W. Hała W Świć A.: Sterowanie obróbką wibracyjną wałów długowymiarowych. Pomiary. Automatyka. Robotyka. Mieięcznik naukowo-techniczny nr Drachev A. aranenko. aranenko V. Świć A.: Spoob termomekhanichekojj obrabotki nezhetkikh dlinnomernykh valov. Modern technologie quality retructuration. Kihinev Eliaberg M. N. Demczenko V. А. Savinov I. А. Spoob trukturnogo povyzenia vibroutoiczivoti pri rezanii. Stanki i intrument Kedrov S. S. Kolebania metalloreżuzczich Stankom. Mokva: Mahinotroenie Poduraev V. N. Obrabotka rezaniem vibraciami. Mokva: Mahinotroenie Świć A. echnologia obróbki wałów o małej ztywności. Lublin: Wydawnictwo Politechniki Lubelkiej aranenko W. Świć A.: Urządzenia terujące dokładnością obróbki części mazyn o małej ztywności. Lublin: Wydawnictwo Politechniki Lubelkiej CONROLLIN HE DNAMIC SSEM O MACHININ AXIAL SMMERIC LOW RIID ELEMENS Summary he metal-cutting technological ytem update by the tangent control circuit for the preciion and productivity increaing i ubtantiated and approved. he automatic control ytem for the operating thi technological ytem i oberved. Keyword: control electrochemical proceing non-rigid long length haft. 9