Minimalizacja odkształceń cieplnych i kompensacji odchyłek położenia ściernicy i przedmiotu w procesie szlifowania długich powierzchni śrubowych

Podobne dokumenty
Analiza kształtu i położenia strefy obróbki w procesie szlifowania powierzchni śrubowych ślimaków stożkowych

(12) OPIS PATENTOWY PL B1

STEROWANIE WG. ZASADY U/f = const

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Sterowanie dławieniowe-szeregowe prędkością ruchu odbiornika hydraulicznego

DOŚWIADCZALNE OKREŚLENIE WPŁYWU KSZTAŁTU ŁBA ŚRUB MOCUJĄCYCH ŁOŻYSKO OBROTNICY ŻURAWIA NA WYSTĘPUJĄCE W NICH NAPRĘŻENIA MONTAŻOWE

Zmiany zagęszczenia i osiadania gruntu niespoistego wywołane obciążeniem statycznym od fundamentu bezpośredniego

STEROWANIE UKŁADEM DYNAMICZNYM OBRÓBKI CZĘŚCI OSIOWOSYMETRYCZNYCH O MAŁEJ SZTYWNOŚCI

WYZNACZANIE MODUŁU SPRĘŻYSTOŚCI POSTACIOWEJ G ORAZ NAPRĘŻEŃ SKRĘCAJĄCYCH METODĄ TENSOMETRYCZNĄ

Naprężenia styczne i kąty obrotu

Blok 2: Zależność funkcyjna wielkości fizycznych

s Dla prętów o stałej lub przedziałami stałej sztywności zginania mianownik wyrażenia podcałkowego przeniesiemy przed całkę 1 EI s

Diagnostyka i monitoring maszyn część III Podstawy cyfrowej analizy sygnałów

i odwrotnie: ; D) 20 km h

9. DZIAŁANIE SIŁY NORMALNEJ

WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA METODĄ STRZAŁKI UGIĘCIA

Układy rozruchowe silników indukcyjnych pierścieniowych

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 75/ NOWY, NIELINIOWY REGULATOR PRĄDU A DYNAMIKA KSZTAŁTOWANIA MOMENTU SILNIKA INDUKCYJNEGO

Porównanie zasad projektowania żelbetowych kominów przemysłowych

ANALIZA DYNAMICZNA MODELU OBIEKTU SPECJALNEGO Z MAGNETOREOLOGICZNYM TŁUMIKIEM

Pomiar rezystancji. Rys.1. Schemat układu do pomiaru rezystancji metodą techniczną: a) poprawnie mierzonego napięcia; b) poprawnie mierzonego prądu.

Część 1 9. METODA SIŁ 1 9. METODA SIŁ

Czynnik niezawodności w modelowaniu podróży i prognozowaniu ruchu

RUCH FALOWY. Ruch falowy to zaburzenie przemieszczające się w przestrzeni i zmieniające się w

STEROWANIE MOMENTEM ELEKTROMAGNETYCZNYM SILNIKA INDUKCYJNEGO Z WYKORZYSTANIEM REGULATORA PREDYKCYJNEGO ZE SKOŃCZONYM ZBIOREM ROZWIĄZAŃ

MODELOWANIE OBCIĄŻEŃ ZIAREN AKTYWNYCH I SIŁ W PROCESIE SZLIFOWANIA

Politechnika Śląska w Gliwicach Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Zakład Podstaw Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Energetycznych

Egzamin maturalny z fizyki poziom rozszerzony (16 maja 2016)

Wirtualny model przekładni różnicowej

WYKORZYSTANIE KOMBINACJI POTENCJAŁÓW T- DO WYZNACZANIA PARAMETRÓW SZTYWNOŚCI SIŁOWNIKA ŁOŻYSKA MAGNETYCZNEGO

Zadania do sprawdzianu

WPŁYW OSZCZĘDNOŚCI W STRATACH ENERGII NA DOBÓR TRANSFORMATORÓW ROZDZIELCZYCH SN/nn

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU

5. Ogólne zasady projektowania układów regulacji

INNOWACYJNE PRZEKŁADNIE ŚLIMAKOWE DO ZASTOSOWAŃ W PRECYZYJNYCH MECHANIZMACH I NAPĘDACH

BADANIA PORÓWNAWCZE METOD OBLICZANIA OBCIĄŻEŃ OBUDOWY WYROBISK KORYTARZOWYCH NIEPODDANYCH DZIAŁANIU WPŁYWÓW EKSPLOATACJI GÓRNICZEJ**

Ćwiczenie nr 4 Badanie zjawiska Halla i przykłady zastosowań tego zjawiska do pomiarów kąta i indukcji magnetycznej

Sterowanie jednorodnym ruchem pociągów na odcinku linii

Projekt 2 studium wykonalności. 1. Wyznaczenie obciążenia powierzchni i obciążenia ciągu (mocy)

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr ćwiczenia : 7

IDENTYFIKACJA MODELU MATEMATYCZNEGO ROBOTA INSPEKCYJNEGO

Układ napędowy z silnikiem indukcyjnym i falownikiem napięcia

WRAŻLIWOŚĆ NA IMERFEKCJE PRĘTÓW CIENKOŚCIENNYCH Z POŁĄCZENIAMI PODATNYMI

SZEREGOWY SYSTEM HYDRAULICZNY

Podstawy konstrukcji maszyn

Łukasz Kowalik, ASD 2003: Algorytmy grafowe 1

Model efektywny dla materiałów komórkowych w zakresie liniowo-sprężystym Małgorzata Janus-Michalska

Maksymalny błąd oszacowania prędkości pojazdów uczestniczących w wypadkach drogowych wyznaczonej różnymi metodami

WYMIAROWANIE PRZEKROJÓW POZIOMYCH KOMINÓW ŻELBETOWYCH W STANIE GRANICZNYM NOŚNOŚCI WG PN-EN - ALGORYTM OBLICZENIOWY

Analiza efektów wzbogacania węgla w osadzarkach przy zmianach składu ziarnowego nadawy

BALANSOWANIE OBCIĄŻEŃ JEDNOSTEK SEKCYJNYCH

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH. Badanie wentylatora

Regulacja wodnych systemów klimatyzacji i ogrzewania Poradnik Projektanta

1. Tokarka pociągowa uniwersalna TUG-48

Laboratorium. Sterowanie napędami elektrycznymi zagadnienia wybrane

Statyczne charakterystyki czujników

Zad. 4 Oblicz czas obiegu satelity poruszającego się na wysokości h=500 km nad powierzchnią Ziemi.

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ARKUSZA II. Zdający może rozwiązać zadania każdą poprawną metodą. Otrzymuje wtedy maksymalną liczbę punktów.

Filtry aktywne czasu ciągłego i dyskretnego

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ARKUSZA II. Zdający może rozwiązać zadania każdą poprawną metodą. Otrzymuje wtedy maksymalną liczbę punktów.

SPRAWDZENIE SG UŻYTKOWALNOŚCI (ZARYSOWANIA I UGIĘCIA) METODAMI DOKŁADNYMI, OMÓWIENIE PROCEDURY OBLICZANIA SZEROKOŚCI RYS ORAZ STRZAŁKI UGIĘCIA

Układ uśrednionych równań przetwornicy

Podstawy Konstrukcji Maszyn

Filtry aktywne czasu ciągłego i dyskretnego

Dobór silnika serwonapędu. (silnik krokowy)

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Stabilność liniowych układów dyskretnych

BADANIE ZALEŻNOŚCI PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU OD TEMPERATURY

WORM THREADS FINISHING BY USING CONICAL SHANK TOOLS

Technologia szlifowania miniaturowych części na profilowej szlifierce optycznej

λ = 92 cm 4. C. Z bilansu cieplnego wynika, że ciepło pobrane musi być równe oddanemu

Tematy prac dyplomowych inżynierskich kierunek MiBM

Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej. Laboratorium MASZYN I URZĄDZEŃ TECHNOLOGICZNYCH. Nr 2

Analiza osiadania pojedynczego pala

Zaliczenie wykładu na podstawie sumy punktów z 2 kolokwiów przedmiotu średnia arytmetyczna ocen z zaliczeń wykładu i laboratorium

DOCISKI SKRĘTNE PROGRAM DOSTAW. Do 500 bar ciśnienia roboczego. Jedno- i dwustronnego działania. 7 różnych typów obudowy

(13)B1 PL B1. (54) Sposób oraz urządzenie do pomiaru odchyłek okrągłości BUP 21/ WUP 04/99

MODELOWANIE POLA TEMPERATURY PRĘTÓW WALCOWANYCH NA GORĄCO

ROZKŁAD A PRIORI W CZYNNIKU BAYESOWSKIM A WYBÓR MODELU KLAS UKRYTYCH

PROBLEM OBJĘTOŚCIOWEGO STEROWANIA SIŁĄ LUB MOMENTEM UKŁADU ELEKTROHYDRAULICZNEGO

Blok 2: Zależność funkcyjna wielkości fizycznych

Obliczanie naprężeń stycznych wywołanych momentem skręcającym w przekrojach: kołowym, pierścieniowym, prostokątnym 7

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ SAMOCHODÓW I MASZYN ROBOCZYCH Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

14. WIADOMOŚCI OGÓLNE

Inżynieria Maszyn, R. 20, z. 1, 2015 MODELOWANIE I ANALIZY SZLIFOWANIA POWIERZCHNI ŚRUBOWYCH W ZINTEGROWANYM ŚRODOWISKU CAD/CAE 1.

OSZACOWANIE WPŁYWU MODUŁU NA ZUŻYCIE STOŻKOWEJ PRZEKŁADNI EWOLWENTOWEJ O ZĘBACH SKOŚNYCH

LVI Olimpiada Matematyczna

OBRÓBKA SKRAWANIEM DOBÓR NARZĘDZI I PARAMETRÓW SKRAWANIA DO FREZOWANIA. Ćwiczenie nr 6

1. Wykres momentów zginających M(x) oraz sił poprzecznych Q(x) Rys2.

1 mln. Poradnik Projektanta Regulacja wodnych systemów klimatyzacji i ogrzewania. MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Analiza stateczności zbocza

Elektrotechnika i elektronika

ZASTOSOWANIE PRZYBLIŻONYCH RÓWNAŃ NIEUSTALONEGO PRZENOSZENIA CIEPŁA DLA CIAŁ O RÓŻNYCH KSZTAŁTACH

Prognozowanie naprężeń w przewodach linii elektroenergetycznych napowietrznych na terenach objętych szkodami górniczymi

Algorytmy ewolucyjne (2)

Charakterystyka statyczna diody półprzewodnikowej w przybliŝeniu pierwszego stopnia jest opisywana funkcją

Porównanie struktur regulacyjnych dla napędu bezpośredniego z silnikiem PMSM ze zmiennym momentem bezwładności i obciążenia

INSTYTUT ENERGOELEKTRYKI POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ Raport serii SPRAWOZDANIA Nr LABORATORIUM TEORII I TEHCNIKI STEROWANIA INSTRUKCJA LABORATORYJNA

SZKIC ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ROZWIĄZAŃ ZADAŃ W ARKUSZU I. Zadania zamknięte. Zadania otwarte

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów. Schemat punktowania zadań

RZE^fi!5!!?L,TA PATENTU TYMCZASOWEGO

Transkrypt:

WOJCIECH KACALAK MACIEJ MAJEWSKI DARIUSZ LIPIŃSKI * Minimalizacja odkztałceń cieplnych i kompenacji odchyłek położenia ściernicy i przedmiotu w proceie zlifowania długich powierzchni śrubowych Minimization of thermal deformation and compenation of location deviation of the grinding wheel and object in the grinding proce of long helical urface Mechanizmy śrubowo-toczne ą powzechnie toowane w układach napędów i pozycjonowania. Najważniejze wymagania dotyczą wyokiej dokładności koku, ponieważ od tego zależy dokładność pozycjonowania przemiezczanych elementów. Poprzez dobór zaryu śruby i nakrętki oraz naprężeń wtępnych dąży ię do zapewnienia wyokiej ztywności przekładni i powtarzalności pozycjonowania. W celu zmniejzenia niedokładności pozycjonowania touje ię mechanizmy śrubowo-toczne z układem chłodzenia. Trudnym zadaniem jet minimalizacja odchyłek koku wytwarzanych śrub o dużej długości. Główną przyczyną niedokładności zlifowanych powierzchni śrubowych ą odkztałcenia cieplne układu technologicznego podcza obróbki. Przeprowadzono analizę rozkładu temperatur w zlifowanych śrubach dla zewnętrznych, poruzających ię źródeł ciepła o zmiennej wydajności i w zmiennych warunkach chłodzenia. Wyznaczono wpływ przyrotu temperatur na odkztałcenia cieplne przedmiotu i zlifierki. Opracowano podtawy minimalizacji niedokładności zlifowania oraz wyznaczono trategię kompenowania pozotałych przyczyn niedokładności. SŁOWA KLUCZOWE: proce zlifowania, zlifowanie długich powierzchni śrubowych, minimalizacja odkztałceń cieplnych, kompenacja odchyłek położenia ściernicy i przedmiotu Ball crew mechanim are commonly ued in actuator and poitioning ytem. The mot important requirement i high preciion pitch, which determine the poitioning accuracy of relocating element. The election of the outline of crew and cap and initial tree eek to provide high rigidity of the gear and repeatability of it poitioning. Ball crew mechanim are applied with a cooling ytem in order to reduce the inaccuracy of poitioning. Minimization of deviation of pitch of produced crew of coniderable length i a comple tak. The main caue of the inaccuracy of the ground helical urface i thermal deformation of the technological ytem during the machining proce. The article conit of an analyi carried out to determine the temperature ditribution in the ground crew for eternal moving heat ource of variable effectivene and variable cooling condition, the determination of the influence of the temperature increae on the thermal deformation of the object and grinding tool, the foundation of minimization of inaccuracie of grinding, and the determination of the trategy of compenation of the remaining caue of inaccuracy. KEYWORDS: grinding proce, grinding of long helical urface, minimization of thermal deformation, compenation of location deviation of the grinding wheel and object Mechanizmy śrubowo-toczne, zwane także śrubami pociągowymi tocznymi, ą powzechnie toowane w układach * Prof. dr hab. inż. Wojciech Kacalak (wojciech.kacalak@tu. kozalin.pl), dr hab. inż. Maciej Majewki (maciej.majewki@tu. kozalin.pl), dr inż. Dariuz Lipińki (dariuz.lipinki@tu.kozalin.pl) Wydział Mechaniczny Politechniki Kozalińkiej napędów i pozycjonowania. Charakteryzują ię wyokim wpółczynnikiem prawności, możliwością pracy z czętymi nawrotami, brakiem luzu oiowego, dużą ztywnością oraz dużą dokładnością koku. Od tej otatniej cechy zależy dokładność pozycjonowania przemiezczanych elementów. Poprzez odpowiedni dobór zaryu śruby i nakrętki oraz naprężeń wtępnych dąży ię do zapewnienia wyokiej ztywności przekładni i powtarzalności pozycjonowania. Stouje ię mechanizmy śrubowo-toczne z układem chłodzenia. W układach wypoażonych w chłodzenie wymuzone, płyn chłodzący jet kierowany przez nakrętki. Śruby drążone z chłodzeniem zapewniają lepzą tabilizację temperatury na całej długości śruby. Minimalizacja odkztałceń cieplnych podcza obróbki oraz ekploatacji mechanizmów śrubowych przyczynia ię do poprawy dokładności. Itnieją również kontrukcyjne pooby minimalizacji i regulacji luzu oiowego w przekładniach śrubowych i ślimakowych [3]. Przeprowadzono analizę rozkładu temperatur w zlifowanych śrubach (dla zewnętrznych, poruzających ię źródeł ciepła o zmiennej wydajności i w zmiennych warunkach chłodzenia), wyznaczono wpływ przyrotu temperatur na odkztałcenia cieplne przedmiotu i zlifierki, określono odchyłki położenia przekroju, w którym natępuje zlifowanie, opracowano podtawy minimalizacji niedokładności zlifowania oraz wyznaczono trategię kompenowania pozotałych przyczyn niedokładności. Zatoowanie nowej metody kompenacji odkztałceń cieplnych zlifowanych precyzyjnych śrub do układów pomiarowych pozwala zmniejzyć odchyłki koku poniżej 1 µm/100mm. Przygotowano algorytmy i programy wykorzytujące ztuczne metody wniokowania rozmytego i ieci neuronowe do doboru parametrów i warunków zlifowania. Opracowano ekwencyjne procedury kontrolne, z których dane ą natępnie wykorzytywane jako wejściowe do neuronowego ytemu diagnozowania przyczyn niedokładności i określania trategii kompenacji. Przyczyny odchyłek koku zlifowanych powierzchni śrubowych Zaadniczymi przyczynami odchyłek koku ą: odchyłki koku i bicie oiowe śruby pociągowej, bicie oiowe wrzeciona przedmiotu obrabianego, bicie wrzeciona ściernicy, odchyłki dokładności kinematycznej przekładni gitarowej, cieplne i mechaniczne odkztałcenia obrabiarki i przedmiotu obrabianego, odchyłki dokładności geometrycznej zlifierki, a zczególnie odchyłki położenia oi przedmiotu obrabianego względem kierunku ruchu tołu. Między oiowymi, promieniowymi i pionowymi przemiezczeniami przedmiotu względem ściernicy a odchyłką koku zachodzi zależność (ry. 1):

MECHANIK NR 1/2014 0 Udział ciepła przepływającego do przedmiotu u cp w energii zlifowania zależy przede wzytkim od efektywności chłodzenia, czyli: Ilość ciepła oddawanego przez przedmiot do otoczenia dq o można wyrazić wzorem: Ry. 1. Sumaryczna odchyłka położenia punktu P o rozpatrywanego przekroju względem powierzchni ściernicy. Oznaczenia: γ kąt pochylenia oi ściernicy; α 0 oiowy kąt zaryu powierzchni śrubowej; Δ, Δ y, Δ z odchyłki położenia punktu P 0 ; (Δ ) Δy odchyłka położenia w kierunku oiowym wywołana przemiezczeniem Δ y, (Δ ) Δz odchyłka położenia w kierunku oiowym wywołana przemiezczeniem Δ z. gdzie: α p wpółczynnik przejmowania ciepła; β>1 wpółczynnik ujmujący oddawanie ciepła podcza powrotów jałowych w wieloprzejściowych cyklach zlifowania; A ekwiwalentna powierzchnia przedmiotu, z uwzględnieniem ukztałtowania powierzchni śrubowej. Po rozwiązaniu równania: gdzie: wpółrzędna mierzona wzdłuż oi powierzchni śrubowej; Δ(), Δy(), Δz() umaryczne przemiezczenia przekroju przedmiotu określonego wpółrzędną względem ściernicy odpowiednio w kierunku: oiowym, promieniowym i pionowym. Najwiękzy wpływ na wartość odchyłki koku mają przemiezczenia oiowe przedmiotu względem ściernicy Δ, najmniejzy zaś wpływ wywierają przemiezczenia pionowe Δz. Na przemiezczenia oiowe przekroju powierzchni śrubowej (najczęściej tego, w którym odbywa ię zlifowanie) najilniej wpływają: bicie oiowe wrzeciona przedmiotu i bicie oiowe śruby pociągowej, bicie promieniowe wrzeciona przedmiotu, wydłużenie cieplne przedmiotu obrabianego. Rozkład temperatury w zlifowanym przedmiocie Przewodzenie ciepła w przedmiocie podcza zlifowania powierzchni śrubowej należy do przypadków nieutalonego przewodnictwa z poruzającym ię zewnętrznym źródłem ciepła [1, 4, 7]. Założenia o quai-utalonym rozkładzie ą łuzne, o ile długość zlifowanej powierzchni śrubowej jet wielokrotnie więkza od jej średnicy podziałowej. Wówcza rozkład temperatury w oi powierzchni śrubowej, w układzie związanym ze źródłem ciepła, zmienia ię tylko nieznacznie wraz z przemiezczaniem źródła ciepła wzdłuż oi zlifowanej powierzchni. W dokładniejzych obróbkach należy ponadto uwzględnić przewodzenie ciepła przez kły wrzeciennika i konika [4]. Przyroty średniej temperatury ΔT śr obrabianego przedmiotu zależą od ilości ciepła przepływającego do przedmiotu dq p, ilości ciepła oddawanego przez przedmiot do otoczenia dq o oraz may m p i ciepła właściwego materiału przedmiotu c p : dla warunku początkowego ΔT śr = 0, gdy t = 0, biorąc pod uwagę, że kładowa tyczna iły zlifowania F t może być wyrażona wzorem [3]: gdzie: C p tała, v prędkość zlifowania, v p prędkość obwodowa zlifowanego przedmiotu, g głębokość zlifowania, 0 < n < 1 wykładnik zależny od warunków zlifowania, otrzymano: w której: L długość zlifowanej powierzchni; i numer przejścia; γ kąt wzniou linii śrubowej (ry. 2). Odkztałcenia cieplne zlifowanego przedmiotu zależą jednak nie tylko od średniego przyrotu temperatury, lecz przede wzytkim od rozkładu temperatury wzdłuż oi przedmiotu (ry. 3). W układzie wpółrzędnych związanych ze źródłem ciepła (ry. 4) rozkład temperatur jet quai-tatyczny. Z itoty wzytkich proceów zlifowania wynika, że wraz ze zmianą prędkości źródła ciepła zmieniają ię nie tylko warunki prze- Ry. 2. Zmiana średniej temperatury przedmiotu podcza zlifowania powierzchni śrubowej w kolejnych przejściach

WRZECIENNIK PRZEDMIOTU T(, ) t KONIK j 2 t O P j 1 L L 2 L 0- w Ry. 3. Pole temperatur w zlifowanym przedmiocie Ry. 4. Przyroty temperatur w oi zlifowanego ślimaka w układzie związanym ze źródłem ciepła (trefą zlifowania) wodzenia ciepła w obrabianym przedmiocie, ale również warunki przejmowania ciepła przez otoczenie [8, 9]; zmienia ię także wydajność źródła ciepła, gdyż prędkość źródła ciepła jet prędkością pouwu wzdłużnego. To wzytko powoduje, że zależność przyrotu temperatury przedmiotu od prędkości pouwu obwodowego, a zatem i od wydajności zlifowania, nie jet monotoniczna, zwłazcza w punktach odległych od zlifowanej powierzchni leżących w pobliżu oi przedmiotu. Przyrot temperatury w rdzeniu zlifowanego ślimaka niemonotonicznie zależy od prędkości obwodowej przedmiotu v p. W obzarze najmniejzych prędkości wraz ze wzrotem prędkości źródła ciepła v p powiękza ię przyrot temperatury nie tylko w pobliżu powierzchni przedmiotu, ale również w punktach leżących w oi przedmiotu. Dla więkzych wartości wraz ze wzrotem prędkości v p przyrot temperatury w pobliżu powierzchni leżących pod trefą zlifowania nadal ię powiękza, ale już przyrot temperatur w pobliżu oi zaczyna ię zmniejzać. Ma to duże znaczenie dla wyboru parametrów zlifowania, gdyż o odkztałceniach cieplnych decydują przyroty temperatur nie na amej powierzchni przedmiotu, lecz w jego rdzeniu. Wpływ zjawik cieplnych na odchyłkę koku Odchyłki położenia określonego przekroju przedmiotu (względem położenia nominalnego), będące kutkiem odkztałceń cieplnych przedmiotu, zależą od rozkładu temperatur wzdłuż jego oi, a także od podatności oiowej konika, wrzeciennika oraz amego przedmiotu. Ze względu na dokładność obróbki itotne ą odchyłki położenia tego przekroju, w którym w danej chwili odbywa ię zlifowanie (ry. 5). L + L + 2 L 0- w L 0- t 1 L 0- t 0- ) =- L +( L) 0- = 1 t -( L) w Ry. 5. Przemiezczenia wywołane cieplnym wydłużeniem przedmiotu Cieplne wydłużenie przedmiotu ΔL t powoduje, w wyniku odkztałceń mechanicznych, zwiękzenie odległości kłów zlifierki o Δ i ΔL 2 oraz prężyte krócenie przedmiotu o ΔL w wyniku naprężeń ścikających w przedmiocie. Na odchyłkę Δ położenia rozpatrywanego przekroju kłada ię więc: przemiezczenie w prawo kła konika o Δ, ( ) wydłużenie cieplne części przedmiotu (0 ) o L 0 t, ( ) krócenie prężyte tejże części o L 0. ( 0 ) ( 0 ) Otrzymuje ię zatem: = L + L L 1 t. ( 0 L) ( 0 L) L t L Uwzględniając, że L1 + L2 =, dla określonych podatności oiowych: konika j k, wrzeciennika zlifierki j w oraz przedmiotu j p otrzymuje ię wyrażenie Δ = C 1 AC 2, w którym: C 1 wydłużenie cieplne tej części przedmiotu (0 ), która była już zlifowana w danym przejściu; C 2 wydłużenie cieplne całego przedmiotu; A wpółczynnik uwzględniający podatności oiowe elementów układu: konika j k, wrzeciennika zlifierki j w oraz przedmiotu j p, przy czym: gdzie α jet wpółczynnikiem rozzerzalności cieplnej materiału przedmiotu. Wpółczynnik A może przyjmować wartości z zakreu 0...1, tym więkze im więkza jet podatność konika w tounku do podatności wrzeciennika przedmiotu. Jego wartość zależy również od położenia trefy zlifowania względem końców przedmiotu i dla = 0 oraz = L wynoi: Dla ułatwienia analizy zmian odchyłki położenia przekroju, w którym odbywa ię zlifowanie ( = ), przedtawiono w formie graficznej zmiany wartości wpółczynników A, C 1, i C 2 oraz wyrażenia AC 2 (ry. 6). W pierwzym przejściu odchyłka położenia Δ rozpatrywanego przekroju ( = ) jet dodatnia wzdłuż całej długości zlifowanego przedmiotu 0 < < L. W natępnych przejściach (i > 1), pod wpływem wzrotu temperatury w poprzednim O 1

MECHANIK NR 1/2014 0 przejściu (i 1), odchyłka położenia Δ, wraz z przemiezczaniem ię ściernicy od prawego do lewego końca przedmiotu, zmienia znak z ujemnego na dodatni. O odchyłce koku zlifowanej powierzchni śrubowej ΔP, a zwłazcza o umarycznej odchyłce koku ΔP decyduje głównie różnica między makymalną i minimalną wartością Δ, czyli: Δ(Δ) = Δ ma Δ min. Wartość Δ(Δ) zależy zatem od A( ), C 1 ( ) i C 2 ( ) oraz od wydłużenia cieplnego śruby w chwili poprzedzającej rozpatrywane przejście, czyli od ΔC 2 (i i + 1) (ry. 6). Podtawy minimalizacji odchyłki koku Wydłużenie cieplne przedmiotu jet przyczyną odkztałcenia obrabiarki, które polega na zwiękzeniu odległości kłów, oraz pewnego, na ogół małego, prężytego krócenia przedmiotu. Rozpatrując dowolny przekrój poprzeczny (ry. 7) zlifowanej powierzchni śrubowej, leżący między kłem wrzeciennika przedmiotu z lewej trony a kłem konika z prawej trony, twierdza ię, że w wyniku cieplnego wydłużenia przedmiotu położenie rzeczywite rozpatrywanego przekroju różni ię od położenia nominalnego. Ry. 7. Wpływ wydłużenia cieplnego przedmiotu zlifowanego na rzeczywite położenia rozpatrywanego przekroju względem położenia nominalnego Różnice położeń rzeczywitych i nominalnych rozpatrywanego przekroju nie ą jednakowe dla dowolnie wybranych przekrojów. Są tym więkze, im bardziej oddalone ą od iebie rozpatrywane przekroje. Różnice te mogą mieć odmienne znaki, czyli przeciwne kierunki przemiezczenia z położenia nominalnego do rzeczywitego, co zilutrowano na ry. 8 dla Ry. 6. Odchyłka położenia przekroju, w którym odbywa ię zlifowanie w funkcji położenia ściernicy (I i II przejście) Znaczenie chłodzenia i prędkości obwodowej zlifowanego elementu Z analizy zjawik cieplnych wynika, że aby zmniejzyć wartość odchyłki położenia, należy: w pierwzym przejściu: zmniejzyć wartość C 1 i/lub zwiękzyć wartość A, w natępnych przejściach: zmniejzyć wartość C 1 oraz zwiękzyć wartości C 2 i A. Zmniejzenie wartości C 1, czyli wydłużenie części zlifowanej śruby, która w danym przejściu zotała już obrobiona, wymaga zatoowania dodatkowego chłodzenia tej części przedmiotu. Część trumienia płynu obróbkowego powinna być więc kierowana do trefy zlifowania, a część na fragmenty obrobionej w danym przejściu powierzchni. Zmniejzenie wartości C 1 może także natąpić w wyniku zwiękzania prędkości obwodowej zlifowanego przedmiotu v p, a zatem i pouwu wzdłużnego. Jet to korzytne również ze względu na wydajność obróbki, która ulega podwyżzeniu. Wartość ΔC 2 zależy od obniżenia ię średniej temperatury w rdzeniu zlifowanego przedmiotu w okreie między zakończeniem poprzedniego przejścia a rozpoczęciem aktualnego. Im więkze jet to obniżenie, tym więkza jet wartość ΔC 2. Aby zapewnić znaczną wartość ΔC 2, zalecane jet intenywne chłodzenie przedmiotu w czaie powrotu tołu zlifierki do pozycji początkowej. Wzytkie te zalecenia można łatwiej zrealizować, obniżając temperaturę płynu obróbkowego, np. poprzez zaopatrzenie zlifierki w pecjalny układ chłodzenia. Ry. 8. Różnice przemiezczeń dwóch oddalonych od iebie przekrojów dwóch przekrojów o położeniach nominalnych i odpowiadających im położeniach rzeczywitych. Jak wynika ze zczegółowych analiz, w pierwzym przejściu wartość różnicy położeń nominalnego i rzeczywitego przekroju, w którym aktualnie odbywa ię zlifowanie (kztałtowanie powierzchni śrubowej), zmienia ię od 0 do pewnej wartości makymalnej, co natępuje wraz z przeuwaniem ię trefy zlifowania od prawego do lewego przedmiotu (ry. 6). Makymalna wartość różnicy ma zależy od przemiezczenia oiowego (przeunięcia w lewo) kła zamocowanego we wrzecionie przedmiotu, a to przemiezczenie zależy z kolei od wydłużenia cieplnego przedmiotu oraz relacji między ztywnością oiową konika i wrzeciennika przedmiotu, czyli od tego, w jakiej proporcji wydłużenie cieplne przedmiotu będzie ię kładać z odkztałceń oiowych wrzeciennika i konika. Przemiezczenia kątów wrzeciennika przedmiotu i konika powtające podcza zlifowania, gdy ściernica poruza ię od prawego do lewego końca przedmiotu, ą różne, lecz ich tounek jet tały i zależy od ztywności w kierunku oiowym układów, w których oadzone ą kły. Różnice między położeniem nominalnym a położeniem rzeczywitym dowolnego przekroju o wpółrzędnej, w któ-

rym odbywa ię w danej chwili zlifowanie powierzchni śrubowej, zależą od rozkładu temperatur wzdłuż oi zlifowanego przedmiotu, podatności oiowej układów, w których oadzone ą kły, oraz od wpółrzędnej rozpatrywanego przekroju. O niedokładności obróbki decyduje makymalna wartość tych różnic. W pierwzym przejściu wytępuje ona zwykle w pobliżu lewego końca zlifowanego przedmiotu. Makymalna różnica będzie tym mniejza, im mniejze będzie odkztałcenie układu zamocowania kła wrzeciennika przedmiotu. Jednym ze poobów zmniejzenia odkztałcenia jet zwiękzenie ztywności oiowej kła wrzeciennika przedmiotu. Możliwości ą jednak ograniczone, a poza tym nie byłoby to rozwiązanie najlepze dla dokładności obróbki w wielu przejściach zlifujących. Podcza zlifowania precyzyjnych powierzchni śrubowych [2, 4] w pierwzym przejściu zmniejza ię tounek ztywności oiowej kła konika do ztywności oiowej kła wrzeciennika przedmiotu, wraz z przemiezczaniem ię ściernicy od prawego do lewego końca obzaru obróbki. Najprościej uzykuje ię to przez obniżenie ztywności oiowej kła konika lub lepiej wywołanie początkowego przemiezczenia przez dociśnięcie kła konika do przedmiotu iłą, której wartość byłaby zmniejzona wraz z przeuwaniem ię ściernicy do wrzeciennika. W przejściu drugim i kolejnych przejściach zlifowany przedmiot ma wyżzą temperaturę i w związku z tym jego długość wkutek odkztałceń cieplnych jet więkza. Już od początku przejścia potrzebne jet zatem przemiezczenie kła konika w lewo o tę wartość. Natępnie położeniem kła konika teruje Ry. 9. Schemat kompenacji odkztałceń cieplnych zlifowanej śruby ytem wniokowania rozmytego. Dokładniejzy ytem kompenacji zakłóceń polega na terowaniu mikroprzemiezczeniami obydwu kłów w ten poób, że kły konika i wrzeciennika o pecjalnej kontrukcji mogą być wkutek odkztałceń prężytych lub cieplnych przemiezczane oiowo w granicach 20 20 µm, z zatoowaniem elementów piezoelektrycznych. Zapewnia to mikroprzemiezczenia oiowe zlifowanej śruby odpowiednio do kompenacji jej odkztałceń cieplnych. Ry. 10. Schemat do analizy odchyłek koku Wyniki badań odchyłek koku Minimalizacja odkztałceń cieplnych, której efektem ma być zmniejzenie odchyłek koku, może być realizowana w ytemie wniokowania rozmytego [5, 6] (ry. 9), co zapewnia: optymalizację parametrów zlifowania, dobór parametrów dodatkowego ytemu chłodzenia przedmiotu za trefą źródła ciepła, dobór parametrów układu chładzania płynu obróbkowego. Inteligentny ytem kompenacji kutków zminimalizowanych odkztałceń cieplnych przedmiotu: analizuje rozkłady temperatur w zlifowanej śrubie, kompenuje odchyłki względnego położenia przedmiotu i narzędzia poprzez terowanie mikroprzemiezczeniami przedmiotu wzdłuż jego oi. Przemiezczenia te ą zależne od położenia trefy zlifowania przeuwającej ię wzdłuż powierzchni śrubowej. Zatoowane zotały dwie trategie terowania mikroprzemiezczeniami, różniące ię przeznaczeniem i dokładnością kompenacji. Wyniki analizy odchyłek koku dla zlifowania bez kompenacji oraz z kompenacją ze zmiennym położeniem kła konika przedtawiono na ry. 10. Uzykano dwukrotne zmniejzenie odchyłki koku, co oznacza itotny wzrot dokładności poprzez zatoowanie protego ytemu kompenacji odkztałceń cieplnych przedmiotu. Projekt zotał finanowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podtawie decyzji numer DEC-2012/05/B/ ST8/02802. BLIOGRAFIA 1. Guo C., Malkin S. Analyi of Tranient Temperature in Grinding. Journal of Engineering for Indutry. Vol. 117, nr 4 (1995), ASME 1995, pp. 571 577. 2. Kacalak W., Lubińki A. Spoób zlifowania dokładnych powierzchni śrubowych, zwłazcza długich gwintów. Patent nr 160 799, 1993 r. 3. Kacalak W. Wybrane problemy kontrukcji i technologii precyzyjnych przekładni ślimakowych. Monografia Wydziału Mechanicznego nr 51, Politechnika Kozalińka, Kozalin 1995. 4. Kacalak W., Lewkowicz R. Präziionchleifen Langer Schrauben und Spindeln. Werktatttechnik WT Produktion und Management, Springer Verlag 11/12, 1994, pp. 526 529. 5. Kacalak W., Kukiełka L., Krzyżyńki T. Application of Fuzzy Logic Algorythm to Irregular Ditirbuance Compenation in Technological Procee. GAMM Annual Meeting, Metz 1999. 6. Lipińki D., Kacalak W. Aement of the accuracy of the proce of ceramic grinding with the ue of fuzzy interference. Lecture Note in Computer Science 4431. Springer 2007, pp. 596 603. 7. Pavel R., Srivatava A. An eperimental invetigation of temperature during conventional and CBN grinding. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. No 33 (2007), pp. 412 418. 8. Wei J., Zhang G. A preciion grinding method for crew rotor uing CBN grinding wheel. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. No 48 (2010), pp. 495 503. 9. Wei J., Zhang Q., Xu Z., Lyu S. Study on Preciion Grinding of Screw Rotor uing CBN Wheel. International Journal of Preciion Engineering and Manufacturing. Vol. 11, No 5 (2010), pp. 651 658.