НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

ІБРАГІМ ФАРХАН САЛМАН АЛЬ РЕФО

(Йорданія)

УДК 621.941-229.3-187

ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ ПРИСТРОЇВ АВТОМАТИЧНОЇ ЗМІНИ ЗАТИСКНИХ ЕЛЕМЕНТІВ В ТОКАРНОМУ МОДУЛІ

Спеціальність 05.03.01- “Процеси механічної обробки, верстати та інструменти”

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” на кафедрі “ Конструювання верстатів та машин”

Науковий керівник: |

доктор технічних наук, професор Кузнєцов Юрій Миколайович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, професор кафедри “Конструювання верстатів та машин”.

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор Павленко Іван Іванович, Кіровоградський державний технічний університет, завідуючий кафедрою “Технології машинобудування”

кандидат технічних наук Сидорко Володимир Ігоревич, Науково - технологічний алмазний концерн НАН України, заступник генерального директора

Провідна установа:

Одеський державний політехнічний Університет, кафедра “Металорізальні верстати, метрологія і сертифікація” Міністерство освіти України м. Одеса.

Захист відбудеться 05.07.2002 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.002.11 при Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" за адресою: 03056, м. Київ, проспект Перемоги, 37, навчальний корпус № 1, ауд. 214.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" за адресою: 03056, м. Київ, проспект Перемоги, 37.

Автореферат розісланий 03.06 2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент Майборода В.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дослідження. Проблема створення ГВС механічної оброки на базі верстатів з ЧПУ і верстатних модулів вимагає особливого підходу до виконання допоміжних рухів, пов’язаних з швидким переналагодженням технологічного оснащення, систем інструментального забезпечення і завантажувально - розвантажувальних пристроїв. Створення пристроїв автоматичної зміни затискних елементів (ПАЗЗЕ) пов’язано з вирішенням ряду технічних задач, що дозволяє значно підвищити техніко-економічні показники верстатів з ЧПУ і розширити їх технологічні можливості в умовах серійного і дрібно серійного виробництва.

З врахуванням підвищення питомої ваги серійного і дрібно серійного виробництва для успішного вирішення завдань, які стоять перед машинобудуванням, необхідне подальше підвищення гнучкості, розширення технологічних можливостей токарних автоматів і модулів, в тому числі які вмонтовані в ГВС, за рахунок вдосконалення їх вузлів, механізмів і оснащення. Розв'язання цих питань безпосередньо пов'язане зі скороченням термінів освоєння нових моделей верстатів, підвищенням їх якості і надійності, скороченням витрат на ремонт і технічне обслуговування, з отриманням інформації для управління якістю при виготовленні верстатів.

Одним з недоліків токарних автоматів з ЧПУ є вузький діапазон діаметрів закріплюємих заготовок без переналагодження. Це суттєво зменшує технологічні можливості цих верстатів, які працюють в складі токарного модуля або входять до складу ГВС, приводить до додаткових втрат часу на переналадку або зміну затискних елементів (ЗЕ). До теперішнього часу, не дивлячись на велику кількість відомих конструкцій, відсутні цангові затискні патрони (ЗП), що реалізують безперервну схему обхвату діапазону діаметрів затискуємих заготовок і методики їх проектування. Поки єдиним вирішенням цієї проблеми може бути автоматична зміна затискних цанг по аналогії зі зміною ріжучих інструментів. При цьому треба вирішувати питання забезпечення надійності і точності позиціювання і, як наслідок, точності затиску заготовок. Крім того, треба забезпечити швидкий зв’язок затискних цанг з приводом затиску і передачу крутячого моменту від шпинделя заготовці через затискну цангу. Відсутність теоретичних робіт по автоматичній зміні ЗЕ, і зокрема затискних цанг, заважає створенню принципово нових конструкцій ПАЗЗЕ і вибір їх конструктивних параметрів. Це вказує на необхідність проведення досліджень по створенню ПАЗЗЕ металорізальних верстатів, базуючись на досягненнях науки і практики верстатобудування з використанням можливостей ПЕОМ.

Все це обумовило актуальність і основні напрямки досліджень даної дисертаційної роботи.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в межах держбюджетного договору №2217 “Розробка теорії, методів проектування та дослідження обладнання та оснащення для реалізації перспективних ресурсом та енергозберігаючих технологій”, номер державної реєстрації: 0198U001291.

Мета і задачі дослідження. Метою досліджень є підвищення точності автоматичної зміни ЗЕ токарних автоматів з ЧПУ, які працюють в умовах частого переналагодження, за рахунок створення ПАЗЗЕ і розробки методів їх проектування на основі комплексного дослідження їх точністних характеристик.

Для досягнення цієї мети необхідно було вирішити наступні задачі:

1. Вивчити механізм формування точності позиціювання вихідного елемента з врахуванням геометричних факторів в стиках і призначення допусків на елементи ПАЗЗЕ, в залежності від допустимої похибки вихідного елемента з врахуванням багатоелементної структури патрона і ПАЗЗЕ.

2. Створити математичну модель багатомасової системи ПАЗЗЕ, які враховує впив статичних і динамічних характеристик на точність встановлення ЗЕ з врахуванням збурюючих випадкових і детермінованих факторів в усьому робочому діапазоні діаметрів оброблюваних заготовок без переналагодження.

3. Виконати теоретичні і експериментальні дослідження жорсткісних, швидкісних і точністних характеристик ПАЗЗЕ.

4. Розробити практичні рекомендації по створенню нових конструкцій ПАЗЗЕ для токарних автоматів з ЧПУ і методику їх проектування в вигляді керівного матеріалу.

5. Розробити принципи автоматичної зміни ЗЕ, запропонувати нові схеми ПАЗЗЕ на основі системно-морфологічного підходу.

Об’єктом дослідження є ПАЗЗЕ, зокрема пристроїв автоматичної зміни затискних цанг токарних автоматів з ЧПУ, які працюють в складі токарних модулів.

Предмет дослідження - процес автоматичної зміни ЗЕ з врахуванням взаємодії з іншими механізмами і пристроями токарних автоматів.

Наукова новизна одержаних результатів. 1)Розроблено комплексний підхід по визначенню точності встановлення і закріплення заготовок в токарному патроні з врахуванням похибки автоматичної зміни ЗЕ і зокрема затискних цанг. 2)Розроблена і досліджена багатомасова динамічна модель системи ПАЗЗЕ, яка враховує вплив статичних і динамічних характеристик пристроїв маніпулювання затискними елементами і заготівкою на точність позиціювання і встановлення при багаторазовій зміні об’єкта маніпулювання. 3)Запропоновані аналітичні залежності для розрахунку точності позиціювання вихідної ланки ПАЗЗЕ з врахуванням геометричних, кінематичних і силових факторів, а також випадкових відхилень їх значень. 4)Запропоновано системно-морфологічний підхід при синтезі нових схем і конструкцій ПАЗЗЕ на рівні винаходів.

Практичне значення одержаних результатів. На основі досліджень процесу закріплення заготовки в усьому робочому діапазоні верстату без переналагодження розроблена методика проектування ПАЗЗЕ токарних автоматів з ЧПУ, по якій визначені головні параметри нових конструкцій ПАЗЗЕ, встановлені фактори, які впливають на динамічну якість системи ПАЗЗЕ і точність встановлення і маніпулювання ЗЕ i заготівкою. Запропоновані конструктивні схеми ПАЗЗЕ для токарних модулів. Широке застосування ПАЗЗЕ дозволить підвищити техніко-економічні показники і розширити технологічні можливості токарних автоматів, спростити процес переналагодження або зміни ЗП і їх елементів, виключити обладнання (магазини-накопичувачі, маніпулятори або промислові роботи) і механізми позиціювання і фіксації токарних модулів.

Запропонована методика оцінки та розрахунку параметрів точності автоматичного встановлення і зміни ЗЕ цангового ЗП з використанням надійних та ефективних засобів. Розроблені конструктивні, технологічні і експлуатаційні рекомендації по підвищенню точності встановлення і зміни ЗЕ в автоматичному режимі.

Особистий внесок здобувача. Основні наукові результати дисертації одержані автором самостійно:

- розроблена багаточасова модель ПАЗЗЕ з врахуванням статичних і динамічних характеристик пристроїв маніпулювання затискних цанг;

-

- запропоновано використати метод морфологічного аналізу для синтезу конструкцій і схем пристроїв зміни затискних елементів і цанг токарних верстатів;

- розроблені нові конструкції швидкозмінних цанг, на які оформлені заявки на патент України.

Апробація роботи. Основні положення роботи доповідались та були схвалені на 3-х міжнародних науково-практичних та науково-технічних конференціях і семінарах: Міжнародної науково - технічної конференції “Надійність машин, механізмів, обладнання” 15- 17 лютого 2000 р., Карпати, с. Славське, IV Міжнародної науково - технічної конференції "Інтеграція освіти, науки і виробництва" 25-26 травня 2000 г., м. Луцьк, VI Міжнародної конференції “Гідроаеромеханіка в інженерній практиці” 5-8 червня 2001 р. в м. Харкові, VIIІ Міжнародної науково - технічної конференції “Машинобудування і техносфера на межі ХХ1 століття” 11-16 вересня 2001 р. в м. Севастополі, "Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва" м. Київ, 1998.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 5 статей у фахових виданнях ВАК України, є 2 тези доповідей на науково-технічних конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел (134 найменувань) та додатків на 35 сторінках. У роботі 168 сторінок, у тому числі 135 сторінки основного тексту, 55 рисунків, 11 таблиць. Автор вдячний за технічну допомогу і наукові консультації доценту кафедри КВМ к.т.н. Литвину Олександру Валер’яновичу.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи та сформульовано напрямки і задачі досліджень.

В першому розділі розглянуті попередні розробки в області експериментальних та теоретичних досліджень затискних механізмів і ПАЗЗЕ систем металорізальних верстатів. Розглянуті методи підвищення гнучкості і переналагоджуваності затискних механізмів токарних верстатів з ЧПУ. Автором сформовані вимоги до ПАЗЗЕ і їх основні характеристики. Гнучка система автоматизованої зміни ЗЕ патрона повинна забезпечити виконання основної функції - гнучкого закріплення деталей. Це головна функція розділена на ряд другорядних функцій, які реалізуються енергетичною та кінематичною системами. Головні компоненти гнучкої системи автоматизованої зміни ЗЕ патрона наступні: 1)пристрій обслуговування ЗЕ, 2)магазин ЗЕ (ланцюговий, дисковий, барабанний, кільцевий та ін.), 3)маніпулятор для транспортування та зміни ЗЕ, 4)м’які ЗЕ, 5)загартовані ЗЕ. Проаналізовано методи підвищення точності зміни і встановлення ЗЕ, які умовно можна розділити на конструкційні, технологічні і організаційні.

Для успішного вирішення завдань необхідно подальше підвищення гнучкості, розширення технологічних можливостей токарних автоматів, їх вузлів і оснащення. Один з напрямків - це створення механізованих ПАЗЗЕ і ЗП, які забезпечують затиск заготовок в усьому робочому діапазоні верстата без переналагодження, малий час зміни елементів патрона, більш повне використання верстатів з ЧПУ, виключення втрати точності центрування.

Аналіз раніше проведених досліджень по цанговим затискним механізмам і патронам, а також аналіз відомих способів і пристроїв автоматичного маніпулювання затискними цангами показав, що винаходів і технічних рішень даної проблеми є чимало, але впровадження в промисловості і верстатобудуванні вони не набули. Точність обробки деталей на верстаті є результатом дії всіх компонентів технологічної системи (інструмента, заготовки, пристроїв зміни затискних елементів і т. і.). Тому треба виявити ті параметри верстата, які безпосередньо відповідальні за точність обробки і є вхідними для технологічної системи. Структура вимог до ПАЗЗЕ верстата с ЧПК повинна розглядатися в процесі транспортування і зміни. На рис.1 приведена класифікація способів автоматичної зміни ЗЕ для токарних верстатів з ЧПУ. З точки зору гнучкості ПАЗЗЕ можуть бути: 1) для визначених діаметрів заготовок, 2)з ручною зміною діапазону затиску, 3)з автоматичною зміною діапазону затиску, 4)з автоматичною зміною ЗЕ, 5)з автоматичною зміною діапазону затиску і автоматичною зміною ЗЕ.

Для ПАЗЗЕ обов’язкова наявність магазину змінних ЗЕ. Конструктивне виконання магазину в змінних ЗЕ залежить від функціонального призначення пристроїв і моделей верстатів. Для токарних верстатів з ЧПУ застосовують повздовжній, барабанний, дисковий і кільцевий магазини змінних ЗЕ.

При дослідженнях немає розмежування між оцінкою тих параметрів, які відносяться до показників якості всього верстата, і тих, які визначають точність встановлення ЗЕ і окремих елементів ЗП. На останніх етапах випробувань проводять перевірку ПАЗЗЕ верстата на точність при маніпулюванні стандартного зразка при регламентованих умовах і режимах.

При випробуванні ПАЗЗЕ верстата не враховується імовірнісна природа всіх явищ. Разом з тим ПАЗЗЕ працює при різних режимах обробки і в різних умовах експлуатації. Статистичні характеристики технологічних процесів, які виконуються на верстаті, і зовнішніх впливів на верстат визначають точність ПАЗЗЕ, яка також виявляється у імовірнісному вигляді.

В даному розділі сформульовані та визначені мета і завдання даного дослідження.

В другому розділі виконано дослідження точності позиціювання і збирання елементів ПАЗЗЕ. Виконано аналіз впливу різних факторів на точність встановлення заготовок в ЗП з врахуванням автоматичної зміни ЗЕ. Виконано математичне моделювання процесу позиціювання при автоматичній зміні ЗЕ.

Узагальнена схема утворення похибки обробки деталі в ТМ при зміні ЗЕ складається з таких основних етапів: 1)похибки переносу і встановлення затискного елемента (цанги) в шпиндель(характеризується кутом зміщення осі цанги 1), 2) похибки встановлення деталі в затискному елементі (в цанзі) , що залежить від розбіжності жорсткості пелюсток (характеризується кутом 2), 3)похибки закріплення заготовки в цанзі , 4)похибки обробки :

(1)

Похибку обробки в верстатному модулі з врахуванням похибок , и в даному дослідженні не розглядається, її визначення для різних видів механізмів затиску приведено в раніше виконаних дослідженнях. Точність процесу автоматичного переносу i встановлення ЗЕ складається з суми похибок: системи управління, приводів і механічної системи в системі координат верстату (рис.1).

Ці похибки можна розглядати як суму лінійних і кутових похибок. Розділяючи всі похибки на похибки руху (встановлення) і похибки механічної системи і враховуючи особливості налагодження, можна виділити не скомпенсовану частину цих похибок. Сумарна похибка позиціювання ПАЗЗЕ в площинах XOZ (YOZ или XOY) (рис.2):

, (2)

де - математичне очікування складової похибки позиціювання від степені рухомості, які виконують поступа-льні рухи, - матема-тичне очікування куто-вої складової похибки позиціювання від сте-пені рухомості, які ви-конують обертальні рухи, , (К- коефіцієнт запасу), S- величина радіуса, на якому визначається по-хибка позиціювання (S=R+X).

Метою динамічного розрахунку є визначення величини і оцінка впливу основних конструктивних факторів, які впливають на величину динамічної складової похибки переміщення пристрою з об’єктом маніпулювання кулачками або іншими ЗЕ і на динамічну якість технічної системи ПАЗЗЕ. Схема динамічної системи ПАЗЗЕ на базі ПР приведена рис. 7. Механічна система складається з трьох ланок (твердих тіл). Зв’язок між нерухомою основою і ланкою 1 (колона) - з’єднання призматичного типу (відповідна узагальнена координата - лінійне переміщення z1 = q1). Між першою і другою ланкою (траверса 2) з’єднання обертового типу (узагальнена координата - кут поворот 2= q2), між другою і третьою ланками - з’єднання телескопічного типа (узагальнена координата - лінійне переміщення y3 = q3).

На циклограмі руху можна виділити три етапи руху ПАЗЗЕ, на кожному з яких беруть участь різні групи елементів динамічної системи. На кожному з етапів маємо свою систему рівнянь, яка враховує набір елементів динамічної системи, яка бере участь в русі. Для розв’язку приймаємо, що коливальні рухи по кожній координаті проходять по гармонічному закону.

Часовий графік руху захватного елементів ПАЗЗЕ в процесі переміщення ЗЕ з врахуванням збурюючих впливів, демпфування і приведених жорсткостей системи показаний на рис. 8. При розрахунку застосовувались чисельні дані, які отримані при виконанні лабораторних випробувань, а саме коефіцієнти демпфування n1=2,66 і n2=9,38, власна частота 3,82 ...6,6 Гц, логарифмічний декремент затухання =0,692, прискорення amax=3,4...4,5 м/с2.

Результати розрахунків показали, що час перехідного процесу на кінцевому етапі руху до повної зупинки схват (зменшення амплітуди коливань вихідного елементу до 18 мкм) складає 0.35 с. Маса елементів маніпулювання в значній мірі впливає на початкове значення амплітуди перехідного процесу і частоту коливань. Для підвищення швидкості зміни ЗЕ необхідно об’єднати рухи 2 і 3 етапів циклу.

В третьому розділі представлені експериментальні дослідження характеристик ПАЗЗЕ Для цього розроблена методика для визначення точності і постійності позиціювання і орієнтації ПР з допомогою контрольних тіл. В схваті ПАЗЗЕ встановлюється контрольне тіло у вигляді куба із строго паралельними і відшліфованими гранями (рис. 9).

Цей куб встановлюють в спеціальний пристрій в заданому місці робочого простору ПАЗЗЕ. Побудовано експериментальний стенд для дослідження надійності і точності автоматичного маніпулювання затискними цангами і заготовками.

Рис. 8. Графік руху захватного пристрою ПАЗЗЕ в процесі переміщння ЗЕ з врахуванням збурень, депфуваню і приведених жорсткостей системи

В склад лабораторного стенда верстатного модуля входять: макет токарного автомата в вигляді шпиндельного вузла, промисловий робот "Бриг-10Б" для зміни затискних цанг і магазин-накопичувач в вигляді поворотного столу-накопичувача для цанг і заготовок.

Шпиндельний вузол ви-конує в макеті роль еле-мента токарного верстату з ЧПК. Конструкція шпиндельного вузла дає можливість автоматич-ного завантаження роз-вантаження з допомогою ПР штучними заготівками з поворотного магазину або автоматичної зміни цанг з шпиндельного вузла в магазин, а потів навпаки (рис.10, 11). В даній роботі виконані дослідження геометричних параметрів (геометрична похибка і повторність похибки позиціювання). Це пов’язано з тим, що ці є складовими похибки встановлення ЗЕ в патрон.

Виконано дослідження надійності встановлення ЗЕ з допомогою ПАЗЗЕ та експериментальне дослідження силових, жорсткістних і точністних характеристик ПАЗЗЕ. Поле розсіювання точності позиціювання схвату ПАЗЗЕ о осі Z при односторонньому підводі характеризується середнім арифметичним відхиленням =0,366 мм і середнім геометричним відхиленням =0,176 мм. Поле розсіювання точності лінійного позиціювання схвату ПАЗЗЕ по осі Z при двохсторонньому підводі характеризується середнім арифметичним відхиленням =0,799 мм і середнім геометричним відхиленням =0,285 мм. Поле розсію-вання точності кута позиціювання схвату ПАЗЗЕ по осі Z при двохсторонньому підводі характеризується середнім арифметичним відхиленням =0,5347 мм і середнім геометричним відхиленням =1,289 мм (рис.13). Жорсткість схвату ПАЗЗЕ в горизонтальній площині складає 42,5 Н/мм (рис.14). Порівняння результатів теоретичних і експериментальних досліджень дало розбіжність в межах 8-13 %.

В четвертому розділі розроблена і приведена методика проектування і ефективність впровадження пристроїв автоматичної зміни затискних елементів. Для цього запропоновані нові схеми і конструкції ПАЗЗЕ, що захищені патентами України на винаходи і методика проектувального розрахунку пристроїв автоматичної зміни затискних елементів.

Серед допоміжних рухів основними є операції, які пов’язанні з маніпу-люванням (зміною) ЗЕ і заготовками. ПАЗЗЕ з дискретною схемою обхвату створюють, використовуючи системно - морфологічний метод пошуку нових технічних рішень. Основні морфологічні признаки: переналагоджувана частина, вид ЗЕ і спосіб переналагодження.

Метод дослідження функціонально - фізичних зв’язків не заперечує відомих методів, але його застосування при пошуковому конструюванні прийнятно. Цей метод дозволяє знаходити приховані потенціальні можливості об’єкта, прогнозувати характеристики майбутніх, створювати нові об’єкти, які здатні виконувати складні функції зміни ЗЕ.

Виходячи з аналізу відомих пристроїв, запропонована морфологічна матриця ПАЗЗЕ (табл. 1).

При пошуку нових рішень і конструкцій проаналізовано ряд сполучень елементів з матриці, серед яких новизною і промисловою придатністю визначається поєднання таких альтернатив:(заявка на патент України № 2002 032425 від 22.04.2002.р).

1.1.-2.2.-3.1.-4.1.-5.1.-6.3.-7.5.-8.3.

Другий пристрій зміни ЗЕ виконаний з захватним елементом у вигляді подавальної цанги (заявка на патент України № 2001106946 від 12.10.2001 р).

Розроблені рекомендації для застосування ПАЗЗЕ на Київському ВАТ “Веркон” та в учбовому процесі.

ВИСНОВКИ

Головні результати виконаного дослідження зводяться до наступного:

1.

2. Вперше показано, що точність позиціювання вихідного елемента ПАЗЗЕ складається з: 1)похибки переносу і встановлення затискного елемента (цанги) в шпиндель (характеризується кутом зміщення осі цанги), 2) похибки встановлення деталі в затискному елементі (в цанзі), що залежить від розбіжності жорсткості пелюсток (характеризується кутом 2), 3)похибки закріплення заготовки в цанзі, 4)похибки обробки залежить від врахуванням геометричних факторів в залежності від допустимої похибки вихідного елемента з врахуванням багатоелементної структури.

3. Показано, що забезпечення точності автоматичного позиціювання робочого органу із змінним затискним елементом потребує підвищення жорсткості і демпфуючих характеристик упора при збільшенні його вильоту, введення додаткових гальмівних сил, зменшення швидкості підводу до кінцевого положення при зменшенні розсіювання точності позиціювання в 2,4..2,5 рази до 0.032 мм.

4. Створено математичну модель багато масової системи ПАЗЗЕ, яка враховує вплив статичних і динамічних характеристик на точність позиціювання і встановлення з врахуванням збурюючи факторів в усьому робочому діапазоні діаметрів оброблюваних заготовок без переналагодження.

5. Визначено похибку позиціювання затискної цанги на схвати промислового роботу при введенні її в конус шпинделя, а також точність встановлення і затиску заготовки з врахуванням початкової похибки встановлення затискної цанги і дії випадкових значень сил і моментів від розсіювання жорсткості пелюсток цанги, сил тертя і зчеплення. Розраховано час, за який зменшення коливань при встановленні цанги в шпиндель досягне допустимої межі при різних значеннях маси змінної цанги. Так, для маси змінної цанги 3 кг час затухання коливань досягає 0.15 с.

6. Розроблено методику і принципи проектування ПАЗЗЕ на основі системно –морфологічного підходу, запропоновані морфологічна матриця для синтезу ПАЗЗЕ і затискних цанг в токарних автоматах, що вбудовані в верстатні комплекси.

7. Розроблено практичні рекомендації по проектуванню нових конструкцій ПАЗЗЕ для токарних автоматів і їх основних параметрів, а також методику їх проектування у вигляді керуючого матеріалу з елементами САПР.

8. Створено нові схеми і конструкції ПАЗЗЕ, захищені патентом України на винахід і які запропоновані для впровадження в промисловість і учбовий процес.

Очікуваний річний економічний ефект від впровадження конструкцій ПАЗЗЕ та методик їх розрахунку і проектування складає близько 20 тис. грн. для одного примірника.

Матеріали по розробленим конструкціям ПАЗЗЕ та методики їх розрахунку і проектування передані по запитам підприємствам, організаціям та вищим навчальним закладам.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

АНОТАЦІЯ

Ібрагім Фархан Салман Аль Рефо. Підвищення точності пристроїв автоматичної зміни затискних елементів в токарному модулі. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидат технічних наук за спеціальністю 05.03.01- “Процеси механічної обробки, металорізальні верстати і інструмент”

Дисертація присвячена розвитку теоретичних та експериментальних методів визначення параметрів пристроїв для автоматичної зміни затискних елементів на токарних верстатах з ЧПУ. Для пошуку синтезу нових механізмів застосовано метод морфологічного аналізу із складанням морфологічної матриці. Точність процесу автоматичного переносу встановлення затискних елементів складається з суми похибок: системи управління, приводів і механічної системи. Ці похибки розглянуто як суму лінійних і кутових похибок. Розділяючи всі похибки на похибки руху (встановлення) і похибки механічної системи і враховуючи особливості налагодження, можна виділити не скомпенсовану частину цих похибок. Аналіз всіх елементарних похибок дозволяє скласти баланс точності ПАЗЗЕ.

Ключові слова: затискні елементи, автоматична зміна затискних елементів, математичне моделювання, затискний патрон, затискна цанга, токарний модуль, точність позиціювання.

THE SUMMARY

Іbrahim Farhan Sаlman Аl Rеfо Increase of precision, of devices of automatic gang of clamping members in a turning module. Manuscript.

The dissertation on competition eption for scientific degree of the candidate of engineering science on the specialty 05.03.01. “Processes of machining, metal cutting machine and tools ”. -National technical University of Ukraine, Kiev polytechnic institute, Kiev, 2002.

The dissertation is devoted to development of theoretical and experimental methods of definition of parameters of devices for automatic replacement of chucks on turning devises with numerical control. The method of the morphological analysis with addition of a morphological matrix is applied for synthesis searching of new mechanisms. The accuracy of process of automatic transfer of an establishment of tightening elements consists of the sum of following errors: of control systems, drives and mechanical system. These errors are considered as the sum of linear and angular errors. Dividing all errors on an error of movement (establishment) and errors of mechanical system and taking into account the adjustment features, it is possible to allocate the not compensated part of the errors. The analysis of all elementary errors allows to combine the accuracy balance.

The keywords: tightening elements, automatic replacement of tightening elements, mathematical modeling, chuck, collet, turning module, positioning accuracy.

АННОТАЦИЯ

Ибрагим Фархан Салман Аль Рефо. Повышение точности устройств автоматической смены зажимных элементов в токарном модуле. Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидат технических наук по специальности 05.03.01- “Процессы механической обработки, металлорежущие станки і инструмент”

Диссертация посвящена развитию теоретических и экспериментальных методов исследования параметров устройств для автоматической смены зажимных элементов на токарных станках с ЧПУ. Целью работы является расширение технологических возможностей токарных автоматов, работающих в условиях частой переналадки, за счет создания УАСЗЭ и разработка методов их проектирования на основе комплексного исследования их основных характеристик. На основе исследований процесса закрепления заготовки во всем рабочем диапазоне станка без переналадки разработана методика проектирования УАСЗЭ токарных автоматов, по которой определены основные параметры новых конструкций УАСЗЭ, установлены факторы, влияющие на динамическое качество системы УАСЗЭ и точность установки и манипулирования ЗЭ и заготовкой. Предложены конструктивные схемы УАСЗЭ для токарных модулей. Широкое применение УАСЗЭ позволяет повысить технико-экономические показатели и расширить технологические возможности токарных автоматов, а также ликвидировать комплекты цанговых патронов, сменных вкладышей, упростить процесс переналадки или смены ЗП и их элементов, исключить применяемое в этих случаях оборудование (магазины-накопители, манипуляторы или промышленные роботы) и механизмы позиционирования и фиксации токарных модулей.

В качестве объектов исследования выбраны УАСЗЭ, в которых объектом манипулирования является зажимная цанга. Устройства автоматической смены зажимных цанг входят в состав робототехнического комплекса, где функции автоматического манипулирования цангами выполняет промышленный робот. За исходный принят робот напольного типа. Хранение зажимных цанг с различными размерами рабочего отверстия осуществляется в поворотном магазине.

После автоматической смены ЗЦ, при переходе на обработку другой детали, автоматическая подача заготовок в зависимости от их вида и размеров может осуществляться разными схемами. Если в качестве заготовок применяется пруток, то РТК используется только для автоматической смены ЗЦ, а подача прутка осуществляется механизмом подачи, который имеется в токарных автоматах и токарно-револьверных станках. Если применяется штучная заготовка, то ее автоматическая загрузка возможна с помощью магазинного или другого загрузочного устройства, а также с помощью ПР. Во всех случаях необходима увязка циклограмм работы целевых механизмов станка.

Для поиска и синтеза новых механизмов применен метод морфологического анализа с составлением морфологической матрицы. Точность процесса автоматического переносу и установления зажимных элементов состоит с суммы погрешностей: системы управления, приводов и механической системы. Эти погрешности рассмотрено как сумму линейных и угловых погрешностей. Разделивши все погрешности на погрешности движения (установки)и погрешности механической системы и учитывая особенности наладки, можно выделить не скомпенсированную часть этих погрешностей. Анализ всех элементарных погрешностей позво-ляет составить баланс точности УАСЗЭ.

Ключевые слова: зажимные элементы, автоматическая смена зажимных элементов, математическое моделирование, зажимной патрон, зажимная цанга, токарный модуль, точность позиционирования.