Вплив упорного обмеження автоматичної подачі довгомірної заготовки на точність її осьового позиціювання в токарному верстаті
DOI:
https://doi.org/10.31649/2413-4503-2025-22-2-71-80Ключові слова:
верстат, оптимізація обробки різанням, моделювання похибки розмірів деталі, системні закономірності, надійність подачі, точність обробки тіл обертання, автоматизація системи управління, стійкість динамічної системи, правильність поверхні, прогнозування вібрації, аналіз стабільності та відмов, положення різальної кромкиАнотація
Представлено вплив упорного обмеження автоматичної подачі довгомірного прутка на точність його осьового позиціювання в токарному верстаті. Показано, що жорсткий упор формує нестаціонарний режим де удар змінює граничну умову на вільному кінці прутка, збуджує поздовжні хвилі напружень та спричиняє фазозалежну компресію, яка випадково захоплюється затискним патроном. Виведено критерій безвідскокового режиму та еквівалентну межу швидкості наближення прутка, що слугують інструментами добору режимів подачі з урахуванням його довжини, жорсткості та сил тертя. Отримано вираз для знаходження залишкової динамічної похибки, яка визначає потребу у мінімальній витримці часу для зменшення амплітуди коливань. Аналітично показано немонотонну залежність параметрів процесу осьового позиціювання від фактичної довжини прутка, що подається. Показано принципову неможливість забезпечити сталу «нульову» базу пасивним упором упродовж циклу витрати прутка через зміну його маси та жорсткості, зміну тертя та деградацію контакту з упором. Практична цінність отриманих результатів полягає також у можливостях: обчислювати швидкість підходу прутка до упору, необхідну величину зусилля проштовхування прутка для заданих значень його фактичної довжини; визначати часову витримку затухання коливань; оцінювати вплив жорсткості упора на зменшення компресії прутка; обґрунтувати перехід до активної схеми осьового позиціювання.
Новизна отриманих результатів полягає у трактуванні взаємодії елементів системи «штовхач-пруток-упор» як задачі узгодження хвильових імпедансів із явним критерієм безвідскоковості та у введенні огинаючої максимальних зміщень прутка при відскоках як інженерної метрики гарантованої похибки на момент затиску. Запропонований підхід формує теоретичну основу для синтезу режимів подачі та конструктивних параметрів упора і відкриває можливість побудови замкнених систем керування.
Keywords: machine tool, optimization of cutting, modeling of part dimensional errors; system regularities, feed reliability, precision machining of rotating bodies, automation of the control system, stability of the dynamic system, surface accuracy, vibration prediction, stability and failure analysis, cutting edge position.
Посилання
C. Putignano, L. Afferrante, G. Carbone та G. Demelio, “A new efficient numerical method for contact mechanics of rough surfaces”, Int. J. Solids Struct., т. 49, № 2, с. 338–343, січ. 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2011.10.009
R. Sheremeta, “Review of reological models”, Bull. Lviv Nat. Agrarian Univ.. Agroeng. Res., № 22, с. 22–30, груд. 2018. DOI: https://doi.org/10.31734/agroengineering2018.01.022
B. Hu, W. Schiehlen та P. Eberhard, “Comparison of analytical and experimental results for longitudinal impacts on elastic rods”, J. Vib. Control, т. 9, № 1-2, с. 157–174, січ. 2003. DOI: https://doi.org/10.1177/107754603030745
H. Yang, F. Zhou, Y. Li та Y. Zheng, “Investigating the Taylor impact problem of an elastic rod using the Rayleigh-Love rod theory”, Eur. J. Mechanics - A/Solids, т. 93, с. 104551, трав. 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2022.104551
J. Zhang, M. Fang, Q. Zhao, L. Zhao, X. Liang та G. He, “A continuous contact force model for the impact analysis of hard and soft materials”, SSRN Electron. J., 2022. DOI: https://doi.org/10.2139/ssrn.4058033
Y. Chen, J. Wang, Q. Tang та J. Li, “A study on the coarse-to-fine error decomposition and compensation method of free-form surface machining”, Appl. Sci., т. 14, № 19, с. 9044, жовт. 2024. DOI: https://doi.org/10.3390/app14199044
B. Prydalnyi та H. Sulym, “Identification of analytical dependencies of the operational characteristics of the workpiece clamping mechanisms with the rotary movement of the input link”, Acta Mech. Autom., т. 15, № 1, с. 47–52, берез. 2021. DOI: https://doi.org/10.2478/ama-2021-0007
B. Prydalnyi, “Mechatronic device for two-stage clamping of cylindrical objects in machine tool spindles”, J. Mech. Eng. Transport, т. 13, № 1, с. 118–123, 2021. DOI: https://doi.org/10.31649/2413-4503-2021-13-1-118-123
“Optical micrometer / laser micrometer | KEYENCE america”. KEYENCE CORPORATION OF AMERICA. [Онлайн]. Режим доступу: https://www.keyence.com/products/measure/micrometer
Д. Янюк, “Вдосконалення пристрою подачі пруткових заготовок в токарному обладнанні”, Сучасні технології в машинобуд. та трансп., т. 2, № 23, с. 297–303, листоп. 2024. DOI: https://doi.org/10.36910/automash.v2i23.1552
J. Wang, J. Zhang, F. Zhang, Z. Sun, Z. Sui та Y. Tian, “Measurement-based two-layer optimization scheme for machining system with repetitive and batch characteristics”, Int. J. Adv. Manuf. Technol., черв. 2022. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-022-09460-1
G. Lasi and R. Mingozzi, “Self-damping bar pusher rod for bar feeders”, European Patent Office, Patent EP 0873807 A1, 1998.
International Organization for Standardization, ISO 230-2:2014 – Test code for machine tools – Part 2: Determination of accuracy and repeatability of positioning of numerically controlled axes, Geneva, Switzerland: ISO, 2014.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 3
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
