Юрчишин Оксана Ярославівна. Пружно-демпфуючі характеристики та прогнозування меж використання широкодіапазонних цангових патронів

Короткий опис

Юрчишин Оксана Ярославівна. Пружно-демпфуючі характеристики та прогнозування меж використання широкодіапазонних цангових патронів : Дис... канд. наук: 05.03.07 2008

Ючишин О. Я. Пружно-демпфуючі характеристики та прогнозування меж використання широкодіапазонних цангових патронів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.03.01 "Процеси механічної обробки, верстати та інструменти", Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Київ, 2008.
Дисертація присвячена дослідженню пружно-демпфуючих характеристик та прогнозуванню меж використання ШЦП з мультиплікацією для токарних верстатів.
На основі аналізу досягнень науки і техніки проведено дослідження відомих конструкцій ШЦП та існуючого стану методик їх досліджень. Проведено теоретичні дослідження динамічної системи шпиндель-ШЦП-деталь, розроблено методики експериментальних досліджень для визначення пружно-дисипативних властивостей затискних цангових патронів різних типів. Розроблено математичну модель пружної системи «шпиндель-патрон-деталь» з врахуванням коефіцієнту демпфування та модель процесу контактної взаємодії заготовки для існуючих і нових конструкцій ШЦП.
Проведено експериментальні дослідження та промислове випробування конструкцій ШЦП з покращеними демпфуючими властивостями. Розроблено план експерименту за чотирма факторами і на основі експериментальних даних отримано математичну модель пружних відтискань системи П-Д. Експериментальні вимірювання динамічної характеристики процесу демпфування проводились за визначенням частот вільних коливань оправки та визначенні логарифмічних декрементів коливань оправки затиснутої в цанговому патроні.
Здійснено наукове прогнозування розвитку затискних механізмів по критерію широкодіапазонності з використанням патентної інформації і статистичних методів прогнозування. Методом морфологічного синтезу за поєднанням альтернатив отримано нові конструкції широкодіапазонних цангових патронів на рівні винаходів та корисних моделей, захищених патентами України.

У дисертації вирішено важливу науково-технічну задачу, яка пов’язана з розширенням технологічних можливостей токарних верстатів і підвищення продуктивності і якості обробки за рахунок дослідження та прогнозування меж використання ШЦП з покращеними пружно-демпфуючими властивостями.
Вперше встановлено характер зміни радіальної жорсткості патрона по куту повороту, і визначено, що детермінована складова зміни жорсткості відповідає полігармонічному процесу із суттєвими третьою, шостою та другою гармоніками, а випадкова складова є квазістатичним по куту повороту сили процесом із законом розподілу, близьким до нормального.
Розроблено математичну модель коливального процесу системи шпиндель-патрон-деталь, де враховано пружно-демпфуючі характеристики цієї системи, що дозволяє комплексно оцінювати вплив демпфуючих і пружних властивостей контактних груп цангового механізму на рівень коливань заготовки.
Вперше на основі пружно-деформаційної моделі розроблено методику визначення дійсних значень згинних і кутових жорсткостей контактних груп цангового механізму за результатами вимірювання пружних зміщень.
Порівняльні випробування традиційних ЦП і ШЦП засвідчили, що стабільність характеристик ШЦП в 1,2-1,3 рази вища ніж в традиційного цангового патрона при вимірюванні осьового відтягування і сили проштовхування, стабільність моменту прокручування в 1,8 та радіального биття в 1,2 рази менша в ШЦП ніж традиційному ЦП, що дозволяє розробленим конструкціям ШЦП для ТРВ надійно затискати прутки з відхиленням діаметру3-4мм.
Експериментально визначено високі пружно-демпфуючі властивості ШЦП за рахунок наявності додаткових стиків (проміжних затискних елементів та пластин) в замкненому силовому контурі
В результаті порівняння теоретичних та експериментальних даних встановлено, що суттєвими частотами похибок обробки є 300..400 Гц, резонансні області 800...900; 1400; 1700; 2000 Гц, ширина спектральної полоси 900..1000 Гц, високочастотні резонанси 700; 900; 2000; 3400; 3800 Гц, суттєві гармоніки з частотами менше 500Гц, резонансні області 900; 1400; 1700; 2000 Гц, ширина спектральної полоси 2000 Гц, високочастотні резонанси 3400; 3800 Гц.
Проведено прогноз розвитку ШЦП по показнику широкодіапазонності, який вказує на перспективність дослідження, конструювання і розвитку нових конструкцій цангових патронів в напрямку збільшення широкодіапазонності.
Синтезовано методом морфологічного аналізу нові конструкції ШЦП на рівні винаходів і корисних моделей, захищені патентами України.
Результати роботи передані для впровадження ТОВ ОСП "Корпорація Ватра".