Формирование точностных и жесткостных характеристик узла шарикового винта при сборке станков с ЧПУ

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621.9. 06
Н.В. Емельянов
ст. преподаватель, кафедра «Инженерная графика», ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет»
В.Л. Зубенко
канд. техн. наук, доцент, кафедра «Автоматизированные станочные и инструментальные системы», ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет»
И.В. Емельянова
канд. техн. наук, доцент, кафедра «Инженерная графика», ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет»
ФОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТНЫХ И ЖЕСТКОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УЗЛА ШАРИКОВОГО ВИНТА ПРИ СБОРКЕ СТАНКОВ С ЧПУ
Аннотация. Рассматривается влияние погрешностей изготовления элементов опор узла шарикового винта и передачи винт-гайка качения при сборке на точность перемещения и жесткостные характеристики исполнительного органа. Проведен машинный эксперимент, моделирующий упругие деформации узла в зависимости от полезной нагрузки и величины предварительного натяга в соединениях. Осуществлена оценка факторов, влияющих на величину зоны нечувствительности при реверсе.
Ключевые слова: привод подачи, шариковый винт, опора, жесткость, точность, сборка, погрешность, деформация, перемещение.
N.V. Emeljanov, Samara state technical University
V.L. Zubenko, Samara state technical University
I.V. Emeljanova, Samara state technical University
FORMATION CHARACTERISTICS OF KNOT OF THE BALL SCREW AT ASSEMBLAGE OF MACHINE
TOOLS WITH PNC
Abstract. Influence of errors of manufacturing of elements of support of knot of the ball screw and transfer the screw-nut качения is considered at assemblage on accuracy of moving executive office characteristics. The machine experiment modeling elastic deformations of knot depending on useful loading and size of a preliminary tightness in connections is made. The estimation of the factors influencing size of a zone of tolerance at a backspacing is carried out.
Keywords: a giving drive, the ball screw, a support, rigidity, accuracy, assemblage, an error, deformation,
moving.
Одной из основных эксплуатационных характеристик станка с числовым программным управлением (ЧПУ) является точность и жесткость деталей и узлов несущей системы и приводов главного движения и подачи. Эти характеристики являются функцией конструктивных параметров деталей и их соединений. Обеспечение высоких рабочих характеристик привода (быстродействие, точность позиционирования, контурная погрешность обработки, зона нечувствительности при реверсе и др.), при значительном числе элементов и их соединений узла шарикового винта ШВ, представляет собой сложную задачу, решаемую методами сквозного проектирования (CAD/CAM/CAE-технологии) на этапах конструирования, изготовления, сборки и эксплуатации технологического оборудования [1, 2, 4, 9].
Задача повышения эффективности и качества станочных систем — станок с ЧПУ, рабочий модуль (РМ), робото-технический комплекс (РТК) и т. д. — является задачей анализа сложной системы, заключающейся в построении математических моделей, изучение которых дает возможность разработки и реализации способов и средств достижения цели [1, 3, 9].
При представлении математической модели системы привода подачи, автоматизиро-
ванная система управления электроприводом (АСУЭП) в векторах пространства состояний, система матричных уравнений имеет вид [3]:
[А] {х} = [В] {и} + [Н ] I
1
ГО {и} = [К ] {х} + [Н] {I},
рег 2
где [А], [В], [К ], [Н ], [Н ] - соответственно взвешенные вершины матриц:
рег 1 2
[A] - коэффициентов системы привода с координатами переменных — {х},
[B] - вектора управления — {и},
[И] - собственных операторов, регуляторов вектора управления — {и},
[К ] - законов регулирования с координатами переменных — {х},
рег
[Н], [. Н] - коэффициентов вектора внешних воздействий — {Т} на исполнительный орган
— [Н^ и регуляторы — [Н].
Структура механической части привода подачи может быть приведена к трехмассовой расчетной модели (рис. 1), параметрами которой являются приведенные моменты инерции — /?,
движущие и нагрузочные моменты — М-, углы поворота вала двигателя и упругие звенья — ф^ (или угловые скорости — ф|), приведенные податливости — 1/ Су (или жесткости — Су) и приведенное демпфирование — Ьу.
Рисунок 1 — Структурная блок-схема механической части привода
Важнейшим условием достижения высоких точностей является учет жесткости и зоны нечувствительности при перемещениях рабочих органов станка. Зона нечувствительности проявляется в том, что при обработке деталей сложного контура, при изменении направления движения на противоположное, рабочие органы некоторое время не начинают движения в новом направлении, что может явиться причиной возникновения погрешности обработки.
В общем случае величина зоны нечувствительности при реверсе (ЗНПР) может быть определена по формуле [3]:
б = Л + 2F/С,
знпр I
где F — полная сила трения- С — жесткость цепи привода-
Л — суммарный зазор в цепи привода.
Таким образом, величина ЗНПР является одной из важнейших характеристик привода, зависящих как от сил трения в цепи, так и от ее жесткости.
Для повышения точности отработки в приводах подач станков с ЧПУ нужно иметь минимальный момент холостого хода и наивысшую жесткость, при оптимальном выборе величины предварительного натяга в соединениях, так как увеличение предварительного натяга повышает осевую жесткость узла шарикового винта, но, одновременно, также увеличивает момент холостого хода. Кроме того, чрезмерный предварительный натяг может снизить долговечность пары винт — гайка качения, потому что для одной из гаек, в зависимости от направления движения, сила предварительного натяга суммируется с осевой рабочей нагрузкой.
Жесткость привода подачи обеспечивается как беззазорным исполнением пары винт -гайка, так и конструктивным оформлением опор ходовых винтов, комбинация которых выбирается в зависимости от длины ходового винта, действующих нагрузок и класса точности станка.
На рисунке 2 представлены опоры ходового винта привода гайки 12 продольного перемещения исполнительного органа станка с ЧПУ.
Рисунок 2 — Жесткие опоры с предварительным натягом ходового винта
В обоих опорах используют комбинированный подшипник.
Подшипник состоит из опорных колец 2 и 8, роликов 3 и 7, наружной обоймы 6 и иголок 5. При создании натяга в опоре гайкой 1 невозможно превысить величину, которую обеспечил завод-изготовитель, так как осевая нагрузка воспринимается кольцом 2, роликами 3, обоймой 4, роликами 7, кольцом 8, промежуточной втулкой 9, опорным буртом винта и одновременно внутренней обоймой 6, ограничивающей сближение колец 2 и 8.
Особенность данной конструкции состоит в том, что затягивание гайки 11 при отпущенной гайке 10, приводит к растяжению ходового винта. Такое растяжение можно использовать

Статистика по статье
  • 4
    читатели
  • 2
    скачивания
  • 0
    в избранном
  • 0
    соц. сети

Ключевые слова
  • ПРИВОД ПОДАЧИ,
  • GIVING DRIVE,
  • ШАРИКОВЫЙ ВИНТ,
  • BALL SCREW,
  • ОПОРА,
  • ЖЕСТКОСТЬ,
  • ТОЧНОСТЬ,
  • ACCURACY,
  • СБОРКА,
  • ПОГРЕШНОСТЬ,
  • ДЕФОРМАЦИЯ,
  • DEFORMATION,
  • ПЕРЕМЕЩЕНИЕ,
  • MOVING,
  • SUPPORT,
  • RIGIDITY,
  • ASSEMBLAGE,
  • AN ERROR

Аннотация
научной статьи
по машиностроению, автор научной работы & mdash- ЕМЕЛЬЯНОВ Н.В., ЗУБЕНКО В.Л., ЕМЕЛЬЯНОВА И.В.

Рассматривается влияние погрешностей изготовления элементов опор узла шарикового винта и передачи винт-гайка качения при сборке на точность перемещения и жесткостные характеристики исполнительного органа. Проведен машинный эксперимент, моделирующий упругие деформации узла в зависимости от полезной нагрузки и величины предварительного натяга в соединениях. Осуществлена оценка факторов, влияющих на величину зоны нечувствительности при реверсе.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой