Анализ точности базовой и новой конструкции стола CNC 200 R

Проектирование станков и отдельных узлов и механизмов в значительной степени подчиняется критерию точности. К этому критерию относятся точность изготовления и сохранение точности в работе. На точность обработанного изделия влияют точность опорной поверхности для базирования заготовки (плоскостность столов и приспособлений), точность движения рабочих органов (точность вращения шпинделей, точность направления перемещения столов и суппортов), точность взаимного расположения базовых поверхностей и множество других факторов.

Рассмотрим факторы, влияющие на точность обработки детали при использовании поворотного стола CNC200R.

Погрешность установки заготовки суммируется из погрешностей базирования ε_Б, закрепления ε_З и погрешности положения заготовки, вызываемой неточностью приспособления. Неточность поворотной плиты для установки детали, закрепляемой между поворотным столом и задней бабкой, вызывает неточность изготовления изделия. Перпендикулярность плиты относительно опор составляет 0,002 мм, перпендикулярность плиты относительно основания стола – 0,002 мм. Несоблюдение допуска перпендикулярности приведет к искривлению положения оси, что в свою очередь оказывает влияние на точность детали. Плита крепится к поворотному столу посредством планшайбы, перпендикулярность которой относительно горизонтальной оси составляет 0,005 мм. Допуск перпендикулярности положения корпуса задней бабки в вертикальном положении составляет 0,005 мм.

К отклонению в вертикальной плоскости также приведет радиальное биение шариковых радиально-упорных подшипников в задней бабке, установленных с натягом и воспринимающих радиальную нагрузку, а также радиальное и незначительное осевое биение подшипникового редуктора в столе.

Составив уравнение баланса и сложив все отклонения, влияющие на точность обработки детали, получаем:

Сравнив базовую и новую конструкцию поворотного стола CNC200R, видим что максимальное перемещение в базовой конструкции превышает полученное значение отклонения. Максимальное перемещение в новой конструкции поворотного стола составляет 0,02019 мм, что удовлетворяет полученному значению.

Выводы

1. Конструкции поворотных столов, применяемых в многоцелевых станках, отличаются по ряду признаков, к которым относятся: количество осей вращения, положение оси вращения, тип привода, тип используемой передачи, способ торможения, тип редуктора, наличие устройства смены заготовок.

Наибольшее применение на предприятии ОАО «Стерлитамак – М.Т.Е» получили столы, характеризующиеся следующими особенностями: преимущественно с вертикальной осью вращения, электромеханическим приводом, с применением подшипникового редуктора, с использованием гидравлического тормоза.

2. Моделирование поворотных столов с применением программного продукта SolidWorks Simulation 2009 показало, что двухосевой поворотный стол RTL500 характеризуется следующими отклонениями:

– максимальные напряжения растяжения / сжатия 4,69e+007Н/м^2;

– максимальные перемещения составляют 3,556е-005 м;

– максимальные деформации 1,354е-004.

Отклонения поворотного стола CNC200R составляют:

– максимальные напряжения растяжения / сжатия 4,29e+007Н/м^2;

– максимальные перемещения составляют 4,178е-005 м;

– максимальные деформации 1,568е-004.

Новый вариант конструкции поворотного стола модели CNC200R в сравнении с базовым вариантом характеризуется меньшими напряжениями на 46%, меньшими деформациями на 54%, меньшими перемещениями на 52%.

3. На основании анализа баланса жесткости установлено, что к числу основных факторов, влияющих на жесткость конструкции в целом, относятся жесткость плиты, материал плиты, влияние радиально-упорных подшипников задней опоры.

4. Усовершенствованный вариант конструкции поворотного стола модели CNC200R характеризуется гораздо меньшими отклонениями по напряжению, перемещению и деформации в сравнении с базовой конструкцией. Полученные результаты представлены ниже:

– максимальные напряжения растяжения / сжатия 1,89e+007 Н/м²;

– максимальные перемещения составляют 2,019е-005 м;

– максимальные деформации 7,118е-005.

Оптимизированная конструкция поворотного стола CNC200R отвечает требованиям по точности обрабатываемой детали и устраняет недостатки базовой конструкции.

Список литературы

стол поворотный махатронный двухосевой

1. Бейзельман Р.Д. Подшипники качения: справочник – М.: Машиностроение, 1975. – 572 с.: ил.

2. Бушуев В.В. Практика конструирования машин: справочник – М.: Машиностроение, 2006. – 448 с.: ил.

3. Васильев Г.Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков. – М.: Машиностроение. 1987. – 280 с., ил.

4. Косов Н.П. технологическая оснастка: вопросы и ответы. – М.: Машиностроение, 2005. – 304 с.

5. Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ. – К.: Высшая школа, 1991. – 278 с.: ил.

6. Решетов Д.Н. Детали и механизмы металлорежущих станков. – М.: Машиностроение, 1972. – Т. 1 – 664 с.; Т. 2. – 520 с.

7. СТИН: Ежемесячный научно-технический журнал. – М.: СТИН, 2007. – №9: сентябрь (2007)