Введение к работе
Актуальность проблемы Анализ литературных данных, относящихся непосредственно к теме диссертации, показал, что существует ряд вопросов в области конструирования, изготовления и эксплуатации ультразвуковых (УЗ) станков, связанных с достижением высокой точности обработки, как непосредственно размеров и формы получаемых отверстий, так и координат их расположения. Большая часть экспериментальных и теоретических исследований посвящена процессу обработки, вопросам взаимодействия незакрепленных частиц абразивов с индентором и обрабатываемым материалом: частотам и амплитудам колебаний индентора, процессу размельчения абразивных микрочастиц при реализации микрорезания, оптимального усилия прижима абразивных частиц к обрабатываемой поверхности, скорости смены суспензии в рабочем промежутке, свойств рабочей жидкости и т.д Значительное число работ посвящено конструкциям станков и особенно УЗ вибраторов Однако следует отметить, что некоторым элементам конструкций УЗ станков, особенно стойкам, не уделялось должного внимания. Прошивочные станки, особенно небольших типоразмеров, выполняются с С-образными стойками, что позволяет значительно расширить возможности получения отверстий в крупногабаритных деталях Полагается, что мощность процесса УЗ микрорезания невелика, частота колебаний рабочего инструмента очень высока и поэтому колебания его не должны оказывать влияния на сравнительно низкочастотные колебания элементов конструкции в рабочей зоне. Однако, как показывают экспериментальные исследования, при УЗ резании возникают низкочастотные колебания несущих деталей В итоге снижается точность формы прошиваемых отверстий и точность взаимного расположения их осей. В опубликованных работах недостаточное внимание уделялось исследованию статической и динамической жесткости, измерению и анализу низкочастотных колебаний элементов конструкции УЗ станков Большое число аналитических и экспериментальных работ, посвященных расчетам статики и динамики стоек обычных металлорежущих станков, не может непосредственно быть использовано при конструировании УЗ станков Необходимы другие подходы, связанные с выполнением требований уменьшения статических и динамических деформаций в процессе УЗ прошивки отверстий Таким образом, тема исследования актуальна для теории и практики металлообработки
Цель работы - разработка и исследование математической и поляризационно-оптической моделей стойки ультразвукового прошивочного станка для повышения точности формы и координат обрабатываемых отверстий путем уменьшения линейных и угловых перемещений направляющих
Методика исследования Работа базируется на известных теоретических и экспериментальных исследованиях в области статики и динамики станков, технологии машиностроения, методах фотомеханики и компьютерного анализа линейных и нелинейных дифференциальных уравнений. Эксперименты
проводились с применением бесконтактных световолоконных датчиков и пьезоакселерометров, современной регистрирующей аппаратуры и аналого-цифровых преобразователей с последующей компьютерной обработкой полученных результатов.
Научная новизна полученных в работе результатов заключается в разработке и исследовании математических моделей статических деформаций и колебаний стойки УЗ станка, а также в формировании и исследовании иоляризационно-оптических моделей, на которых путем сравнительного исследования стоек традиционной и предложенной оригинальной конструкции показана возможность перераспределения сжимающих и растягивающих напряжений в теле стойки, благодаря которому повышается стабилизация положения направляющих инструментальной каретки.
Практическая полезность работы состоит в следующем
разработан и отлажен экспериментальный стенд для исследования статических деформаций стойки УЗ станка, на котором можно выполнять детальный анализ перемещений областей стойки, вызываемых растяжением-сжатием, изгибом и кручением.
отлажена система многоканальной компьютерной регистрации данных и методика обработки результатов экспериментов,
изготовлены поляризационно-оптические модели стойки - как традиционной, так и новой предложенной конструкции - разработана методика и выполнено их исследование с использованием компьютерной обработки изолиний, полученных цифровой фотокамерой.
Реализация работы. Разработанные методики, результаты работы и программное обеспечение используются в научной работе кафедры Технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов РУДН, при выполнении магистерских диссертаций, в учебном процессе в курсах "Технология машиностроения", «Методика и практика технических экспериментов», "Математическое и физическое моделирование'', в научно-исследовательской работе сгудентов.
Апробация работы. Отдельные разделы работы и работа в целом обсуждалась на заседаниях кафедры Технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов РУДН, на научно-технических конференциях Инженерного факультета РУДН в 2005-2007 гг
Публикации. По результатам исследования опубликовано 3 работы
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, приложения, списка литературы; изложена на страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 7 таблиц.
