Введение к работе
Актуальность работы.
Из большого многообразия деталей машиностроения, необходимо читывать детали со сложной геометрией поверхности. Для изготовления ;анных деталей требуется создание технологических процессов, трудность оторых заключается в сложности конструкции технологических машин и истемы управления. Кроме того, вместе с изменением геометрии брабатываемой поверхности детали, необходимо менять технологический роцесс. Проектирование совместно технологического процесса и мехашпма [ашины для каждого случая является не только сложными и трудоемкими, но дорогостоящими. В настоящее время, в институте машиноведения им. А. А. лагонравова РАН, предложены новые механшмы относительного іашпулирования (MOM), построенные на подвігжньїх стержневых онструкциях и вращательных парах, состоящие из двух манипуляторов, один ля перемещения детапи, другой - инструмента. Взаимное пространствешюе еремещение режущей кромки шіструмеш-а относігтельно детали позволяет оздать сложную обрабатываемую поверхность.
Механизм относительного манипулирования имеет ряд преимуществ в равнении с механгомами, применяемыми для дашіьіх целей - быстро и удобно еняется конструкция для шіфокого класса сложных поверхностей, гачительно экономится металлоемкость, что имеет большое практическое гачение.
В работах, изложенных авторами В. Л. Афонин, А. Ф. Крайнев, В. А. лазунов приведены новые конструкции MOM и рассмотрены задачи тематики.
Рассмотрение задач динамики MOM, определение дшамических ірактеристик, управляющих сил, обеспечивающих взаимное перемещение тструмента и детали по заданной программе являются актуальным для ;хнологических машин, построенных на основе MOM.
Цель работы
Разработка матемапгческнх моделей управлеїшя двішением мехашгзмов
относительного машшулирования, определение управляющігх моментов в
приводных шарнирах механической системы, обеспечиваюшігх программное
перемещение инструмента относительно детали.
Определение действительных двігжений MOM и динамических реакций в
месте контакта между поверхностями дегали и инструмента.
3. Выбор эффективного метода анализа динамики MOM и создание предпосылки для усовершенствования конструкции MOM.
Основные задачи работы
-
Анализ кинематики MOM с целью получения фундаментального матричного уравнения, описывающего перемещение инструмента относительно поверхности детали.
-
Построение программного движения MOM в виде соотношения между обобщенными координатами и их производными. Преобразование программного движения к линейному виду от обобщенных ускорений. -
-
Составление уравнений динамики для проектирования управления движением MOM в случаях:
без учета сил трения и резания в месте контакта инстр),мента с деталью;
с учетом сил вязкого трения в месте контакта;
с учетом сил резания в месте контакта и в сочетании сил трения и резания.
4. Составление уравнений динамики MOM с учетом кинематической
погрешности для определения динамических реакций и действительных
движений:
без учета сил трения и резания в месте контакта;
с учетом сил вязкого трения в месте контакта.
-
Разработка методики решения уравнений динамики MOM на основе принципа совместности.
-
Разработка алгоритмического и программного обеспечения для решения уравнений динамики MOM.
Метод исследования
-
Применение метода матричного описания движения сопровождающего трехгранника.
-
Применение принципа совместности для составления уравнений динамики MOM, определения управляющих сил и динамических реакций в месте контакта между поверхностями детали н инструмента.
-
Применение метода преобразования обобщенных координат для расчета динамических параметров в уравнениях динамики MOM.
Научная новизна
-
Разработана мегодика построения программного движения MOM, обеспечивающею заданное перемещение инструмента относительно детали.
-
На основе принципа совместности получена система совместных уравнений динамики MOM и программных движений, позволяющая:
- определять управляющие силы в исполнительных приводах при
выполнении программных движений.
- вычислять действительное движение и динамические реакции в месте
касания поверхностей при наличии кинематической погрешности
механизмов для различных состояний касания инструмента с детачью.
Практическая ценность работы /
Разработанное алгоритмическое и программное обеспечеіше на основе притщпа совместности позволяет применить его в практике проектироватш управления MOM и расчетах динамических реакций при выполнении операции механической обработки и исследовании качества обрабатываемой поверхности.
Апробация работы
Материалы диссертации были доложены на:
научном семинаре лаборатории "Управления технологическими процессами и системами" ИМАШ'. РАН. 1997.
научном семинаре секции "Ученого совета" ИМАШ. РАН. 1997. Основные результаты опубликованы в 2-х статьях и одном препринте.
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, трех глав, приложения, основных выводов я литературы.
