Полнофакторные модели точности выполняемых размеров многоинструментной обработки на станках-автоматах токарной группы

Abstract

В данной статье показано современное состояние разработки теории проектирования многоинструментной обработки на станках-автоматах токарной группы. Отмечено, что существующие модели погрешности обработки учитывают лишь плоско-параллельные перемещения подсистем технологической системы вдоль координатных осей декартовой системы координат X, Y, Z. Такой подход к моделированию процесса образования погрешностей обработки допустим для деталей, имеющих габаритные размеры одного порядка по всем координатным направлениям. Однако на практике нередки случаи, когда обрабатываются детали с габаритными размерами, существенно различающимися в разных направлениях. В этих случаях существенный вклад в погрешность обработки могут вносить повороты обрабатываемой заготовки, особенно по направлениям преобладающих габаритных размеров. Поэтому указана необходимость учета угловых перемещений заготовки под действием сил резания в этих моделях. С этой целью были разработаны полнофакторная матричная модель искажения и поля рассеяния выполняемых размеров многоинструментной двухсуппортной обработки. В этих моделях учитывается комплексная характеристика податливости технологической системы, то есть, кроме собственных упругих свойств системы (плоско-параллельных перемещений технологических подсистем, их угловых перемещений вокруг базовых точек), еще и параметры наладки, для которой эта податливость рассматривается. Поэтому для формирования комплексной характеристики податливости подсистемы были проведены эксперименты по определению податливостей подсистемы технологической системы. Наличие фактических матричных характеристик податливости для реального станка позволяет оценить практическую применимость разработанных полнофакторных матричных моделей точности обработки. В результате появится возможность выявлять степень влияния на точность обработки комплекса технологических факторов, включая структуру многоинструментной наладки, деформационных свойств подсистем технологической системы, режимов резания. The paper presents the current development of the design theory of multi-tool machining on automatic turning machines. The existing processing error models take into account only plane-parallel displacements of subsystems of the technological system along the coordinate axes in the Cartesian coordinate system X, Y, Z. This approach to modeling the formation of machining errors is valid for the parts that have equal-order dimensions in all coordinate directions. However, there are cases of machining parts with significantly different dimensions. In these cases, a significant contribution to the machining error can be made by turning the workpiece, especially in the directions of the prevailing dimensions. Therefore, these models have to take into account the angular movements of the workpiece exposed to the cutting forces. To this end, we developed a full factorial matrix model of distortion and dissipation field of multi-tool dual-carriage dimensioning. These models take into account a complex characteristic of compliance of the technological system, i.e., apart from the elastic properties (plane-parallel displacements of technological subsystems, their angular displacements around the base points), they also take into account the setup parameters for which its ductility is considered. Therefore, to form a complex characteristic of the subsystem ductility, we conducted experiments to determine the ductility of the subsystem in the technological system. Actual matrix characteristics of ductility for a real machine make it possible to evaluate the practical applicability of the developed full-factorial matrix models of machining accuracy. As a result, it can allow us to identify the degree of influence on the machining accuracy of a complex of technological factors, including the structure of multi-tool set-up, deformation properties of the subsystems in the technological system, and cutting modes.