Псковский государственный политехнический институт.

Механико-машиностроительный факультет.

Кафедра «ТММ»

Практическая работа 2

“Управление внутренним трением материала упругих подвесок механизма микроподач прецизионного металлорежущего станка

Влияние водорода и гелия на внутреннее трение”

Выполнил Степанов Д.Н.

Студент группы 033-0101

Проверил: Ивасышин Г.С.

Псков 2011

Содержание.

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………3

ТЕРМИНОЛОГИЯ……………………………………………………………………………...….4

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………………………….5

ПРИКЛАДНАЯ ЧАСТЬ………………………………………………………………….….……7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………….….…...11

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………………………12

Введение.

Основной целью изучения трения является управление внутренним трением материала упругих подвесок механизма микроподач прецизионного металлорежущего станка является создание прецизионных технологий связанных с постоянным ростом требований к точности металлорежущих станков, включая ее стабилизацию под нагрузкой во времени. Совершенствование механизма позиционирования является одним из перспективных направлений повышения параметрической надежности станка [1]. |При использовании систем автоматического регулирования, адаптивного управления и автоматической компенсации погрешностей необходимо отрабатывать малые перемещения с большой точностью [2].

Для осуществления перемещений в очень ограниченном рабочем диапазоне подач применяют специальные механизмы малых перемещений (упругосиловой привод, привод | с растормаживанием, магнитострикционный привод, тепловой привод и др.). Эти механизмы, обладающие высокой жесткостью, могут обеспечить малые перемещения на 0,1 мкм и менее при малом - поле рассеяния (до 10% имеют поле рассеяния упругосиловые механизмы малых перемещений в приводе шлифовальной бабки прецизионного круглошлифовального станка [2])

Замена внешнего трения в направляющих для точных малых перемещений внутренним с помощью упругой подвески требует решения ряда специфических задач, связанных с учетом несовершенств упругости материала упругих элементов, тем более что пренебрежение, например, упругим последействием, составляющим 0,1-0,001 соответствующих упругих основных деформаций, может привести к рассеянию точности позиционирования.

Цель практической работы - ознакомившись с терминологией, изучить теоретические и конструктивные методы управления внутренним трением, упругим последействием материала упругих подвесок механизма микроподач прецизионного металлорежущего станка.

Терминология.

Градиент механических свойств - вектор, характеризующий изменения механических свойств элемента пары трений по нормали к поверхности трения. При положительном градиенте механических свойств возникает внешнее трение, при отрицательном - внутреннее трение.

При нарушении правила положительного градиента возникает

заедание, схватывание, глубинное вырывание.

Порог внешнего трения - совокупность факторов, определяющих условия, при которых внешнее трение переходит во внутреннее трение.

Правила градиента сдвигового сопротивления - условие обеспечения внешнего трения, при котором в отличие от внутреннего трения деформации сдвига локализуются в тонком поверхностном слое, а образовавшаяся фрикционная связь менее прочна, чем глубжележащие слои.

Внутреннее трение - явление сопротивления относительному перемещению частей одного и того же тела. Внутреннее трение связано с двумя различными группами явлений - неупругостью и пластической деформацией. Молекулярно-кинетические процессы и внутриобъемная диссипация энергии в материале являются соответственно причиной и следствием внутреннего трения.

Максимальное значение трения устанавливается при сближении двух поверхностей за некоторое время, потребное для формирования фрикционных связей, количество которых и размеры пятен контактов будет зависть от упругого, а иногда, пластического последействий.

Теоретическая часть.

1. Актуальность исследований в области внутреннего трения, несовершенств упругости материалов (упругого последействия и т.д.)

2. Влияние упругого последействия на спектр, критериев используемых для оценки точности механизма малых перемещений.

3. Необходимость привлечения дислокационной теории строения материалов для решения вопросов, связанных с повышением точности упругосиловых механизмов микроперемещений станков.

Физический аспект процесса упругой деформации в результате упругого последействия в том, что явление последействия вызывается силами межатомного взаимодействия, которые возвращают во времени атомы в положение равновесия при удалении внешней силы.

Упругое последействие влияет на весь спектр критериев, используемых для оценки точности механизма малых перемещений чувствительность, плавность перемещения, точность отсечки перемещения, жесткость, быстродействие.

В связи с этим, что под влиянием упругого последействия происходит постоянное изменение во времени (при комнатной температуре в упругой области) физико-механических свойств материалов, развиваются во времени такие процессы, как деформация, упругое сближение, предварительное смещение, изнашивание, фреттинг-коррозия [4-6], при анализе работоспособности механизмов малых перемещений необходимо использовать идеи и методы конструктивного управления упругим последействием материала, тем более что “любые методы инженерных расчетов в своей основе имеют определенную физическую закономерность, относящуюся к материалам, из которых сделано изделие”[1]. Согласно А.А. Маталину, для получения максимальной точности обработки требуются стабильные условия эксплуатации, при которых жесткость технологической системы остается постоянной и достигает наибольшей величины. Наличие в реальных металлах различных дефектов кристаллической решетки, несовершенств (точечные дефекты в виде вакансий дислоцированных атомов и примесей, линейные дефекты в виде дислокаций различного типа) объясняют нестабильность физико-механических свойств материала в поверхностных слоях и объемных частях пар трения. Рассеяние физико-механических свойств материала в поверхностном слое и по всему объему делали, приводит к неравномерным состояниям, обусловливающим холодную ползучесть, упругое последействие. Необходимо отметить, что свойством неравновесного состояния упругой системы металлорежущего станка является также относительное рассеяние энергии, определяемое, в частности, по статической характеристике упругой системы (3), зависимой в общем случае от упругого последействия.

Появление неравновесным состояний может быть объяснено на основе дислокационной теории строения металлов. Если учесть, что среднее расстояние между отдельными дислокациями в кристалле составляет 10 . межатомных расстояний, а точность механизмов малых перемещений оценивается долями микрометра, становится вполне очевидным необходимость привлечения дислокационной теории строения материалов для решения вопросов, связанных с повышением точности упругосиловых механизмов микроперемещений металлорежущих станков.

Известен также способ микроподачи, например, шлифовальной бабки, заключаю­щийся в деформировании упругих направ­ляющих, которые после окончания обработки и приведения инструмента в ис­ходное положение подвергаются деформа­ции в направлении, противоположном направлению подачи.

Недостатком известного способа явля­ется нерегламентированная точность, свя­занная с отсутствием механизма учета свойства аддитивности упругого последействия материала упругих направляющих. Несмотря на то, что упругие направляющие после окончания обработки и приведения инструмента в исходное положение подвер­гаются деформации в направлении проти­воположном направлению подачи, тем не менее, известный способ не регламентирует время деформации упругих направляющих" в направлении противоположном направлению подачи. Другим недостатком известно­го способа является то. Что время деформа­ции упругих направляющих в направлении, противоположном направлению подачи не связано с временем технологического про­цесса, т.е. временем обработки заготовки.

Анализ показал, что на базовой модели прецизионного кругло-шлифовального станка ЗУ10А Вильнюс­ского завода шлифовальных станков при микроподаче шлифовальной бабки величи­на микроподачи не связана с временем обработки детали. Минимальная регламентированная по лимбу микроподача равна 0.5 мкм, что ограничивает технологические возможности базового станка.

Реализация предлагаемого способа микроподачи обеспечивает осуществление регламентированной точности и воспроиз­водимости позиционирования во времени в зависимости от продолжительности выпол­нения на станке конкретной технологиче­ской операции.

Реализация способа микроподачи с точ­ностью позиционирования 0.1 мкм может быть осуществлена на модернизованном ус­тройстве микроподачи базового станка мод. ЗУ 10А