1. Динамическая система станка, ее схематическое изображение

Работающий станок рассматривается как упругая система, включающая само оборудование, ПР, инст-т, деталь (СПИД).

j=Py/y

В о время работы станка на него действуют процессы резания (сила резания Р), процессы трения (F тр), процессы в приводах кинем-х групп (Мкр). Все это приводит к деформации элементов упругой системы. Pz зависит от режимных параметров процесса (t, S, т), трения, геометрии РИ, деформации в контактной зоне и тд.

Р=k×b×a, k – уд. сила резания, для стали К=2000 Н/мм². Процесс трения: сила трения – от нормальной нагрузки и коэф трения: F=×N. Такую взаимосвязь между параметрами процессов, влияющих на упругую систему станка, и влияние изменений упругой системы на процессы наз. обратной. Согласно этой схеме процессы м. взаимодействовать м/д собой только через упругую систему (УС). Совокупность элементов и связи м/д ними образуют контур связи. Внешнее воздействие - деформация упругой системы, вызванное этим воздействием, не изменяет само это воздействие.

2. Основные показатели динамического качества станка

Используются для сравнительной оценки существующих и проектируемых конструкций станков с точки зрения производительности, качества обработки. Если для статической системы станка широко используются показатели прочности, кинематической и геом точности, жесткости, то для динамических систем – запас и степень устойчивости, отклонение параметров системы при внешнем воздействиях, быстродействие. Главное динамическое качество – устойчивость – способность динамической системы сопротивляться возникновению автоколебаний (источник не вибрирует). Один и тот же станок м находиться в системе устойчивости и неустойчивости в зависимости от РИ, настройки станка и тд. Запас устойчивости показывает во сколько раз м увеличить данный параметр, не выходя за пределы границ устойчивости, К_зу.

Удаленность различных точек (т.А) устойчивости от границы устойчивости наз. запасом устойчивости.

При обработке возникают переходные процессы. Показатель степени устойчивости вводится для оценки скорости затухания колебаний переходных процессов. Он характеризует способность системы рассеивать энергию внешних возмущений - автоколебания.

A_i – затухающая амплитуда колебаний

Чем выше , тем быстрее уменьшаются отклонения системы от установившегося значения У_{установ}. Время затухания t _перех харак-ет быстродействие системы.

3. Шпиндельные узлы станков и требования к ним

Шпиндель – главный вал станка, предназначенный для передачи вращения на заготовку/РИ. Всегда совершает вращательное движение. Вместе с опорами образует узел (ШУ), в соот-вии с предъявляемыми требованиями ШУ должен обеспечивать:

1. передача на заготовку/РИ расчетных режимов в соот-вии с данными тех.операции;

2. точность вращения, оценивается радиальным и осевым биением переднего конца шп-ля.

Величина биения и должна превышать установленных значений в зависимости от класса станка, а для спец станков – от требуемой точности:

=_д/3

_д –допуск на лимитирующий размер детали;  - биение шп-ля;

3. жесткость (осевая и радиальная), определяемая по деформации шп-ля под нагрузкой: j=Py/y

В общем балансе упругих перемещений деформация ШУ доходит до 50%, а иногда до 85%.

Исходя из нормальной работы подшипников, жесткость на участке между опорами ограничена, ~250-500 Н/мкм, что лимитирует диаметр шп-ля, т.е.

l – расстояние между опорами шп-ля. В ряде случаев жесткость лимитируется, исходя из точности обработки. При этом прогиб y_д/3

4. динамическое качество (виброустойчивость)ШУ является лимитирующей динамической системой станка, на собственной частоте которой происходят основные колебания системы.

Уровень колебаний переднего конца шпинделя определяют по амплитудно-фазовым характеристикам. Собственная частота шпинделя мб определена приближенным расчетом:

m – масса шп-ля;

=l/a – отношение расстояния м/д опорами;

а- величина вылета переднего конца шп-ля;  - коэф; Е – модуль упругости; J –осевой момент инерции сечения шп-ля.

Желательно, чтобы собств колебания шп-ля не превышали 200-250 Гц, в особо ответств-х станках – 500-600 Гц.

5. минимальное тепловыделение и температурные деформации ШУ:

Тепловые смещения ШУ достигают 90% от его суммарных тепловых смещений. Опоры шп-ля являются одним из основных источников тепла, передаваемых как шп-лю, так и на корпус передней бабки, вызывая их смещение. Тепловые выделения регламен-ся допустимым нагревом подшипников (ПШ).

6. долговечность ШУ зависит от долговечности опро шпинделя, которые зависят от эф-ти системы смазки, уплотнений, предварит. натяга в ПШ качения, частоты вращения и тд.

7. быстрое и точное закрепление детали/РИ в шпинделе - применяемые зажимные устройства оказывают влияние на конструкцию переднего конца шпинделя.