Проект четырехкоординатного прецизионного многоцелевого станка горизонтальной компоновки

а) б)

Рисунок 26 – АЧХ относительного перемещения узлов инструмента и обрабатываемой заготовки по оси Y несущей системы станка с синтеграном (а) и без синтеграна (б)

Значимые частоты несущей системы станка по оси Z:

– модель с синтеграном 312 Гц, 400 Гц;

– модель без синтеграна 115 Гц, 221 Гц, 312 Гц

.

а) б)

Рисунок 27 – АЧХ относительного перемещения узлов инструмента и обрабатываемой заготовки по оси Z несущей системы станка с синтеграном (а) и без синтеграна (б)

На рисунках 28, 29, 30 представлены амплитудно-фазо-частотные характеристики (АФЧХ) относительного перемещения узлов инструмента и обрабатываемой заготовки.

а) б)

Рисунок 28 – АФЧХ относительного перемещения узлов инструмента и обрабатываемой заготовки по оси Х несущей системы станка с синтеграном (а) и без синтеграна (б)

а) б)

Рисунок 29 – АФЧХ относительного перемещения узлов инструмента и обрабатываемой заготовки по оси Y несущей системы станка с синтеграном (а) и без синтеграна (б)

а) б)

Рисунок 30 – АФЧХ относительного перемещения узлов инструмента и обрабатываемой заготовки по оси Z несущей системы станка с синтеграном (а) и без синтеграна (б)

4.2.4 Термодеформационный расчет несущей системы станка

Термодеформационный расчет позволяет определить относительные смещения инструмента и заготовки в результате суммарного воздействия на упругую систему статических и тепловых нагрузок. Источниками возникновения тепловых потоков являются опоры качения шпиндельного узла, электродвигатели установленные на станке, поверхности трения, гидро- и пневматические системы станка. Температура окружающей среды принимается равной 21 оС.

В процессе работы был произведен анализа несущей системы станка с синтеграном и без синтеграна. Расчет модели станка проводился с учетом того, что несущая система станка, жестко закрепленная на предполагаемом фундаменте, представляет собой упругую систему. Для оценки деформации элементов упругой системы прикладывается статическая нагрузка к узлам инструмента и обрабатываемой детали, а также тепловая нагрузка на соответствующие поверхности. Мощность теплового потока шпиндельного узла рассчитывается с помощью программы «SIRIUS 2». Мощность теплового потока электродвигателя станка составляет не более 12,5% от его мощности.[13]

На рисунках 31, 32, 33, 34 представлены результаты термодеформационного расчета.

В результате статической и тепловой нагрузки относительное перемещение узлов инструмента и обрабатываемой заготовки по оси Х составило:

– для модели с синтеграном 2,4 мкм;

– для модели без синтеграна 5,9 мкм.

а) б)

Рисунок 31 – Относительное перемещение узлов инструмента и заготовки по оси Х несущей системы станка с синтеграном (а) и без синтеграна (б)

Относительное перемещение узлов инструмента и обрабатываемой заготовки по оси Y составило:

– для модели с синтеграном 8,62 мкм;

– для модели без синтеграна 2,14 мкм.

а) б)

Рисунок 32 – Относительное перемещение узлов инструмента и заготовки по оси Y несущей системы станка с синтеграном (а) и без синтеграна (б)

Относительное перемещение узлов инструмента и обрабатываемой заготовки по оси Z составило:

– для модели с синтеграном 7,12 мкм;

– для модели без синтеграна 7,25 мкм.

а) б)

Рисунок 33 – Относительное перемещение узлов инструмента и заготовки по оси Z несущей системы станка с синтеграном (а) и без синтеграна (б)

Суммарное относительное перемещение узлов инструмента и обрабатываемой заготовки по трем осям составило:

– для модели с синтеграном 4,31 мкм;

– для модели без синтеграна 0,14 мкм.

а) б)

Рисунок 34 – Суммарное относительное перемещение узлов инструмента и заготовки по оси Х несущей системы станка с синтеграном (а) и без синтеграна (б)

4.3 Выводы по исследовательской части

Выбранная конструкция шпиндельного узла подходит по параметрам жесткости и значениям тепловых деформаций. Расчет шпинделя на жесткость показал, что деформации шпинделя находятся в пределах 5 мкм, что делает возможным обработку в поле допуска 20 мкм. Это значение соответствует 7 квалитету точности, следовательно, спроектированный станок будет относиться к классу высокой точности (прецизионные станки). Тепловой расчет показал, что максимальная температура в передней опоре шпинделя составляет26,3 оС, что является допустимым для данного класса станков.

Проведенные расчеты несущей системы станка позволяют оценить статические, динамические и термодеформационные качества спроектированного станка.

Результаты статического расчета несущей системы станка показали, что относительные перемещения инструмента и заготовки не выходят за рамки требуемой точности обработки детали как с применением синтеграна, так и без синтеграна. Модальный и динамический расчеты позволили определить формы колебания несущей системы станка и выявить резонансные частоты, возникновение которых может привести к серьезным нарушениям в работе станка. Результаты термодеформационного расчета показали, что относительные перемещения инструмента и заготовки выходят за рамки требуемой точности обработки по осям Y и Z, и составляют 8,62 мкм (модель с синтеграном) и 7,25 мкм (модель без синтеграна) соответственно, при допустимой деформации 6,3 мкм. Но суммарные относительные перемещения инструмента и заготовки по трем осям находятся в пределах требуемой точности. Следовательно, спроектированный станок отвечает требованиям статической и тепловой устойчивости, и обеспечивает необходимую точность обработки.

5 Безопасность труда

5.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

Условия труда, как совокупность санитарно-гигиенических, психофизиологических элементов производственной среды оказывают непосредственное воздействие на здоровье и работоспособность человека.

Наряду с производственными процессами и работами, характеризующимися относительным комфортом, есть еще и такие, где человеку приходится работать в неблагоприятных условиях.

Чтобы устранить производственные вредности или разработать мероприятия, позволяющие предотвратить снижение работоспособности, возникновение профессиональных заболеваний и случаев производственного травматизма, нужно объективно оценить влияние условий труда на человека. Наиболее полно характеризует это влияние категория тяжести работы, которая отражает совокупное воздействие всех элементов, составляющих условия труда, на работоспособность человека, его здоровье, жизнедеятельность.

 Скачать реферат