RU2568553C1 - Method of rigidity determination of process system of nc circular grinder - Google Patents
Method of rigidity determination of process system of nc circular grinder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568553C1 RU2568553C1 RU2014124405/02A RU2014124405A RU2568553C1 RU 2568553 C1 RU2568553 C1 RU 2568553C1 RU 2014124405/02 A RU2014124405/02 A RU 2014124405/02A RU 2014124405 A RU2014124405 A RU 2014124405A RU 2568553 C1 RU2568553 C1 RU 2568553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rigidity
- process system
- calculated
- technological system
- grinding
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов резанием со снятием стружки, а именно к исследованию точности обработки цилиндрических деталей на круглошлифовальных станках с числовым программным управлением (ЧПУ), и может быть использовано непосредственно в спроектированном цикле круглого врезного шлифования.The invention relates to the processing of metals by cutting with chip removal, and in particular to the study of the accuracy of machining of cylindrical parts on circular grinding machines with numerical control (CNC), and can be used directly in the designed round mortise grinding cycle.
Известен способ определения жесткости станка (авторское свидетельство SU 1125107, опубликованное 23.11.1984 МПК B23В 1/100), при котором закрепленную на оправке деталь обрабатывают инструментом и замеряют максимальные и минимальные отклонения обработанной поверхности от заданной формы, для обработки детали используют оправку с различной жесткостью в двух диаметральных направлениях, а максимальные и минимальные отклонения обработанной поверхности измеряют в указанных диаметральных направлениях, после чего производят расчет жесткости по формуле:A known method for determining the rigidity of the machine (copyright certificate SU 1125107, published 11/23/1984 IPC B23B 1/100), in which the part mounted on the mandrel is treated with a tool and the maximum and minimum deviations of the machined surface from a given shape are measured, a mandrel with different stiffness is used to process the part in two diametrical directions, and the maximum and minimum deviations of the machined surface are measured in the indicated diametrical directions, after which stiffness is calculated by the formula:
где Кст - жесткость станка; Δа - максимальное отклонение обработанной поверхности от заданной формы; Δb - минимальное отклонение обработанной поверхности от заданной формы; Копрмакс - жесткость оправки в одном диаметральном направлении, соответствующая максимальной жесткости оправки; Копрмин - жесткость оправки в другом диаметральном направлении, соответствующая минимальной жесткости оправки.where K article - rigidity of the machine; Δ a is the maximum deviation of the treated surface from a given shape; Δb is the minimum deviation of the treated surface from a given shape; K oprmax - the rigidity of the mandrel in one diametrical direction, corresponding to the maximum rigidity of the mandrel; K oprmin - the rigidity of the mandrel in another diametrical direction, corresponding to the minimum rigidity of the mandrel.
Недостатком известного способа является погрешность расчета жесткости станка по результатам ручного измерения заготовки. Также для заготовки другого диаметра и длины необходима переналадка с последующим измерением отклонений. Помимо этого процесс определения жесткости не встроен в цикл обработки, и определяемый параметр технологической системы будет иметь статический характер (измерения производятся после обработки).The disadvantage of this method is the error in calculating the rigidity of the machine according to the results of manual measurement of the workpiece. Also, for the preparation of a different diameter and length, a readjustment is necessary with the subsequent measurement of deviations. In addition, the stiffness determination process is not built into the processing cycle, and the determined parameter of the technological system will have a static character (measurements are made after processing).
Также известен способ определения упругой деформации системы станок - приспособление - инструмент - деталь (СПИД) (авторское свидетельство 492354, опубликованное 25.11.1975, МПК B23B 25/06) за счет косвенного определения постоянной времени через изменение мощности главного привода N, пропорциональной скорости съема металла Vд, по формуле:Also known is a method for determining the elastic deformation of a machine-tool-tool-tool-workpiece (AIDS) system (copyright certificate 492354, published November 25, 1975, IPC B23B 25/06) by indirectly determining the time constant by changing the power of the main drive N proportional to the metal removal rate V d according to the formula:
где Sуд - текущая упругая деформация в зоне резания; Vд - скорость съема металла; Тс - постоянная времени; l - основание натурального логарифма.where S beats - current elastic deformation in the cutting zone; V d - metal removal rate; T with - time constant; l is the base of the natural logarithm.
Наиболее близким является способ определения жесткости системы СПИД (авторское свидетельство 677877, опубликованное 05.08.1979, МПК B23Q 15/00), заключающийся в измерении сил резания и определении коэффициента передачи процесса резания к постоянной времени процесса:The closest is the method for determining the rigidity of the AIDS system (copyright certificate 677877, published 05.08.1979, IPC B23Q 15/00), which consists in measuring the cutting forces and determining the transmission coefficient of the cutting process to the process time constant:
где i - жесткость системы СПИД; Kр - коэффициент передачи процесса резания; Ру - расчетное значение радиальной составляющей силы резания, Н; Тр - постоянная времени процесса резания; tm - поперечная подача, мм/мин.where i is the rigidity of the AIDS system; K p - gear ratio of the cutting process; P y - the estimated value of the radial component of the cutting force, N; T p - time constant of the cutting process; t m - transverse feed, mm / min.
Недостатком указанных выше способов является высокая трудоемкость расчетов параметра жесткости и упругой деформации технологической системы, а также продолжительное время переналадки эксперимента при изменении условий обработки. А также косвенная оценка искомого параметра через другие параметры технологической системы (ТС) приводит к определенной кумулятивной погрешности в результате расчета и измерения данных параметров.The disadvantage of the above methods is the high complexity of the calculations of the stiffness parameter and the elastic deformation of the technological system, as well as the long changeover time of the experiment when changing the processing conditions. And also an indirect assessment of the desired parameter through other parameters of the technological system (TS) leads to a certain cumulative error as a result of calculation and measurement of these parameters.
Технический результат заявленного изобретения заключается в определении фактической жесткости технологической системы прибором активного контроля в процессе тестовой обработки заготовки.The technical result of the claimed invention is to determine the actual rigidity of the technological system by the active control device during the test processing of the workpiece.
Поставленная задача достигается тем, что по предлагаемому способу при врезании шлифовального круга в заготовку удаляется часть припуска. Параллельно осуществляется измерение диаметра заготовки прибором активного контроля. На основе полученных измерений определяется фактический удаляемый припуск (Пф). Далее на основе расчетного значения радиальной составляющей силы резания и разности между расчетным (Пр) и фактическим (Пф) припусками определяется жесткость технологической системы.The task is achieved in that according to the proposed method, when cutting the grinding wheel into the workpiece, part of the allowance is removed. In parallel, the diameter of the workpiece is measured by an active control device. On the basis of the measurements obtained, the actual removed allowance (P f ) is determined. Further, based on the calculated value of the radial component of the cutting force and the difference between the calculated (P r ) and actual (P f ) allowances, the rigidity of the technological system is determined.
где Iф - фактическая жесткость технологической системы, Н/м; Ру - расчетное значение радиальной составляющей силы резания, Н.where I f - the actual rigidity of the technological system, N / m; P y - the estimated value of the radial component of the cutting force, N.
Доказательство изобретательского уровня производится на основе дополнительной серии экспериментов по определению жесткости технологической системы при помощи виброанализаторов LMS Scadas Mobile и ДИАМЕХ2000 по методике обработки амплитудно-частотных характеристик спектров микроперемещений узлов станка. Экспериментальное исследование жесткости узлов технологической системы станка с ЧПУ проводились на базе исследовательской лаборатории кафедры «Технология машиностроения» и НИЦ «Экспериментальная механика» ФГБОУ ВПО Южно-Уральского государственного университета.The proof of the inventive step is carried out on the basis of an additional series of experiments to determine the rigidity of the technological system using the LMS Scadas Mobile and DIAMEX2000 vibration analyzers according to the method for processing the amplitude-frequency characteristics of the micromovement spectra of machine nodes. An experimental study of the rigidity of the nodes of the technological system of a CNC machine was carried out on the basis of the research laboratory of the Department of Engineering Technology and SIC “Experimental Mechanics” of FSBEI HPE South Ural State University.
Обработка производится за 10 циклов при постоянных режимах резания (n=220 об/мин; 2П=0,1 мм; Sv=0,5 мм/мин; В=10 мм). Заготовки представляют собой кольца шириной 10 мм, установленные на оправке длиной 125 мм. Марка стали заготовки - сталь 40ХН. Каждая серия экспериментов представляет собой реализацию одноступенчатого цикла шлифования. Перед обработкой новой серии производилась правка шлифовального круга. Полученные результаты установили сходимость результатов портативных виброанализаторов с прибором активного контроля с погрешностью в 7%, что позволяет говорить о высоком уровне точности определения параметра жесткости.Processing is carried out in 10 cycles with constant cutting conditions (n = 220 rpm; 2P = 0.1 mm; Sv = 0.5 mm / min; B = 10 mm). The blanks are rings 10 mm wide mounted on a mandrel 125 mm long. The steel grade of the workpiece is 40XH steel. Each series of experiments is a single-stage grinding cycle. Before processing the new series, dressing of the grinding wheel was carried out. The obtained results established the convergence of the results of portable vibration analyzers with an active control device with an error of 7%, which suggests a high level of accuracy in determining the stiffness parameter.
На чертеже представлена схема реализации способа. Шлифовальный круг 1 с радиальной подачей Sрад, мм/об, и скоростью резания Vк, м/с, врезается в деталь 2 с максимально и минимально фиксируемым диаметром ⌀max (⌀min), вращающейся с окружной скорость Vд, м/мин. С детали удаляется некоторый фактический припуск Пф, мм. Параллельно производится фиксация диаметра заготовки в процессе обработки и запись сигнала с прибора активного контроля в массив данных. Сигнал обрабатывается при помощи разработанного контроллера с аналогово-цифровым преобразователем 3.The drawing shows a diagram of the implementation of the method. A grinding wheel 1 with a radial feed S rad , mm / rev, and a cutting speed of V k , m / s, cuts into part 2 with a maximum and minimum fixed diameter ⌀ max (⌀ min ) rotating with a peripheral speed of V d , m / min . Some actual allowance P f , mm is removed from the part. In parallel, the diameter of the workpiece is fixed during processing and the signal from the active control device is recorded in the data array. The signal is processed using the developed controller with an analog-to-digital converter 3.
Фактический удаляемый припуск Пф сравнивается с расчетным значением припуска Пр, мм. Разница припусков определяет упругие деформации У в технологической системе:The actual removed allowance P f is compared with the calculated value of the allowance P p , mm. The difference in allowances determines the elastic deformation of Y in the technological system:
Рассчитывается радиальная составляющая силы резания Ру (Калинин Е.П. Теория и практика управления производительностью шлифования без прижогов с учетом затупления инструмента / Е.П. Калинин. - СПб.: Изд-во Политехн. университета, 2009. - С. 234):The radial component of the cutting force R y is calculated (Kalinin EP Theory and practice of controlling the performance of grinding without burning, taking into account blunting of the tool / EP Kalinin. - St. Petersburg: Publishing House of the Polytechnic University, 2009. - P. 234) :
где σв - предел прочности материала, МПа; S - поперечная подача шлифовального круга, мм/об; Dкр - диаметр шлифовального круга, мм; d - диаметр заготовки, мм; Vs - окружная скорость заготовки, м/мин; V - скорость резания м/с; b - ширина шлифования, мм; Кз - коэффициент затупления шлифовального круга, %.where σ in - tensile strength of the material, MPa; S - transverse grinding wheel feed, mm / rev; D cr - the diameter of the grinding wheel, mm; d is the diameter of the workpiece, mm; V s - peripheral speed of the workpiece, m / min; V is the cutting speed m / s; b - grinding width, mm; To s - the bluntness of the grinding wheel,%.
По выражениям (2) и (3) рассчитывается жесткость технологической системы (Переверзев П.П. Теория и методика расчета оптимальных циклов обработки деталей на круглошлифовальных станках с программным управлением: дис. … докт. техн. наук: 05.02.08 / Переверзев Павел Петрович. - Челябинск, 1999. - С. 20).According to expressions (2) and (3), the stiffness of the technological system is calculated (P.P. Pereverzev. Theory and methodology for calculating optimal parts machining cycles on programmed circular grinding machines: dis. ... Doctor of Engineering Sciences: 05.02.08 / Pereverzev Pavel Petrovich . - Chelyabinsk, 1999 .-- S. 20).
Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность, надежность и производительность процесса круглого врезного шлифования на станке с ЧПУ за счет учета определяемого фактического параметра жесткости технологической системы на этапе предварительного проектирования цикла шлифования методом тестирования системы станка для конкретных условий обработки. А также позволяет производить быструю переналадку для измененных условий обработки для любого круглошлифовального станка с ЧПУ с прибором активного контроля БВ-6067.Using the proposed method allows to increase the accuracy, reliability and productivity of the circular insert grinding process on a CNC machine by taking into account the determined actual rigidity parameter of the technological system at the stage of preliminary design of the grinding cycle by testing the machine system for specific processing conditions. It also allows for quick readjustment for changed processing conditions for any CNC circular grinding machine with an active control device BV-6067.
Claims (1)
Iф = Ру/(Пр-Пф),
где
Iф - жесткость технологической системы, Н/м;
Ру - расчетное значение радиальной составляющей силы резания, Н. The method for determining the rigidity of the technological system of a CNC circular grinding machine, characterized in that in the process of processing the workpiece, its diameter is measured by an active control device, based on the signal of which the actual removed allowance (P f ) is determined in the controller with an analog-to-digital converter, and the rigidity of the technological system is determined based on the calculated value of the radial component of the cutting force and the difference between the calculated (P p ) and the actual (P f ) allowances according to the formula:
I f = P y / (P p -P f ),
Where
I f - the rigidity of the technological system, N / m;
P y - the estimated value of the radial component of the cutting force, N.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014124405/02A RU2568553C1 (en) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Method of rigidity determination of process system of nc circular grinder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014124405/02A RU2568553C1 (en) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Method of rigidity determination of process system of nc circular grinder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2568553C1 true RU2568553C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54598036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014124405/02A RU2568553C1 (en) | 2014-06-16 | 2014-06-16 | Method of rigidity determination of process system of nc circular grinder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2568553C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU492354A1 (en) * | 1974-06-21 | 1975-11-25 | Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева | The method for determining the elastic deformation of the system speed grinding machine |
| SU709256A1 (en) * | 1977-11-04 | 1980-01-15 | Киевское Специальное Конструкторское Бюро Многошпиндельных Автоматов | Rigidity determining instrument |
| SU1125107A1 (en) * | 1983-07-13 | 1984-11-23 | Yakimov Aleksandr V | Method of determining machine rigidity |
-
2014
- 2014-06-16 RU RU2014124405/02A patent/RU2568553C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU492354A1 (en) * | 1974-06-21 | 1975-11-25 | Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева | The method for determining the elastic deformation of the system speed grinding machine |
| SU709256A1 (en) * | 1977-11-04 | 1980-01-15 | Киевское Специальное Конструкторское Бюро Многошпиндельных Автоматов | Rigidity determining instrument |
| SU1125107A1 (en) * | 1983-07-13 | 1984-11-23 | Yakimov Aleksandr V | Method of determining machine rigidity |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9229442B2 (en) | In-process compensation of machining operation and machine arrangement | |
| CN105873703A (en) | Method for designing cutting conditions for cutting | |
| Şahinoğlu et al. | Study on spindle vibration and surface finish in turning of Al 7075 | |
| MX2018007715A (en) | Method for monitoring a machine tool, and controller. | |
| RU2568553C1 (en) | Method of rigidity determination of process system of nc circular grinder | |
| Maračeková et al. | Effect of clamping pressure on parts inaccuracy in turning | |
| RU2436666C2 (en) | Method to install and adjust stocks of parts, such as shafts | |
| Ward | A study on multi-objective optimization of plunge centerless grinding process | |
| Martikáň et al. | Verification of new method of determining the roughness parameters for rotational turning with non-linear cutting edge | |
| RU2538750C2 (en) | Method of determination of optimum cutting speed during metal working | |
| Tangjitsitcharoen et al. | Development of surface roughness prediction by utilizing dynamic cutting force ratio | |
| Tignibidin | The process of measuring geometric parameters of details on cylindrical grinding machines using active control device | |
| Ahmed et al. | The difficulties of the assessment of tool life in CNC milling | |
| Ahmed et al. | Assessing uneven milling cutting tool wear using component measurement | |
| RU2658769C2 (en) | Method of finishing deep bores | |
| Rajput et al. | Prediction & control of chatter in milling machine spindle-tool unit: A review | |
| Davis et al. | The Application of Taguchi’s Optimization Method in Wet Turning Operation of EN 19 Steel | |
| Supriya et al. | a Study on Effect of Basic Cutting Variables on Machining Characterestics of Low Carbon Steel Work-Material in Turning | |
| Patel et al. | Experimental investigations on material removal rate, power consumption and surface roughness of EN19 steels in turing using Taguchi method-a review | |
| Coba Salcedo et al. | Influence of natural frequency on stability during milling of inconel and udimet 500 | |
| RU2620030C1 (en) | Method of countersink test, designed for processing the pre-processed hole | |
| Ghetiya et al. | Some Studies on Reduction of Ovality in Turned Component-Case study | |
| Bui | EFFECT OF CUTTING PARAMETERS ON SURFACE ROUGHNESS DURING MILING OF 5CRNIMO WHEN MILING ON CNC MACHINE | |
| Kim et al. | Diagnosis of Cutting Stability of Portable Automatic Beveling Machine Using Spindle Motor Current | |
| RU2643538C1 (en) | Device for research of double-side face grinding of details |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20160610 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20171030 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190617 |