ПРОЦЕС БАЛАНСУВАННЯ ШПИНДЕЛІВ ШЛІФУВАЛЬНИХ ТА ШВИДКІСНИХ ФРЕЗЕРУВАЛЬНИХ ВЕРСТАТІВ У ДВОХ ПЛОЩИНАХ КОРЕКЦІЇ

Анотація

Актуальність теми дослідження. У зв’язку зі створенням нових видів металообробного устаткування та інших машин, що забезпечують збільшення продуктивності праці, виникає проблема центрування та балансування неврівноважених технологічних систем при їхньому виготовленні й режимній зміні дисбалансів під час експлуатації. Нині для більшості шліфувальних верстатів та верстатів для швидкісного фрезерування передбачається балансування шліфувального кола та фрезерного інструменту в ручному режимі. Недоліком такого способу є необхідність у зупинці обладнання чи зміні технологічного та експлуатаційного режимів роботи. Більш ефективним способом є вбудова балансуючих пристроїв у кінематичну структуру шліфувального чи фрезерного верстата та проведення балансування в автоматичному режимі під час ходу машини.

Постановка проблеми. При реалізації автоматичного балансування шпинделів шліфувальних та швидкісних фрезерувальних верстатів на ходу машини у двох площинах корекції необхідна дорога, складна вiбровимiрювальна апаратура, електронні блоки управління та порівняння коливань машин. До того ж технологія автоматичного балансування на ходу машини для компенсації моментної та динамічної неврівноваженості вимагає вирішення проблеми зниження залишкового дисбалансу з одночасним підвищенням надійності привода та інших пристроїв.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. У роботі було розглянуто останні публікації з цієї теми, які представлено у відкритому доступі, включно з мережею Інтернет.

Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Значна частка існуючих на сьогодні підходів щодо зрівноважування шпинделів шліфувальних та фрезерувальних верстатів у процесі експлуатації вимагає зупинки машини й балансування в ручному режимі. При визначенні навантаження на шпиндель через дисбаланс також треба врахувати те, що динамічні сили різання (наприклад, викликані переривчастим режимом роботи фрези чи зносом шліфувального кола) часто виявляються значно вище відцентрових сил, викликаних допустимими залишковими дисбалансами. При автоматичному балансуванні шпинделів шліфувальних та швидкісних фрезерувальних верстатів необхідно правильно обирати положення площин корекції відносно шліфувального та фрезерувального інструменту. Тому визначення параметрів дисбалансу у двох площинах корекції та умови автоматичного балансування є актуальною частиною загальної задачі, що вирішується в цьому дослідженні.

Метою цієї наукової роботи є формування методики автоматичного зрівноважування шпинделів шліфувальних та швидкісних фрезерувальних верстатів у двох площинах корекції з визначенням головного вектора дисбалансу та представленням геометричних (масових) характеристик ротора через еквівалентні складові у двох площинах корекції.

Виклад основного матеріалу. При обробці заготовок на високоточних шліфувальних верстатах та верстатах для швидкісного фрезерування відхилення від геометричної точності та якості заданої поверхні значною мірою визначаються величиною дисбалансу, який виникає при обертанні шпинделя. Відомо, що технологічний дисбаланс є результатом таких об’єктивних причин, як розбіжність осей заготовки і шпинделя, нерівномірність розподілу мас у локальних областях заготовки, радіальне биття заготовки та інструменту, різна щільність матеріалу. На сучасних шліфувальних та фрезерних верстатах частота обертання шпинделя становить кілька тисяч обертів за хвилину, тому кожна знову встановлена заготовка обов’язково повинна бути піддана балансуванню, переважно разом із патроном, оправкою чи цангою.

Висновки відповідно до статті. У результаті проведених досліджень визначено напрями векторів статичної та динамічної неврівноваженості шпинделів шліфувальних та швидкісних фрезерувальних верстатів після балансування у двох площинах корекції. Переміщуючи площину корекції вздовж осі шпинделя верстата збільшують або зменшують реакції в опорах, тим самим регулюють компенсаційні зусилля від корегуючих мас, що дозволяє автоматизувати процес компенсації моментної і динамічної неврівноваженості.