Nataly: переводы
Werkzeugmaschinen von Klaus-Jörg Conrad (Hrsg.) 2. Auflage (2006) / Металлообрабатывающие станки под ред. Клауса-Йорга Конрада, 2-е издание (2006)
→9.5 Thermische Stabilität
Die durch Einwirkung innerer und äußerer Wärmequellen hervorgeru¬fene Längenänderung der Bauteile wirkt sich direkt auf die Geometrie und damit das Arbeitsergebnis aus. Dies gilt insbesondere bei ungleich¬mäßiger Temperaturverteilung innerhalb einer Baugruppe infolge einseiti¬ger Wärmeeinwirkung oder schlechten inneren Wärmeflusses (Bild 9.14).
Hauptwärmequellen sind:
a) innere Wärmequellen:
Verluste der Antriebsmotoren Reibung in Lagerungen und Getrieben hydraulische Systeme Fertigungsprozess
b) äußere Wärmequellen:
Späne
Kühlschmiermittel Sonneneinstrahlung. Zugluft benachbarte Einrichtungen
Nahezu die gesamte der Maschine zugeführte Energie wird letztlich in Wärme umgewandelt, nur ein sehr geringer Teil bleibt in Verformungs-
Bild 9.14: Geometrieänderung infolge einseitiger Wärmeeinwirkung
Die durch Einwirkung innerer und äußerer Wärmequellen hervorgeru¬fene Längenänderung der Bauteile wirkt sich direkt auf die Geometrie und damit das Arbeitsergebnis aus. Dies gilt insbesondere bei ungleich¬mäßiger Temperaturverteilung innerhalb einer Baugruppe infolge einseiti¬ger Wärmeeinwirkung oder schlechten inneren Wärmeflusses (Bild 9.14).
Hauptwärmequellen sind:
a) innere Wärmequellen:
Verluste der Antriebsmotoren Reibung in Lagerungen und Getrieben hydraulische Systeme Fertigungsprozess
b) äußere Wärmequellen:
Späne
Kühlschmiermittel Sonneneinstrahlung. Zugluft benachbarte Einrichtungen
Nahezu die gesamte der Maschine zugeführte Energie wird letztlich in Wärme umgewandelt, nur ein sehr geringer Teil bleibt in Verformungs-
Bild 9.14: Geometrieänderung infolge einseitiger Wärmeeinwirkung
0 9.5 Термостойкость
Влияние внешних и внутренних источников тепла привело к удлинению деталей, что оказало непосредственное влияние на геометрию и вместе с тем на результат работы.
Это происходит, прежде всего, при неравномерном распределении температуры внутри модуля вследствие одностороннего влияния тепла или плохих внутренних тепловых потоков (рис. 9.14).
Главными источниками тепла являются
a) внутренние источники тепла:
Потери приводных двигателей, трение в опорах и механизмах, гидравлические системы, процесс изготовления
b) внешние источники тепла:
стружки
Смазочно-охлаждающая жидкость, солнечное излучение. Сквозняк в соседнем механизме
Почти все станки превращают подведенную энергию в конечном счете в тепло, только очень незначительная часть остается в деформации
Рис. 9.14: Изменение геометрии вследствие одностороннего влияния тепла
Влияние внешних и внутренних источников тепла привело к удлинению деталей, что оказало непосредственное влияние на геометрию и вместе с тем на результат работы.
Это происходит, прежде всего, при неравномерном распределении температуры внутри модуля вследствие одностороннего влияния тепла или плохих внутренних тепловых потоков (рис. 9.14).
Главными источниками тепла являются
a) внутренние источники тепла:
Потери приводных двигателей, трение в опорах и механизмах, гидравлические системы, процесс изготовления
b) внешние источники тепла:
стружки
Смазочно-охлаждающая жидкость, солнечное излучение. Сквозняк в соседнем механизме
Почти все станки превращают подведенную энергию в конечном счете в тепло, только очень незначительная часть остается в деформации
Рис. 9.14: Изменение геометрии вследствие одностороннего влияния тепла
→Reale Maschinen bestehen aus mehreren, sich gegenseitig beeinflussen¬den schwingenden Systemen mit verschiedenen Eigenfrequenzen. Sie zeigen daher bei unterschiedlichen Anregungsfrequenzen auch ein sehr unterschiedliches dynamisches Verhalten. Eine typische Eigenschwin¬gungsform ist in Bild 9.13 dargestellt.
Bereits durch Fertigungsausführung und Montage kann das dynamische Verhalten einer Maschine so stark beeinflusst werden, dass eine Bau- musterabnahme keineswegs repräsentativ für die ganze Serie ist. Bei sehr hohen Anforderungen ist also eine Einzelabnahme unumgänglich. Zur Reduzierung des Aufwands hierfür sind formalisierte Prüfmethoden ent¬wickelt worden [15].
Bild 9.13: Eigenschwingungsform einer Bettfräsmaschine
Bereits durch Fertigungsausführung und Montage kann das dynamische Verhalten einer Maschine so stark beeinflusst werden, dass eine Bau- musterabnahme keineswegs repräsentativ für die ganze Serie ist. Bei sehr hohen Anforderungen ist also eine Einzelabnahme unumgänglich. Zur Reduzierung des Aufwands hierfür sind formalisierte Prüfmethoden ent¬wickelt worden [15].
Bild 9.13: Eigenschwingungsform einer Bettfräsmaschine
0 Фактически станки состоят из нескольких, взаимно влияющих вибрирующих систем с различными собственными частотами. Поэтому при разных стимулирующих частотах они показывают также очень разные динамические характеристики. Типичная форма собственных колебаний представлена на рис. 9.13. Уже в процессе изготовления и монтажа можно повлиять на динамические характеристики станка настолько сильно, что приемка образца не является типичным для всей серии. При очень высоких требованиях необходимо обжатие за проход.
Для сокращения издержек были разработаны формализованные методы контроля [15].
Рис. 9.13: Форма собственных колебаний продольно-фрезерного станка.
Для сокращения издержек были разработаны формализованные методы контроля [15].
Рис. 9.13: Форма собственных колебаний продольно-фрезерного станка.
→■ Verringerung der Eigenfrequenz durch Zusatzmasse
■ Verschiebung der Frequenz externer Anregungsquellen (z. B. Ände¬rung der Werkzeugeingriffsfrequenz, zusätzliche Stützpunkte für Werkstücke, andere Drehzahl der Hydraulikpumpe)
■ Verringerte Intensität externer Anregungsquellen (z. B. Auswuchten, verbesserte Werkstückabstützung, gedämpfte Werkzeuge, reduzierte Prozesskräfte)
■ Eliminierung externer Anregungen (z. B. Drehzahlmodulation, arhythmische Arbeitsweise, Werkzeuge mit ungleichmäßiger Schnei¬denteilung)
■ Ausnutzung von Richtungsabhängigkeiten und Nichtlinearitäts¬effekten (z. B. Optimierung und Variation der Vorschubrichtung)
■ Verschiebung der Frequenz externer Anregungsquellen (z. B. Ände¬rung der Werkzeugeingriffsfrequenz, zusätzliche Stützpunkte für Werkstücke, andere Drehzahl der Hydraulikpumpe)
■ Verringerte Intensität externer Anregungsquellen (z. B. Auswuchten, verbesserte Werkstückabstützung, gedämpfte Werkzeuge, reduzierte Prozesskräfte)
■ Eliminierung externer Anregungen (z. B. Drehzahlmodulation, arhythmische Arbeitsweise, Werkzeuge mit ungleichmäßiger Schnei¬denteilung)
■ Ausnutzung von Richtungsabhängigkeiten und Nichtlinearitäts¬effekten (z. B. Optimierung und Variation der Vorschubrichtung)
0 ■ Уменьшение собственной частоты с помощью дополнительной массы
■ Перенесение частоты внешних источников возбуждения (например, изменение частоты воздействия инструментов, дополнительные опорные точки для деталей, другая частота вращения гидронасоса)
■ Уменьшение интенсивности внешних источников возбуждения (например, балансировка, улучшенная поддержка детали, поглощение вибрации на инструментах, уменьшение силы процесса)
■ Исключение внешних толчков (например, модуляцию числа оборотов, аритмичный метод работы, инструменты с неравномерным делением лезвий)
■ Использование угловых зависимостей и эффект непрямолинейности (например, оптимизацию и вариацию направления подачи)
■ Перенесение частоты внешних источников возбуждения (например, изменение частоты воздействия инструментов, дополнительные опорные точки для деталей, другая частота вращения гидронасоса)
■ Уменьшение интенсивности внешних источников возбуждения (например, балансировка, улучшенная поддержка детали, поглощение вибрации на инструментах, уменьшение силы процесса)
■ Исключение внешних толчков (например, модуляцию числа оборотов, аритмичный метод работы, инструменты с неравномерным делением лезвий)
■ Использование угловых зависимостей и эффект непрямолинейности (например, оптимизацию и вариацию направления подачи)
→Bild 9.11: Darstellungsarten des Nachgiebigkeits-Frequenzgangs (nach [14])
frequenz unter der Eigenfrequenz der Maschine, spricht man von einer unterkritischen Auslegung, im gegenteiligen Fall von einer überkritischen Auslegung. Unterkritische Systeme verhalten sich bei geringen Arbeits-geschwindigkeiten sehr ruhig und steif, verschlechtern ihr Verhalten jedoch bei zunehmender Geschwindigkeit immer mehr, bis sie an ihre dynamische Grenze kommen. Überkritische Maschinen werden hingegen mit zunehmender Geschwindigkeit immer ruhiger, sind jedoch bei niedri¬gen Frequenzen schlechter zu beherrschen und bei Einhaltung einer ge¬gebenen statischen Steifigkeit sehr schwer (Bild 9.12).
Generelle Maßnahmen zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens:
■ Reduzierung der Schwingungsamplitude und damit der dynami¬schen Nachgiebigkeit durch höhere Dämpfung, höhere Steifigkeit oder verringerte Masse
Bild 9.12: Nachgiebigkeitsfrequenzgang verschiedener Auslegungen
frequenz unter der Eigenfrequenz der Maschine, spricht man von einer unterkritischen Auslegung, im gegenteiligen Fall von einer überkritischen Auslegung. Unterkritische Systeme verhalten sich bei geringen Arbeits-geschwindigkeiten sehr ruhig und steif, verschlechtern ihr Verhalten jedoch bei zunehmender Geschwindigkeit immer mehr, bis sie an ihre dynamische Grenze kommen. Überkritische Maschinen werden hingegen mit zunehmender Geschwindigkeit immer ruhiger, sind jedoch bei niedri¬gen Frequenzen schlechter zu beherrschen und bei Einhaltung einer ge¬gebenen statischen Steifigkeit sehr schwer (Bild 9.12).
Generelle Maßnahmen zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens:
■ Reduzierung der Schwingungsamplitude und damit der dynami¬schen Nachgiebigkeit durch höhere Dämpfung, höhere Steifigkeit oder verringerte Masse
Bild 9.12: Nachgiebigkeitsfrequenzgang verschiedener Auslegungen
0 Рис. 9.11: Способы представления частотной характеристики упругости (по [14])
О частоте ниже собственной частоты машины, говорят как о докритических параметрах, в противоположном случае надкритических параметрах.
Докритические системы при незначительных рабочих скоростях ведут себя очень спокойно и жестко, тем не менее, при возрастающей скорости ее характеристики все больше ухудшаются, до тех пор пока они не достигнут ее динамичной границы.
Напротив, надкритические станки по мере увеличения скорости становятся все спокойнее, тем не менее, на низких частотах должна управляться хуже и очень сложно придерживаться данной статической жесткости (рис. 9.12).
Общие меры по улучшению характеристик колебания:
■ Сокращение амплитуды колебания и вместе с тем динамической упругости посредством увеличения амортизации, увеличения жесткости или уменьшения массы
Рис. 9.12: Частотная характеристика упругости разных параметров
О частоте ниже собственной частоты машины, говорят как о докритических параметрах, в противоположном случае надкритических параметрах.
Докритические системы при незначительных рабочих скоростях ведут себя очень спокойно и жестко, тем не менее, при возрастающей скорости ее характеристики все больше ухудшаются, до тех пор пока они не достигнут ее динамичной границы.
Напротив, надкритические станки по мере увеличения скорости становятся все спокойнее, тем не менее, на низких частотах должна управляться хуже и очень сложно придерживаться данной статической жесткости (рис. 9.12).
Общие меры по улучшению характеристик колебания:
■ Сокращение амплитуды колебания и вместе с тем динамической упругости посредством увеличения амортизации, увеличения жесткости или уменьшения массы
Рис. 9.12: Частотная характеристика упругости разных параметров
→Die dynamische Steifigkeit ist genauso definiert wie die statische Stei¬figkeit, ist jedoch eine Funktion der Anregungsfrequenz:
Ihr Kehrwert ist die dynamische Nachgiebigkeit:
Zweckmäßigerweise wird zur Betrachtung dieser wegen der Phasenver¬schiebung zwischen Anregung und Auslenkung komplexen Gleichungen der Nachgiebigkeits-Frequenzgang bevorzugt. Bild 9.11 zeigt die hierfür gebräuchlichen Darstellungsarten.
Bei Frequenzen in der Nähe von Eigenfrequenzen werden die Ausschläge sehr groß (Resonanz). Liegt die maximal vorkommende Anregungs-
Real- und Imaginärteilfunktion
Ihr Kehrwert ist die dynamische Nachgiebigkeit:
Zweckmäßigerweise wird zur Betrachtung dieser wegen der Phasenver¬schiebung zwischen Anregung und Auslenkung komplexen Gleichungen der Nachgiebigkeits-Frequenzgang bevorzugt. Bild 9.11 zeigt die hierfür gebräuchlichen Darstellungsarten.
Bei Frequenzen in der Nähe von Eigenfrequenzen werden die Ausschläge sehr groß (Resonanz). Liegt die maximal vorkommende Anregungs-
Real- und Imaginärteilfunktion
0 Динамическая жесткость определяется так же как и статическая жесткость, тем не менее, это, действие частоты возбуждения:
Ее обратным значением является динамическая упругость:
В первую очередь становится целесообразно рассмотреть это из-за сдвига фаз между возбуждением и отклонением комплексного уравнения частотной характеристики упругости.
На рис. 9.11 показаны принятые способы изображения.
При частотах рядом с частотами собственных колебаний сильно возрастают отклонения (резонанс).
Лежит ли максимально возможная функция возбуждения, реальная функция и функция реактивной составляющей
Ее обратным значением является динамическая упругость:
В первую очередь становится целесообразно рассмотреть это из-за сдвига фаз между возбуждением и отклонением комплексного уравнения частотной характеристики упругости.
На рис. 9.11 показаны принятые способы изображения.
При частотах рядом с частотами собственных колебаний сильно возрастают отклонения (резонанс).
Лежит ли максимально возможная функция возбуждения, реальная функция и функция реактивной составляющей
→Die angeregte Schwingung von Maschinenbauteilen wird üblicherweise mit dem Modell des Einmassenschwingers (Bild 9.10) dargestellt. Die Lösung der zugehörigen Differenzialgleichung
ergibt bei sinusförmiger Anregung nach Einsetzen der Eigenfrequenz des ungedämpften Schwingers
und der Lehr’schen Dämpfung d
die dynamische Steifigkeit:
Bei d) - 0 liefert die Gleichung den Grenzfall der statischen Steifigkeit.
Bild 9.10: Einmassenschwinger
ergibt bei sinusförmiger Anregung nach Einsetzen der Eigenfrequenz des ungedämpften Schwingers
und der Lehr’schen Dämpfung d
die dynamische Steifigkeit:
Bei d) - 0 liefert die Gleichung den Grenzfall der statischen Steifigkeit.
Bild 9.10: Einmassenschwinger
0 Возбужденное колебание деталей станка представляется, как правило, с помощью моделей колеблющейся системы с одной степенью свободы (рис. 9.10).
Решение дифференциального уравнения при синусоидальном возбуждении после применения собственной частоты незатухающего осциллятора и амортизации дает в итоге d
Динамическая жесткость:
при d) - 0 уравнение дает пограничный случай статической жесткости.
Рис 9.10: Колеблющаяся система с одной степенью свободы
Решение дифференциального уравнения при синусоидальном возбуждении после применения собственной частоты незатухающего осциллятора и амортизации дает в итоге d
Динамическая жесткость:
при d) - 0 уравнение дает пограничный случай статической жесткости.
Рис 9.10: Колеблющаяся система с одной степенью свободы
→9.4.2 Dynamische Steifigkeit
Werkzeugmaschinen sind einer Vielzahl periodischer Kräfte ausgesetzt, die sie zu Schwingungen anregen können. Man unterscheidet
■ fremderregte Schwingungen infolge zyklisch wechselnder äußerer Kräfte wie z.B. Prozesskräfte (Bild 9.9). Unwuchten, Überrollun¬gen, Exzentrizitäten und Druckpulsationen
■ selbsterregte Schwingungen aus Instabilitäten im Zerspanungs¬prozess („Rattern")
■
■ Zeit
Schneideneintrittsfrequenz Harmonische der Eintrittsfrequenz
Frequenz
Bild 9.9: Beispiel für Verlauf und Amplitudenspektrum der Schnittkraft beim Fräsen ( Reinhart)
Werkzeugmaschinen sind einer Vielzahl periodischer Kräfte ausgesetzt, die sie zu Schwingungen anregen können. Man unterscheidet
■ fremderregte Schwingungen infolge zyklisch wechselnder äußerer Kräfte wie z.B. Prozesskräfte (Bild 9.9). Unwuchten, Überrollun¬gen, Exzentrizitäten und Druckpulsationen
■ selbsterregte Schwingungen aus Instabilitäten im Zerspanungs¬prozess („Rattern")
■
■ Zeit
Schneideneintrittsfrequenz Harmonische der Eintrittsfrequenz
Frequenz
Bild 9.9: Beispiel für Verlauf und Amplitudenspektrum der Schnittkraft beim Fräsen ( Reinhart)
0 9.4.2 Динамическая жесткость
Станки подвергаются множеству периодических сил, из-за которых происходят колебания. Различают
■ отчужденно-возбужденные колебания вследствие циклически непостоянных внешних сил, как напр., силы процесса (рис. 9.9). Дисбалансы, Überrollungen, эксцентриситеты и пульсация давления
■ самовозбуждающие колебания из-за нестабильности процесса резки ("вибрация")
■ время
Частота входа лезвий гармоничные частоты входа
Частота
Рис. 9.9: Пример хода и спектра амплитуд силы резания у фрезерного станка (Reinhart)
Станки подвергаются множеству периодических сил, из-за которых происходят колебания. Различают
■ отчужденно-возбужденные колебания вследствие циклически непостоянных внешних сил, как напр., силы процесса (рис. 9.9). Дисбалансы, Überrollungen, эксцентриситеты и пульсация давления
■ самовозбуждающие колебания из-за нестабильности процесса резки ("вибрация")
■ время
Частота входа лезвий гармоничные частоты входа
Частота
Рис. 9.9: Пример хода и спектра амплитуд силы резания у фрезерного станка (Reinhart)
→Bild 9.8: Übersetzungseffekt der Steifigkeit von Flansch bzw. Unterbau
Die optimale Auslegung und Gestaltung der tragenden Teile einer Maschine ist nicht allein mit der Intuition des erfahrenen Konstrukteurs.
den klassischen Methoden und Modellen der technischen Mechanik sowie mit experimentellen, lokalen Verformungsmessungen möglich. Die Anwendung computergestützter Simulationen mit Finite-Elemente- Methoden und simultaner Vielpunktmessungen mit grafischer Darstel¬lung (Modalanalyse) gehören heute zum Stand der Technik.
Die optimale Auslegung und Gestaltung der tragenden Teile einer Maschine ist nicht allein mit der Intuition des erfahrenen Konstrukteurs.
den klassischen Methoden und Modellen der technischen Mechanik sowie mit experimentellen, lokalen Verformungsmessungen möglich. Die Anwendung computergestützter Simulationen mit Finite-Elemente- Methoden und simultaner Vielpunktmessungen mit grafischer Darstel¬lung (Modalanalyse) gehören heute zum Stand der Technik.
0 Рис. 9.8: Передаточный эффект жесткости фланца или основания
Оптимальные параметры и конструкция несущих частей станка возможны не только благодаря интуиции опытного конструктора, классическим методам и моделям технической механики, но и благодаря экспериментальным, локальным измерениям деформации. Использование компьютерного моделирования методом конечных элементов и синхронных точечных измерений с графическим отображением (модальный анализ) относится сегодня к оснащённости техники.
Оптимальные параметры и конструкция несущих частей станка возможны не только благодаря интуиции опытного конструктора, классическим методам и моделям технической механики, но и благодаря экспериментальным, локальным измерениям деформации. Использование компьютерного моделирования методом конечных элементов и синхронных точечных измерений с графическим отображением (модальный анализ) относится сегодня к оснащённости техники.
→Kopfplatte
Angriffsstelle des Tor-sionsmoments
O. K. P = Ohne Kopfplatte M. K. P = Mit Kopfplatte
Verhältnis der Torsions-steifigkeit
Torsionssteif.
Gewicht
Verhältnis der Biege¬steifigkeit
Biegesteif.
Gewicht
Bild 9.7: Steifigkeiten bei unterschiedlicher Gestaltung [2]
Nachgiebiges Auflagebauteil
Die große Bedeutung der Fügestellen für die statische und dynamische Steifigkeit liegt zwar auf der Hand (Bild 9.8). dennoch wird ihnen in der Praxis häufig zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Eine geschickte, steife und kraftflussgerechte Gestaltung der Fügestellen bzw. tragenden Flächen trägt ganz erheblich zur Systemsteifigkeit bei. Rippen sind dort oft sinnvoller als im Bauteil selber.
Auffederung des Flansches
Angriffsstelle des Tor-sionsmoments
O. K. P = Ohne Kopfplatte M. K. P = Mit Kopfplatte
Verhältnis der Torsions-steifigkeit
Torsionssteif.
Gewicht
Verhältnis der Biege¬steifigkeit
Biegesteif.
Gewicht
Bild 9.7: Steifigkeiten bei unterschiedlicher Gestaltung [2]
Nachgiebiges Auflagebauteil
Die große Bedeutung der Fügestellen für die statische und dynamische Steifigkeit liegt zwar auf der Hand (Bild 9.8). dennoch wird ihnen in der Praxis häufig zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Eine geschickte, steife und kraftflussgerechte Gestaltung der Fügestellen bzw. tragenden Flächen trägt ganz erheblich zur Systemsteifigkeit bei. Rippen sind dort oft sinnvoller als im Bauteil selber.
Auffederung des Flansches
0 Поперечина
Объект атаки момента кручения
O. K. P = без поперечины M. K. P = с поперечиной
соотношение жесткости при кручении
крутильно-жесткий
вес
соотношение жесткости при изгибе
жесткий на изгиб
Рис 9.7: Жесткости при различных конструкциях [2]
Упругая деталь опоры
Для статической и динамичной жесткости стыки имеют большое значение (рис. 9.8). Тем не менее часто на практике им уделяется мало внимание.
Умелое, жесткое и соответствующее силовому потоку оформление стыков или несущих поверхностей способствует усилению системной жесткости. Ребра там часто рациональны как в самой детали.
Упругая деформация фланца
Объект атаки момента кручения
O. K. P = без поперечины M. K. P = с поперечиной
соотношение жесткости при кручении
крутильно-жесткий
вес
соотношение жесткости при изгибе
жесткий на изгиб
Рис 9.7: Жесткости при различных конструкциях [2]
Упругая деталь опоры
Для статической и динамичной жесткости стыки имеют большое значение (рис. 9.8). Тем не менее часто на практике им уделяется мало внимание.
Умелое, жесткое и соответствующее силовому потоку оформление стыков или несущих поверхностей способствует усилению системной жесткости. Ребра там часто рациональны как в самой детали.
Упругая деформация фланца
→Die Regeln zur steifigkeitsoptimalen Gestaltung (kurze Kraglängen. Massen möglichst weit entfernt von Biegeachse, geschlossene Quer¬schnitte usw.) sind schon lange bekannt (z. B. [13]), Bild 9.7 zeigt ein Bei¬spiel. Die versteifende Wirkung einer Verrippung wird oft überschätzt. Rippen müssen so angeordnet sein, dass sie im Kraftfluss liegen bzw. durch Aussteifung der Wandungen zur Formsteifigkeit beitragen. Beson¬ders günstig, weil sowohl gegen Biegung als auch Torsion wirksam, sind diagonal zur Hauptverformungsachse angeordnete Rippen. Die noch immer anzutreffenden schmalen Stegrippen sind in der Regel weitgehend wirkungslos.
0 Правила по оптимальной жесткости конструкции (короткие кронштейны. Груз возможно очень сильно удален от оси, работающей на изгиб, закрытое поперечное сечение и т.д.) известны уже давно (например, [13]), это показано на примере рис. 9.7. Влияние ребристости на увеличение жесткости конструкции часто переоценивается. Ребра должны быть расположены таким образом, чтобы они лежали в силовом потоке или способствовали усилению стенок для жесткости формы. Особенно выгодным является расположение ребер по диагонали к основной оси деформации, потому что это эффективно как против изгиба, так и против скручивания. Все еще встречаемые тонкие поперечные ребра, как правило, абсолютно неэффективны.
→Die Forderung nach hoher Steifigkeit steht in diametralem Gegensatz zu den Forderungen nach geringem Gewicht und kleinem Bauraum der Komponenten. Durch verbesserte Berechnungsmethoden, geeignete Werkstoffauswahl, Anwendung der Erkenntnisse der Formsteifigkeit sowie einer beanspruchungsgerechten Optimierung der Gesamtkonfigu¬ration wie auch der Bauteilgestaltung sind hier jedoch deutliche Verbes¬serungen möglich.
0 Требование по высокой жесткости находится в диаметральной противоположности к требованиям по незначительному весу и маленькому строительному помещению для составляющих элементов. Однако усовершенствования более вероятны при следующих условиях: рационализация методов расчета, выбор подходящего материала, использование знаний жесткости формы, а также оптимизация общей конфигурации и отдельного элемента.
→Derzeit werden Werkzeugmaschinen üblicherweise einheitlich auf eine statische Steifigkeit von 200 bis 250 N/pm ausgelegt. Lediglich bei Maschinen zur Feinbearbeitung geht man wegen der kleineren Schnitt¬kräfte und der prozessbedingten Besonderheiten auf deutlich geringere Werte herunter. Die Einführung neuer Werkzeugtechnologien und An¬wendungsgebiete (z. B. Hartdrehen) lässt nunmehr eine neue Generation von Hochleistungsmaschinen mit höherer Steifigkeit (bis 350 N/pm) ent¬stehen.
0 Внедрение новых технологий для инструмента и сфер применения (например, трудный поворот) создает теперь новое поколение высокопроизводительных станков с более высокой жесткостью (до 350 Н/мкм).
→Derzeit werden Werkzeugmaschinen üblicherweise einheitlich auf eine statische Steifigkeit von 200 bis 250 N/pm ausgelegt. Lediglich bei Maschinen zur Feinbearbeitung geht man wegen der kleineren Schnitt¬kräfte und der prozessbedingten Besonderheiten auf deutlich geringere Werte herunter. Die Einführung neuer Werkzeugtechnologien und An¬wendungsgebiete (z. B. Hartdrehen) lässt nunmehr eine neue Generation von Hochleistungsmaschinen mit höherer Steifigkeit (bis 350 N/pm) ent¬stehen.
1 В настоящее время у станков выставляют статическую жесткость как правило стандартно на отметку от 200 до 250 Н/мкм.
Из-за маленькой силы резанья и особенностей, обусловленных процессом, лишь у станков с прецизионной обработкой стоимость снижается незначительно.
Из-за маленькой силы резанья и особенностей, обусловленных процессом, лишь у станков с прецизионной обработкой стоимость снижается незначительно.
→des geometrischen Systems einer Werkzeugmaschine hängt also wesentlich auch von der richtigen Erfassung der Lastfälle und Belastungsrichtungen ab.
vertikale Verschiebung horizontale Verschiebung Verdrehung
Bild 9.6: Unterschiedliche Auswirkungen von Verformungen auf das Arbeitsergebnis am Bei¬spiel einer Drehmaschine
vertikale Verschiebung horizontale Verschiebung Verdrehung
Bild 9.6: Unterschiedliche Auswirkungen von Verformungen auf das Arbeitsergebnis am Bei¬spiel einer Drehmaschine
1 Жесткость геометрической системы станка также существенно зависит от правильного учета расчетных случаев нагрузки и направлений действий нагрузки.
Вертикальное смещение, горизонтальное смещение, кручение
Рис 9.6: Различные воздействия деформаций на результат работы на примере токарного станка
Вертикальное смещение, горизонтальное смещение, кручение
Рис 9.6: Различные воздействия деформаций на результат работы на примере токарного станка
→9.4 Steifigkeit
9.4.1 Statische Steifigkeit
Die elementare Grundfunktion einer Werkzeugmaschine ist die Erzeu¬gung einer ausreichend genauen Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück. Werkzeugmaschinen werden daher in der Regel nach der zulässigen Verformung ausgelegt, sie sind hinsichtlich der Festigkeit sehr oft überdimensioniert.
Die statische Steifigkeit c = dF/dx beschreibt die auf einen Verfor¬mungsweg x bezogene aufzubringende Kraft F.
Der Kehrwert N = dx/dF wird als Nachgiebigkeit bezeichnet.
Die Torsionssteifigkeit ist definiert als ct = dM//d??.
Die Gesamtsteifigkeit ist die Summe des Steifigkeitsverhallens aller Bau¬teile im Kraftfluss. Hierbei ist nicht die absolute Verformung ausschlag¬gebend. sondern ihre Auswirkung auf das Arbeitsergebnis (Bild 9.6). Die
9.4.1 Statische Steifigkeit
Die elementare Grundfunktion einer Werkzeugmaschine ist die Erzeu¬gung einer ausreichend genauen Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück. Werkzeugmaschinen werden daher in der Regel nach der zulässigen Verformung ausgelegt, sie sind hinsichtlich der Festigkeit sehr oft überdimensioniert.
Die statische Steifigkeit c = dF/dx beschreibt die auf einen Verfor¬mungsweg x bezogene aufzubringende Kraft F.
Der Kehrwert N = dx/dF wird als Nachgiebigkeit bezeichnet.
Die Torsionssteifigkeit ist definiert als ct = dM//d??.
Die Gesamtsteifigkeit ist die Summe des Steifigkeitsverhallens aller Bau¬teile im Kraftfluss. Hierbei ist nicht die absolute Verformung ausschlag¬gebend. sondern ihre Auswirkung auf das Arbeitsergebnis (Bild 9.6). Die
1 9.4 Жесткость
9.4.1 Статическая жесткость
Элементарная основная функция станка - это создание достаточно точного относительного движения между инструментом и деталью. Поэтому станки рассчитываются, как правило, после допустимой деформации, они очень часто имеют запас прочности.
Статическая жесткость c = dF/dx описывает действующую на путь(???) деформации x силу F.
Обратная величина N = dx/dF обозначается как гибкость.
Жесткость скручивания определяется как ct = dM//d??..
Общая жесткость - это сумма характеристик жесткости всех деталей в силовом потоке. При этом имеет решающее значение не абсолютная деформация, а ее воздействие на результат работы (рис. 9.6)
9.4.1 Статическая жесткость
Элементарная основная функция станка - это создание достаточно точного относительного движения между инструментом и деталью. Поэтому станки рассчитываются, как правило, после допустимой деформации, они очень часто имеют запас прочности.
Статическая жесткость c = dF/dx описывает действующую на путь(???) деформации x силу F.
Обратная величина N = dx/dF обозначается как гибкость.
Жесткость скручивания определяется как ct = dM//d??..
Общая жесткость - это сумма характеристик жесткости всех деталей в силовом потоке. При этом имеет решающее значение не абсолютная деформация, а ее воздействие на результат работы (рис. 9.6)
→Die Messung des dynamischen Verhaltens erfordert sehr großen Auf¬wand. ln der Praxis wird daher die dynamische Genauigkeit in der Regel indirekt durch die Bearbeitung von Probewerkstücken ermittelt. Ergän¬zend zur Prüfung mit Werkstücken aus der konkreten Fertigungsaufgabe wurden auch Prüfwerkstücke für die statistische Abnahme oder zur gezielten Untersuchung einzelner Fehlergrößen definiert [7-9J.
Positioniergenauigkeit
Größte Abweichung der Ist-Position vom programmierten Sollwert hei unterschiedlichen Anfahrrichtungen und Geschwindigkeiten
Wiederholgenauigkeit
Größte Abweichung der Ist-Position vom programmierten Sollwert bei stets gleicher Anfahrrichtung und Geschwindigkeit
Bild 9.4: Definition der stationären Genauigkeitskennwerte
Größte Abweichung der tatsächlichen von der programmierten Bahn
Bahngenauigkeit
Bild 9.5: Definition der Bahngenauigkeit
Positioniergenauigkeit
Größte Abweichung der Ist-Position vom programmierten Sollwert hei unterschiedlichen Anfahrrichtungen und Geschwindigkeiten
Wiederholgenauigkeit
Größte Abweichung der Ist-Position vom programmierten Sollwert bei stets gleicher Anfahrrichtung und Geschwindigkeit
Bild 9.4: Definition der stationären Genauigkeitskennwerte
Größte Abweichung der tatsächlichen von der programmierten Bahn
Bahngenauigkeit
Bild 9.5: Definition der Bahngenauigkeit
1 Точность позиционирования
Максимальное отклонение позиции Ist запрограммированного заданного значения при разных пусковых направлениях и скоростях.
Стабильность повторяемости
Максимальное отклонение позиции Ist запрограммированного заданного значения при тех же самых пусковых направлениях и скоростях.
Рис. 9.4: Определение стационарных характеристик точности
Максимальное отклонение позиции Ist фактически от запрограммированной направляющей
Точность направляющей
Рис. 9.5: Определение точности направляющей
Максимальное отклонение позиции Ist запрограммированного заданного значения при разных пусковых направлениях и скоростях.
Стабильность повторяемости
Максимальное отклонение позиции Ist запрограммированного заданного значения при тех же самых пусковых направлениях и скоростях.
Рис. 9.4: Определение стационарных характеристик точности
Максимальное отклонение позиции Ist фактически от запрограммированной направляющей
Точность направляющей
Рис. 9.5: Определение точности направляющей
→Bild 9.3: Einflüsse auf die Arbeitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen
Geradheit, Parallelität, Steigungs- und Teilungsfehler) - gemessen ohne Belastung - und der statischen Steifigkeit (Kap. 9.4.1). Sie lässt sich an der stehenden Maschine mit Hilfe werkstattüblicher Messmittel bestim¬men. Die geometrische Abnahme von Maschinen ist bereits seit langem systematisiert und genormt [4].
Die stationäre Gesamtgenauigkeit bezieht auch die Einflüsse von Antrie¬ben und Steuerung mit ein. Hierbei wird lediglich die erreichte Endposi¬tion nach Stillstand aller Achsen betrachtet. Die üblichen Kenngrößen sind in Bild 9.4 dargestellt. Die Messung erfolgt in der Regel mit opto¬elektronischen Messmitleln.
Bei der dynamischen Genauigkeit wird das Verhalten der Maschine in Be¬wegung betrachtet. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen der dynami¬schen Steifigkeit (Kap. 9.4.2) einerseits und der dynamischen Bahn¬abweichung andererseits (Bild 9.5).
Geradheit, Parallelität, Steigungs- und Teilungsfehler) - gemessen ohne Belastung - und der statischen Steifigkeit (Kap. 9.4.1). Sie lässt sich an der stehenden Maschine mit Hilfe werkstattüblicher Messmittel bestim¬men. Die geometrische Abnahme von Maschinen ist bereits seit langem systematisiert und genormt [4].
Die stationäre Gesamtgenauigkeit bezieht auch die Einflüsse von Antrie¬ben und Steuerung mit ein. Hierbei wird lediglich die erreichte Endposi¬tion nach Stillstand aller Achsen betrachtet. Die üblichen Kenngrößen sind in Bild 9.4 dargestellt. Die Messung erfolgt in der Regel mit opto¬elektronischen Messmitleln.
Bei der dynamischen Genauigkeit wird das Verhalten der Maschine in Be¬wegung betrachtet. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen der dynami¬schen Steifigkeit (Kap. 9.4.2) einerseits und der dynamischen Bahn¬abweichung andererseits (Bild 9.5).
1 Рис. 9.3: Влияние на рабочую точность станков.
Прямизна, параллельность, погрешность шага) - измерено без нагрузки и статической жесткости (гл. 9.4.1). Ее можно определить у выключенного станка с помощью обычных цеховых измерительных инструментов. Уже давно геометрический демонтаж(приемка) станков систематизирован и стандартизирован [4]. На стационарную общую точность влияют также приводы и управления. При этом рассматривается только достигнутая конечная позиция после остановки всех осей. Общепринятые параметры представлены на рис. 9.4. Измерение происходит, как правило, с помощью оптоэлектронных измерительных инструментов. Для определения динамической точности характеристики станка рассматриваются в работе. При этом необходимо различать динамическую жесткость (гл. 9.4.2), с одной стороны, и динамическое отклонение от траектории, с другой стороны (рис. 9.5).
Прямизна, параллельность, погрешность шага) - измерено без нагрузки и статической жесткости (гл. 9.4.1). Ее можно определить у выключенного станка с помощью обычных цеховых измерительных инструментов. Уже давно геометрический демонтаж(приемка) станков систематизирован и стандартизирован [4]. На стационарную общую точность влияют также приводы и управления. При этом рассматривается только достигнутая конечная позиция после остановки всех осей. Общепринятые параметры представлены на рис. 9.4. Измерение происходит, как правило, с помощью оптоэлектронных измерительных инструментов. Для определения динамической точности характеристики станка рассматриваются в работе. При этом необходимо различать динамическую жесткость (гл. 9.4.2), с одной стороны, и динамическое отклонение от траектории, с другой стороны (рис. 9.5).
→Maschine:
• geometr. Genauigkeit
- Lager- und Führungsspiel
• Steifigkeit
• Dämpfung
• Vorschubantriebe
• Steuerung
• geometr. Genauigkeit
- Lager- und Führungsspiel
• Steifigkeit
• Dämpfung
• Vorschubantriebe
• Steuerung
1 Станок:
Геометрическая точность
Зазор в подшипнике и зазор в направляющих
Жесткость
Амортизация
Приводной механизм подачи
Управление
Геометрическая точность
Зазор в подшипнике и зазор в направляющих
Жесткость
Амортизация
Приводной механизм подачи
Управление
→Die geometrische Genauigkeit wird durch die mechanischen Eigen¬schaften von Gestell. Führungen und Antriebselementen bestimmt. Man unterscheidet hierbei zwischen der kinematischen Genauigkeit (z. B.
Prozess:
• Werkstückgeometrie
• Werkstückoberflächc
• Werkstoff
• Schneidstoff
• Scbneidengeometrie
• Werkzeugsteifigkeit
• Werkzeugdämpfung
• Werkzeugzustand
• Unwucht
• Bearbeitungsdaten
• Schnittaufteilung
Hauptantrieb:
• Spiel
• Dämpfung
• Unwucht
• Regelverhalten
Aufspannung
• Steifigkeit
• Abstützung
• Dämpfung
• Kraftübertragung
• Spiel
• Unwucht
Prozess:
• Werkstückgeometrie
• Werkstückoberflächc
• Werkstoff
• Schneidstoff
• Scbneidengeometrie
• Werkzeugsteifigkeit
• Werkzeugdämpfung
• Werkzeugzustand
• Unwucht
• Bearbeitungsdaten
• Schnittaufteilung
Hauptantrieb:
• Spiel
• Dämpfung
• Unwucht
• Regelverhalten
Aufspannung
• Steifigkeit
• Abstützung
• Dämpfung
• Kraftübertragung
• Spiel
• Unwucht
1 Геометрическая точность определяется механическими качествами станины: направляющие и элементы привода. Различают здесь между кинематической точностью (например
Процесс:
Геометрия детали
Поверхность детали
Материал
Материал режущего инструмента
Геометрия режущей кромки
Жесткость инструмента
Амортизация инструмента
Состояние инструмента
Дисбаланс
Данные механической обработки
Распределение резки
Главный привод:
Цикл
Амортизация
Дисбаланс
Регулировочная характеристика
Зажим(закрепление)
Жесткость
Дополнительная опора
Амортизация
Силовая передача(трансмиссия)
Люфт
Дисбаланс
Процесс:
Геометрия детали
Поверхность детали
Материал
Материал режущего инструмента
Геометрия режущей кромки
Жесткость инструмента
Амортизация инструмента
Состояние инструмента
Дисбаланс
Данные механической обработки
Распределение резки
Главный привод:
Цикл
Амортизация
Дисбаланс
Регулировочная характеристика
Зажим(закрепление)
Жесткость
Дополнительная опора
Амортизация
Силовая передача(трансмиссия)
Люфт
Дисбаланс
→9.3 Genauigkeitskennwerte
Die für die Auswahl einer Werkzeugmaschine zu spezifizierende Genauigkeit hat sich nach der Fertigungsaufgabe zu richten, wobei diese Genauigkeit über die gesamte Betriebsdauer gewährleistet sein muss. Ein Bauteil, das mit einer festgelegten Fertigungsgenauigkeit produziert wer¬den soll, erfordert in grober Näherung eine Werkzeugmaschine, deren Arbeitsgenauigkeit um den Faktor 10 besser ist als die verlangte Ferti¬gungsgenauigkeit.
Bei der Spezifikation von Genauigkeitsanforderungen sind vier Ebenen zu unterscheiden:
1. geometrische Genauigkeit des mechanischen Systems
2. stationäre Genauigkeit des Gesamtsystems
3. dynamische Genauigkeit der sich bewegenden Maschine
4. Genauigkeit des gefertigten Werkstücks
Die für die Auswahl einer Werkzeugmaschine zu spezifizierende Genauigkeit hat sich nach der Fertigungsaufgabe zu richten, wobei diese Genauigkeit über die gesamte Betriebsdauer gewährleistet sein muss. Ein Bauteil, das mit einer festgelegten Fertigungsgenauigkeit produziert wer¬den soll, erfordert in grober Näherung eine Werkzeugmaschine, deren Arbeitsgenauigkeit um den Faktor 10 besser ist als die verlangte Ferti¬gungsgenauigkeit.
Bei der Spezifikation von Genauigkeitsanforderungen sind vier Ebenen zu unterscheiden:
1. geometrische Genauigkeit des mechanischen Systems
2. stationäre Genauigkeit des Gesamtsystems
3. dynamische Genauigkeit der sich bewegenden Maschine
4. Genauigkeit des gefertigten Werkstücks
1 9.3 Характеристика точности
При выборе станка с указанной точностью необходимо руководствоваться производственным заданием, причем эта точность должна быть гарантирована в течение всего срока службы.
Для детали, которая должна быть изготовлена с заданной точностью производства, необходим в грубом приближении станок, рабочая точность которого лучше на коэффициент 10, чем затребованная точность изготовления.
При спецификации требований точности нужно различать 4 уровня:
1. геометрическая точность механической системы
2. стационарная точность совокупной системы
3. динамичная точность двигающейся части станка
4. Точность готовой детали
При выборе станка с указанной точностью необходимо руководствоваться производственным заданием, причем эта точность должна быть гарантирована в течение всего срока службы.
Для детали, которая должна быть изготовлена с заданной точностью производства, необходим в грубом приближении станок, рабочая точность которого лучше на коэффициент 10, чем затребованная точность изготовления.
При спецификации требований точности нужно различать 4 уровня:
1. геометрическая точность механической системы
2. стационарная точность совокупной системы
3. динамичная точность двигающейся части станка
4. Точность готовой детали
Резюме
- Пол:
- женщина
- Родной язык:
- русский
- С нами:
-
с 11 марта 2010 г.
(6066 дней)
Не является членом клуба. - Деятельность:
-
486 версий перевода
с общим рейтингом 13
Карма: 1 (оценок: 1)