Моделирование динамики работы специализированного фрезерного станка

Решетневские чтения

УДК 621

А. Ю. Литвинчук, Ю. А. Филиппов ОАО «Красноярский машиностроительный завод», Россия, Красноярск

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ РАБОТЫ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО

ФРЕЗЕРНОГО СТАНКА

Проведены теоретические исследования и моделирование поперечных и угловых колебаний шпинделя специализированного фрезерного станка методом Рунге-Кутта.

Важных направлением развития ракетно-космической техники (РКТ) в том числе жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) является повышение тактико-технических и энергомассовых характеристик изделий. Одним из возможный путей решения является снижения веса изделия, увеличение полезной нагрузки, благодаря ужесточению диапазона допусков и постоянства размеров в нижних пределах. В полной мере выполнение этих условий зависит от возможностей современных СТО.

В РКТ широкое применение получили детали, имеющие сложную пространственную форму. Наиболее показательными представителями этого класса являются детали сборочной единицы (ДСЕ) в составе агрегатов ЖРД: камера сгорания, турбонасосный агрегат, газогенератор, ампула пускового горючего. В состав агрегатов входят особоответственные детали: шнеки, вал-шнеки, сопла камеры сгорания, улитки, крыльчатки. Характерной особенностью деталей с пространственно-сложными поверхностями (ПСП) являются высокие технические требования по шероховатости (Яа < 0,63 мкм) и геометрической точности. Типовой технологический процесс изготовления деталей, содержащих пространственно-сложные поверхности, содержит черновое, чистовое фрезерования и отделочно-доводочные операции, такие как шабрение, полирование. При этом трудоемкость последних может превышать суммарную трудоемкость чернового и чистового фрезерования. Для сокращения времени механической обработки деталей, содержащих ПСП, необходимо уменьшать объем доводочных операций, что возможно за счет максимального приближения выходных показателей механической чистовой обработки на станках с ЧПУ до заданных в КД, в частности параметра шероховатости. Нестабильность протекания процесса резания прежде всего вызванная вибрационными составляющими оказывает существенное влияние на выходные параметры шероховатости и соответственно геометрической точности особо ответственных деталей ЖРД.

Проблема улучшения динамического качества технологического оборудования является одной из сложнейших в современной технике. От степени решения этой проблемы во многом зависит общий уровень вибрации и шума различных машин, а также их работоспособность, надежность, производительность, точность выполнения заданных операций.

Вибрация промышленного оборудования может быть вызвана различными причинами - неуравновешенностью вращающихся частей, переходными процессами, возникающими из-за износа деталей, непостоянством сопряжений контакта, особенностями технологических операций и внешними причинами.

Объектом исследования служили технологические процессы и специальное фрезерное оборудование, используемое при производстве РКТ. Для экспериментальных исследований служили специальные фрезерные станки для изготовления высокооборотных лопастных насосов (шнеки, вал-шнеки, крыльчатки).

Предметом исследования служили технологические процессы фрезерования лопаток шнеков, вал-шнеков, крыльчаток турбонасосного агрегата, однородные физические величины поступательного и вращательного движения точки упругого тела, характеризующие вибрацию, а также параметрическая точность и шероховатость обработанной поверхности деталей. Признаками, на основании которых производилась оценка качества изделия, приняты: шероховатость поверхности детали и компоненты вибрации ТО (виброскорость, виброускорение).

Моделирование динамики работы специализированного фрезерного станка проводилось в программе Mathcad по дифференциальным уравнениям движения.

Произведя первичные преобразования общего уравнения вынужденных колебаний, записанного с коэффициентом сопротивления а, получим

т  у" + а  у' + с  у =  8ш(ю  (),

где Q - динамическая нагрузка; с - жесткость системы.

Получаем уравнение с коэффициентом демпфирования И следующего вида:

у" + 2  И  у' + р2  у = Но  яп

где м, р - частота вынужденных и собственных колебаний соответственно; Н0 - функция воздействия динамического нагружения, которая рассчитывается по формуле

Н0 = г-м2,

где г - эксцентриситет оси вращения шпинделя.

Решая уравнение (1) методом Рунге-Кутта, можно моделировать поперечные и угловые колебания шпинделя. Поперечные колебания шпинделя представлены на рис. 1, а угловые колебания - на рис. 2.

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

Рис. 1. Поперечные колебания шпинделя

Рис. 2. Угловые колебания шпинделя

A. Yu. Litvinchuk, Yu. A. Filippov JSC «Krasnoyarsk machinery-building plant», Russia, Krasnoyarsk

OPERATION DYNAMICS MODELING OF MILLING MACHINE SPECIALTY

Theoretical research and modeling spindle 's transverse and angular oscillation of milling machine specialty is carried out by Runge-Kutt methodology.

© Литвинчук А. Ю., Филиппов Ю. А., 2010

УДК 669.056.9

А. С. Логинов

ОАО «Красноярский машиностроительный завод», Россия, Красноярск

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАДИОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКОЙ

Изложены основные особенности технологии цифровой радиографии и возможность ее использования при контроле сварных швов изделий ракетно-космической техники, выполненных электронно-лучевой сваркой.

Современное состояние неразрушающего радиационного контроля характеризуется интенсивным развитием и распространением так называемой цифровой радиографии, когда радиационные снимки просвечиваемого объекта контроля преобразуются на оп -ределенном этапе в цифровые. Основным мотивом применения компьютерной техники для решения задач радиографического контроля по расшифровке и архивации снимков сварных соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой, объектов повышенной надежности, является необходимость улучшения выявляемости опасных дефектов, повышение объективности и достоверности радиографического контроля. Быстрый рост возможностей компьютерной техники и создание высококачественных устройств по оцифровке снимков позволили разработать специали-

зированное программное обеспечение для цифровой обработки радиографических снимков.

ОАО «Красмаш» совместно с отраслевым институтом НПО «Техномаш» ведут работы по созданию современного комплекса автоматизированного радиографического контроля сварных соединений изделий повышенной надежности, выполненных электроннолучевой сваркой, с разработкой отраслевой нормативной документации по указанным видам работ, разработку и внедрение технологического процесса автоматизированной цифровой радиографии на предприятии ОАО «Красмаш».

В настоящее время как в России, так и за рубежом проводятся исследования и создаются новые современные средства и методы цифровой обработки снимков при радиографическом контроле. Это на-