Balancing spindles with tools for finishing and boring machines

Abstract

Оздоблювально-розточувальні верстати застосовують у серійному та масовому виробництві для обробки різноманітних за формою та деформативними властивостями деталей: гільз, шатунів, поршнів, фланців, муфт, а також корпусних деталей типу картерів, блоків, циліндрів та ін. На станині горизонтальних розточувальних верстатів встановлюють мости, на яких закріплюють шпиндельні вузли. Вирішальний вплив на точність обробки надають параметри шпиндельного вузла з інструментом та пристосування з деталлю. Застосування сучасних інструментальних матеріалів робить необхідним підвищення швидкохідності шпиндельних вузлів до 8...10 тис. об/хв під час обробки отворів діаметром 16...40 мм. У роботі досліджено анізотропію жорсткості пружної системи верстата, що призводить до відхилень від заданої глибини різання під дією сил, що обертаються разом з різцем. В експериментах вивчено вплив анізотропії радіальної податливості на похибки обробки. Отримано залежність визначення додаткової відцентрової сили, що забезпечує мінімум відхилень від круглості. Для забезпечення мінімуму відхилення від круглості розроблена методика дозволяє виконати всього три розточування. Зазначимо, що виконання вимог до форми поперечного перерізу за відсутності дисбалансу встановлюється після першого розточування. За розробленою методикою призначаються значення відцентрових сил, що задаються масою вантажу, закріпленого на фланці борштанги чи шківу. Виміряні значення відхилень від круглості та шорсткості поверхонь оброблених отворів підтверджують розрахункові оцінки. Встановлено, що лише для головок першого типорозміру (УАР-1) максимальна неврівноваженість близька до порядку величини до допустимої, тому балансування шпинделя слід проводити для головок, призначених для роботи на частотах обертання, близьких до максимальних.

Finishing and boring machines are used in serial and mass production for processing parts of various shapes and deformation properties, namely liners, connecting rods, pistons, flanges, couplings, as well as body parts such as crankcases, blocks, cylinders, etc. Bridges are installed on the bed of horizontal boring machines, on which spindle units are fixed. The decisive influence on the accuracy of processing is exerted by the parameters of the spindle assembly with the tool and the fixture with the part. The use of modern tool materials makes it necessary to increase the speed of spindle units up to 8...10 thousand rpm when machining holes with a diameter of 16...40 mm. The paper investigates the anisotropy of the rigidity of the elastic system of the machine tool, which leads to deviations from the specified depth of cut under the action of forces rotating together with the cutter. In experiments, the influence of the anisotropy of radial compliance on the processing errors was studied. The dependence of the determination of additional centrifugal force, which provides a minimum of deviations from roundness, is obtained. To ensure a minimum deviation from roundness, the developed technique allows you to perform only three borings. Note that the fulfillment of the requirements for the shape of the cross section in the absence of imbalance is established after the first boring. According to the developed method, the values of centrifugal forces are assigned, given by the mass of the load fixed on the flange of the boring bar or on the pulley. The measured values of deviations from the roundness and roughness of the surfaces of the machined holes confirm the calculated estimates. It has been established that only for heads of the first size (universal diamond-boring UDB-1) the maximum unbalance is close in order of magnitude to the allowable one. Therefore, spindle balancing should be carried out for heads designed to operate at speeds close to the maximum.