Оценка точности и прочности модульной системы вспомогательного инструмента на основе профильных соединений

Цель - определение величин упругих перемещений оправок при оценке напряженно-деформированного состояния сборных конструкций «шпиндель-инструментальная оправка», выполненных на основе конических разъемных профильных соединений в условиях статического нагружения. Оценка точности и прочности конического разъемного профильного соединения с равноосным контуром с числом граней равным трем узла шпиндель-инструментальной оправки, предназначенного для передачи крутящего момента. Для исследования напряженно-деформированного состояния модульной системы вспомогательного инструмента на основе профильных соединений использовались методы численного решения задач теории упругости, в том числе метод конечных элементов, а также методы математической статистики и вычислительной техники. Предложены результаты комплексного исследования, напряженно-деформированного состояния сборных конструкций шпиндельного узла многоцелевых станков, а именно: модульной системы вспомогательного инструмента на основе профильных соединений с равноосным контуром. Проведен анализ влияния конструктивных параметров конического профильного соединения, а также сил закрепления (при способе фиксации по величине сборочной силы), величин предельных внешних нагрузок, сил трения на точность и прочность сопряжения шпиндель-инструментальной оправки с профильной посадочной поверхностью хвостовика для реальных размеров сборной конструкции модуля. Определены величины упругих перемещений сечений инструментальных оправок по посадочной длине профильного соединения с использованием математического аппарата метода конечных элементов на основе сплайн-аппроксимации и вариационно-энергетического принципа метода перемещений теории упругости. Рассчитаны величины упругих перемещений оправки; напряжений в радиальном, нормальном и окружном направлениях по объему инструментальной оправки и шпинделя. Для расчетов применялось программное обеспечение в среде FEMAP 11.1 with NX NASTRAN. Установлено, что величины упругих перемещений сечений инструментальной оправки изменяются нелинейно, и их величина на торце не превышает 1,8 мкм при предельных внешних нагрузках соединения. Соответственно, максимальные величины нормальных контактных напряжений в крайних сечениях шпинделя не превышают 7,71 МПа.

профильное соединение, модульная система вспомогательного инструмента, упругие перемещения, контактные напряжения, шпиндельный узел, многоцелевой станок