Створення автоматичних механізмів затиску для шпиндельних вузлів верстатів з використанням формалізованого опису структурних елементів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265191

Ключові слова:

привод механізму затиску, затискний патрон, шпиндель, зусилля затиску, структура механізму

Анотація

Характеристики функціонування автоматичних механізмів для затиску заготовок та циліндричних інструментів у шпиндельних вузлах металообробних верстатів визначають потенційні можливості підвищення продуктивності та якості обробки. Проведені дослідження спрямовані на розробку нових підходів до створення автоматичних механізмів затиску з можливістю забезпечення якісно нових та необхідних характеристик їх функціонування. Формування нових характеристик досягається шляхом впровадження відповідних змін на рівні структури об’єкта. Отримані результати забезпечують кращі можливості розробки структур автоматичних механізмів затиску за рахунок покращення систематизації огляду збільшеної кількості альтернативних варіантів їх структурних елементів. Це досягнуто шляхом рішення проблеми формального опису та можливості представлення структурних елементів, що функціонують на основі різних фізичних ефектів, в межах однієї предметної області матриці систематизації. Отримані результати забезпечують підсилення евристичного потенціалу у конструюванні та можливість залучення розширеного спектру фізичних ефектів придатних для ефективної передачі та перетворення енергії в умовах функціонування автоматичних механізмів затиску. Можливість опису структурних елементів у вигляді цифрових кодів сприяє підвищенню ефективності аналізу та обробки інформації початкових етапів конструювання. З використанням кодів відібраних структурних елементів складено три послідовності, що відповідають структурам автоматичних механізмів затиску зі скороченими записами [1.7–2.4]–(1.1–2.3); [1.7–2.6]–(1.1–2.3); [1.7–2.6+1.6/1.7–2.1]–(1.1–2.3). На їх основі розроблено конструкції автоматичних механізмів затиску з прогнозованого кращими характеристиками та розширеними технологічними можливостями

Біографія автора

Борис Іванович Придальний, Луцький національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра прикладної механіки та мехатроніки

Посилання

  1. Thorenz, B., Westermann, H., Kafara, M., Nuetzel, M., Steinhilper, R. (2018). Evaluation of the influence of different clamping chuck types on energy consumption, tool wear and surface qualities in milling operations. Procedia Manufacturing, 21, 575-582. doi: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.02.158
  2. Hsieh, L.-C., Chen, T.-H., Lai, P.-C. (2014). The kinematic design of mold clamping mechanism with minimal maximum acceleration. Advances in Mechanical Engineering, 12 (6). doi: https://doi.org/10.1177/1687814020926280
  3. Wan, S., Hong, J., Du, F., Fang, B., Li, X. (2019). Modelling and characteristic investigation of spindle-holder assembly under clamping and centrifugal forces. Journal of Mechanical Science and Technology, 33 (5), 2397–2405. doi: https://doi.org/10.1007/s12206-019-0438-3
  4. Xu, C., Zhang, J., Feng, P., Yu, D., Wu, Z. (2014). Characteristics of stiffness and contact stress distribution of a spindle–holder taper joint under clamping and centrifugal forces. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 82-83, 21–28. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2014.03.006
  5. Alquraan, T., Kuznetsov, Yu., Tsvyd, T. (2016). High-speed Clamping Mechanism of the CNC Lathe with Compensation of Centrifugal Forces. Procedia Engineering, 150, 689–695. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.081
  6. Soriano, E., Rubio, H., García-Prada, J. C. (2012). Analysis of the Clamping Mechanisms of Collet-Chucks Holders for Turning. Mechanisms and Machine Science, 391–398. doi: https://doi.org/10.1007/978-94-007-4902-3_42
  7. Prydalnyi, B. (2021). Mathematical Model of a Backlash Elimination in the New Clamping Mechanism. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 109–118. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-91327-4_11
  8. Estrems, M., Carrero-Blanco, J., Cumbicus, W. E., de Francisco, O., Sánchez, H. T. (2017). Contact mechanics applied to the machining of thin rings. Procedia Manufacturing, 13, 655–662. doi: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2017.09.138
  9. Spur, G., Stelzer, C. (1994). Closed-loop Control in Power Operated Three-jaw Chucks. Advancement of Intelligent Production, 271–276. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-444-81901-7.50059-1
  10. Wang, G., Cao, Y., Zhang, Y. (2022). Digital twin-driven clamping force control for thin-walled parts. Advanced Engineering Informatics, 51, 101468. doi: https://doi.org/10.1016/j.aei.2021.101468
  11. Sondar, P. R., Gurudath, B., Ahirwar, V., Hegde, S. R. (2022). Failure of hydraulic lathe chuck assembly. Engineering Failure Analysis, 133, 106001. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.106001
  12. Estrems, M., Arizmendi, M., Cumbicus, W. E., López, A. (2015). Measurement of Clamping Forces in a 3 Jaw Chuck through an Instrumented Aluminium Ring. Procedia Engineering, 132, 456–463. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.12.519
  13. Neugebauer, R., Denkena, B., Wegener, K. (2007). Mechatronic Systems for Machine Tools. CIRP Annals, 56 (2), 657–686. doi: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2007.10.007
  14. Prydalnyi, B., Sulym, H. (2021). Identification of Analytical Dependencies of the Operational Characteristics of the Workpiece Clamping Mechanisms with the Rotary Movement of the Input Link. Acta Mechanica et Automatica, 15 (1), 47–52. doi: https://doi.org/10.2478/ama-2021-0007
  15. Yoshitomi, K., Une, A., Tada, K. (2020). Study of a clamping process with no deformation for a thin substrate using a freezing pin chuck system. Precision Engineering, 64, 45–52. doi: https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2020.03.008
  16. Walter, M. F., Ståhl, J. E. (1994). The connection between cutting and clamping forces in turning. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 34 (7), 991–1003. doi: https://doi.org/10.1016/0890-6955(94)90030-2
Створення автоматичних механізмів затиску для шпиндельних вузлів верстатів з використанням формалізованого опису структурних елементів

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-10-30

Як цитувати

Придальний, Б. І. (2022). Створення автоматичних механізмів затиску для шпиндельних вузлів верстатів з використанням формалізованого опису структурних елементів . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(1 (119), 26–35. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265191

Номер

Том 5 № 1 (119) (2022): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Borys Prydalnyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.