Page 19 - Журнал "Станочный парк"

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ
ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ
резывающая нагрузка, Н; [М'HSK] – допустимый по радиальным перемещениям изгибающий
момент в соединении HSK, Нм. Вычисленные в ходе аппроксимации значения [FHSK] и [М'HSK] ки 1, вызванный увеличением ради-
для рассматриваемых соединений приведены в таблице 1. альной нагрузки, замедляется.
Более сложный вид выражения (3) и характер графиков радиальных перемещений Массивная цилиндрическая
позволяет сделать предположение о том, что радиальные перемещения вызваны иными часть оправки увлекает за
причинами, а не вытягиванием инструментальной оправки из шпинделя. собой взаимодействующий
Вклад поворотов оправки относительно шпинделя в её радиальные перемещения с ней материал шпинделя.
можно оценить выражением: Поперечное сечение шпинделя в
районе плоского торца приобрета-
ет овальную форму, как и попереч-
ное сечение шпинделя, и в районе
контрольных площадок 3 и 4 при
нагрузках, превышающих 4
Количественный анализ, проведённый с помощью данной зависимости, показал не- кН.

существенность этого вклада Свой вклад в смещение оправ-
для всех рассмотренных раз- Рис. 4. Распределения давлений на к и относительно шпинделя вносит
меров соединения и вариантов контактирующих поверхностях оправки деформация конической части оправки. Рисунок 5,б
приложения нагрузки. и шпинделя иллюстрирует радиальные перемещения контрольных
Подробное описание и при различных значениях радиальной площадок 3 и 4 оправки. На начальном участке, при-
анализ характера деформаций силы: а) – 0 кН (зажим); б) – 5 кН мерно до 3 кН, кривые параллельны, т.е. хвостовик
и физических процессов в рас- практически не деформируется под действием ради-
сматриваемых инструменталь- альной нагрузки. С ростом радиальных деформаций
ных соединениях, происхо- (овальности) шпинделя уменьшаются деформации хвостовика, вызванные усилием зажима
дящих в результате действия оправки, и кривые расходятся. В дальнейшем частичное раскрытие конического стыка за
счёт деформаций хвостовика и шпинделя приводит к наклону оправки, что соответствует
заданного выше комплекса
внешних нагрузок, дано на изменению направления перемещений площадок 3 и 4 на рис.5,б.
По мере раскрытия плоского увеличивается нагрузка на конический стык, который

примере соединения HSK-А63. Рис. 3. Критические нагрузки (1, 3 и 5 – Fкр(x), Fкр(y) и Fкр(θ); 2, 4 и 6
Эпюры контактного давления соответствующие им аппроксимирующие кривые для соединения HSK-A63 – частично раскрывается (см. перемещение площадок 4 на рис. 5,б) при превышении
рис. а) и HSK-A100 – рис. б).
на сопрягаемых поверхностях радиальной силой уровня в 5 кН.

Характер кривых на рис. 5 позволяет сделать вывод, что при радиальных силах,
для плеча L = 94,5 мм при ве-
личине радиальной нагрузки затягивании в шпиндель конуса оправки. В процессе превышающих Fкр, относительное радиальное смещение оправки и шпинделя происходит
не в виде «срыва», как утверждается в работе [1], а является результатом сложных про-
F = 0 и 4500 Н показаны на окончательной затяжки разнонаправленные деформации
рис. 4. Представленная на ри- частично компенсируются за счёт трения плоских по- странственных деформаций оправки и шпинделя, которые невозможно учесть, используя
сунке информация позволяет верхностей, наблюдается появление касательных напря- анлитические модели. По результатам расчётов можно сделать следующие выводы:
• при использовании соединения HSK оно сохраняет свои эксплуатационные свой-

увидеть качественную картину жений на контрольных площадках 1 и 2. ства для всех рассмотрен-
перераспределения давления Приложение радиальной нагрузки меняет распре- ных вариантов радиальных
на контактирующих поверхно- деление контактного давления в стыках соединения. В нагрузок, не превышающих
стях оправки при изменении верхней части плоского кольцевого стыка наблюдаются некоторого критическо-
радиальной нагрузки. падение контактного давления и снижение предельного го значения. Деформации со-
Из рисунков следует, что значения силы трения (трения покоя), а в нижней части единения в этом диапазоне
после приложения усилия за- – обратный процесс. По мере увеличения F проскальзы- нагрузок соизмеримы с по-
жима на торце и конусе оправки вание наступает на тех участках стыка, где превышено грешностями вычислений.
возникают площадки контакта значение трения покоя. При выполнении практи-
(см. рис. 4,а), образуя соответ- При дальнейшем увеличении радиальной силы пло- ческих расчётов податли-
ственно плоскую кольцевую ский кольцевой стык раскрывается. Сила трения, дей- востью стыков соединения
поверхность и два чётко выра- ствовавшая между контактировавшими поверхностями можно пренебречь;
женных кольцевых пояска [3]. шпинделя и оправки, исчезает на вышедших из контакта • при увеличении на-
Измерение радиальных пере- участках. Ещё большее увеличение радиальной нагруз- грузки свыше некоторого
мещений в плоском кольцевом ки приводит к раскрытию конического стыка – исчезает критического значения по- Рис. 5. Радиальное перемещение контрольных площадок: а) – на торце и конусе
стыке показывает, что у шпин- контактное давление в районе кольцевых поясков, одно- являются осевые, радиаль- шпинделя; б) – на конусе шпинделя и оправки.
деля и оправки они имеют со- временно исчезает контакт на большей части плоского ные и угловые перемещения
ответственно положительное и кольцевого стыка (см. рис. 4,б). оправки, обусловленные вытягиванием оправки и шпинделя и их объёмными деформа-
отрицательное направления. Как видно из графиков, представленных на рисунке
Перемещение контроль- 5,а, после исчезновения силы трения между массивной циями. При дальнейшем увеличении нагрузки соединение теряет свои эксплуатационные
свойства. Отказ, которому обязательно предшествует раскрытие плоского стыка, сопрово-
ных площадок, предшествую- цилиндрической частью оправки и шпинделем, в райо- ждается резким ростом податливости соединения «оправка - шпиндель» в осевом и ради-
щее контакту плоских поверх- не контрольной площадки 1, сдерживавшей объёмные альном направлениях;
ностей, происходит вследствие деформации шпинделя, резко увеличиваются радиаль- • ни при одном из вариантов приложения нагрузки не наблюдалось полное проскаль-
деформаций конструкции при ные перемещения контрольной площадки 2 шпинделя. В
свою очередь, рост перемещения контрольной площад- зывание между оправкой и шпинделем на всей поверхности плоского кольцевого стыка.

18 Станочный парк Станочный парк 19