Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проектирования металлорежущих систем 13
1.1. Металлорежущая система, проектирование и конструирование - системный подход 13
1.2. Методологические основы проектирования металлорежущих систем 18
1.3. Критерии качества металлорежущих систем и основные направления обеспечения точности 21
1.4. Стадии и этапы проектирования металлорежущих систем 28
1.5. Структурный синтез металлорежущих систем 35
1.5.1. Структурный состав металлорежущих систем для реализации процесса формообразования : 35
1.5.2 Методика автоматизированного концептуального проектирования металлорежущих систем 38
1.5.3. Метод моделирования процессов формообразования поверхностей 44
1.5.4. Метод моделирования компоновок металлорежущих станков и металлорежущих систем 52
1.5.5. Основные положения методологии структурного синтеза металлорежущих систем 58
1.5.6. Метод синтеза структур металлорежущих систем для обработки заданного множества поверхностей 61
1.5.7. Метод моделирования кинематической настройки металлорежущих систем при формообразовании 64
1.5.8. Метод разработки схем приближенного формообразования поверхностей 65
1.6. Выводы. Постановка цели и задачи исследований 67
Глава 2. Разработка основных положений методологии предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем 72
2.1. Концепция структурно-параметрического синтеза специализированных металлорежущих систем 72
2.2. Функциональная модель процесса предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем 77
2.3. Метод описания технологических возможностей специализируемой металлорежущей системы 83
2.4. Метод формирования системы обрабатываемых поверхностей 103
2.5. Метод формирования множества вариантов состава комплектов баз для звеньев формообразующих систем 109
2.6. Обоснование эффективности использования методологии предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем 115
2.7. Выводы 126
Глава 3. Разработка совокупности методов обеспечения и оценки точности на этапе предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем 129
3.1. Метод формирования пространства проектных параметров на стадии проектирования схем базирования звеньев формообразующей системы 132
3.2. Метод формирования пространства проектных параметров с учетом жесткости упругих опор звеньев формообразующей системы 140
3.3. Метод формирования пространства проектных параметров с учетом статических деформационных смещений звеньев формообразующей системы... 148
3.4. Метод формирования пространства проектных параметров с учетом колебаний упругих опор звеньев формообразующей системы 159
3.5. Метод формирования пространства проектных параметров с учетом колебаний звеньев формообразующей системы 171
3.6. Метод формирования пространства проектных параметров с учетом температурных деформаций звеньев формообразующей системы 175
3.7. Пример проектирования шпиндельного узла токарного станка на основе подхода «сверху-вниз» 179
3.8. Выводы 186
Глава 4. Разработка методики структурно- параметрического синтеза сборного металлорежущего инструмента 188
4.1. Разработка схемы структурно-параметрического синтеза сборных металлорежущих инструментов 190
4.2. Метод структурно-параметрического синтеза схем срезания припуска... 197
4.3. Метод расчета положения и ориентации сменных многогранных пластин относительно производящей линии инструмента 199
4.4. Метод расчета величины искажения профиля производящей поверхности в различных сечениях 206
4.5. Метод расчета величины главного угла в плане и угла наклона главной режущей кромки сменных многогранных пластин, при которых искажение обрабатываемого профиля будет минимальным 208
4.6. Метод синтеза вариантов схем установки сменных многогранных пластин относительно профиля производящей поверхности 212
4.7. Метод синтеза схем установки сменных многогранных пластин относительно производящей поверхности 216
4.8. Моделирование поверхности, описываемой режущими кромками сменных многогранных пластин в процессе резания 220
4.9. Метод выявления точек, расположенных внутри припуска и на главной режущей кромке 221
4.10. Метод расчета величины шероховатости в различных точках обраба
тываемой поверхности с учетом возможности подреза гребешка 225
4.10.1. Метод расчета параметров остаточных слоев на открытой части обрабатываемой детали 227
4.10.2. Метод расчета остаточных слоев на торцевых участках обрабатываемой детали 230
4.11. Структурно-параметрический синтез проектно-конструкторского облика инструмента 231
4.11.1. Формирование системы проектно-конструкторских параметров инструмента исходя из анализа схем крепления сменных многогранных пластин.. 232
4.11.2. Формирование системы проектно-конструкторских параметров корпуса инструмента 248
4.12. Выводы 258
Глава 5. Проектирование специализированных металлорежущих систем для обработки РК профильных валов 262
5.1. Синтез вариантов структур формообразующей системы 263
5.2. Построение векторного баланса точности проектируемой
металлорежущей системы и назначение предельно допустимых значений
величин смещений и поворотов звеньев формообразующей системы 274
5.3. Проектирование схем базирования звеньев формообразующей системы.. 278
5.4. Формирование пространства проектных параметров с учетом жесткости упругих опор звеньев её формообразующей системы 280
5.5. Формирование пространства проектных параметров с учетом деформации звеньев формообразующей системы 284
5.6. Формирование пространства проектных параметров дисковой фрезы для обработки РК-профильного вала 289
5.7. Выводы 294
Основные выводы и результаты работы 297
Список литературы 301
Приложения 339
- Методологические основы проектирования металлорежущих систем
- Методика автоматизированного концептуального проектирования металлорежущих систем
- Функциональная модель процесса предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем
- Метод формирования пространства проектных параметров с учетом жесткости упругих опор звеньев формообразующей системы
Методологические основы проектирования металлорежущих систем
Методологической основой ранних стадий проектирования МС можно считать работы таких ученых, как Базров Б.М.[15, 16], Бушуев В.В. [17-22], Кутин А.А. [23-25], Портман В.Т. [2, 26-31], Проников А.С [4, 32-36], Пуш В.Э. [37, 38], Пуш В.А. [39-44], П.М. Чернянский [45, 46]. Б.М. Базровым был предложен метод построения точных математических моделей процесса образования геометрических погрешностей обработки деталей на одно- и многоинструментальных станках, построены математические модели, методы, алгоритмы решения таких типовых задач, как расчет норм точности, погрешностей изготовления деталей и машин.
В работах В.В. Бушуева [17] были рассмотрены методические приемы процесса конструирования, общие подходы к разработке рациональных конструкций, логика принятия решений на разных стадиях конструирования, иерархические уровни решения задач, парадоксальные ситуации, часто встречающиеся ошибки, пути совершенствования конструкций. Описаны общие принципы проектирования станков [18], методы формообразования, особенности построения рациональных кинематических схем и компоновок. Предложены основы математического моделирования и расчета основных подсистем и узлов станков.
А.А. Кутиным [24] были разработаны методы построения технико-экономических связей производственного процесса при создании металлорежущих станков на основе анализа различных этапов жизненного цикла станка, включающие вопросы маркетинга, формирования технических характеристик, конструирования, технологии изготовления, контроля качества и сбыта.
В.Т. Портманом [2] была создана методологическая основа для системной интеграции методов проектирования с позиции обеспечения точности металлорежущих станков - вариационный метод расчета точности, где МС представлялась в виде модели её формообразующей системы, и исследовалась её способность обеспечивать заданную точность обработки.
В работах А.С. Проникова [4] рассмотрены расчет основных параметров металлорежущих станков, выбор компоновки станка, предложены методы расчета и оценки на стадии проектирования точности, жесткости, вибростойкости, теплостойкости и износостойкости станка и пр. Было установлено, что в процессе эксплуатации в МС протекают процессы различных скоростей, и предложено погрешность обработки рассматривать как результат действия соответствующих составляющих: статической составляющей погрешности обработки; динамической составляющей погрешности обработки (быстропротекающий процесс); погрешности, вызванные соответственно температурными деформациями и износом инструмента (процесс средней скорости); погрешность вызванная износом деталей узлов МС (медленные процессы).
В работе П.М. Чернянского [46] было выполнено описание силовых смещений и жесткости упругофрикционных систем, предложена методика расчета точности в рамках, где учитывались все конструктивные и технологические параметры деталей станков, влияющих на точность. Вопросы концептуального проектирования элементов МС были также освещены в работах таких авторов, как И.В. Богуславского [47], А.Н. Чукарина [48], В.М. Давыдова и Ю.Г. Кабалдина [49], Г.Н. Васильева [50] и других [51-53]. Значительный вклад в развитие концептуального проектирования МС внесли работы профессора А.Г. Ивахненко [54-56]. Им в рамках концептуального проектирования был определен структурный состав МС, разработана методология автоматизации их концептуального проектирования, разработана методология моделирования компоновок, определены основные положения метода структур 20 . ного синтеза МС для обработки заданного множества поверхностей, их кинематической настройки и теоретического обоснования схем приближенного формообразования поверхностей (см. п.п. 1.5). Методологической основой проектирования металлорежущего инструмента являются геометрическая теория формообразования, которая нашла отражение в работах таких ученых, как СИ. Лашнев, М.И. Юликова [57-60], а в работах проф. С.Г. Емельянова [61], она получила своё развитие для проектирования сборного металлорежущего инструмента, а именно: - были изложены научно-обоснованные технические решения методов и средств формирования поверхностей сборными режущими инструментами на основе моделирования процесса их проектирования, при освоении новой конкурентоспособной продукции; - изложены комплексные методики описания и представления сборного режущего инструмента как сложной технической системы на основе векторно-матричного анализа, что позволило свести в единое целое вопросы проектирования и изготовления сборного режущего инструмента; - представлен разработанный на основе системного подхода численно-аналитический аппарат и сплайн-интерполяция профилей режущих кромок и производящих поверхностей сборных режущих инструментов; - предложено использовать, для формирования конструкции сборного режущего инструмента, принцип вложенности графов; - представлено решение геометро-статистических задач моделирования работы режущего инструмента с использованием методов векторно-матричной алгебры и дифференциальной геометрии, позволяющих управлять оценочными параметрами модели. Некоторые положения методологических основ проектирования МС, разработанные выше указанными авторами, будут в данной работе освещены более подробно.
Среди зарубежных ученых, занимающих вопросами проектирования металлорежущих станков, можно отметить профессора М. Века [62-65], профессора X. Шино [66-69], профессора И. Иносаки [70, 71] и другие [72-136]. Следует отметить, что достигнутый ими уровень теоретических исследований в области проектирования металлорежущих станков соответствует уровню отечественных исследований по данному направлению.
Металлорежущие системы способные решать при определенных условиях и ограничениях поставленную задачу можно сравнивать на основе оценки технико-экономических показателей, характеризующих их качество. К этим показателям относятся [4, 36-38, 54]: - эффективность; - производительность (штучная, формообразования); - надежность (технологическая) [32-34]; - гибкость (универсальность и переналаживаемость)[137]; - точность. Эффективность отражает главное назначение МС - повышение производительности и снижение затрат при обработке деталей. Производительность МС характеризует способность системы обеспечивать обработку определенного числа деталей в единицу времени. Надежность МС является свойством, характеризующим способность обеспечивать бесперебойный выпуск годной продукции в заданном количестве в течение определенного срока службы и в условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки. Гибкость МС отражает способность к быстрому переналаживанию при изготовлении других деталей. Универсальность определяется числом разных деталей, подлежащих обработке на данной МС, т.е. номенклатурой обрабатываемых деталей. Точность МС определяется точностью обработанных изделий, а именно точностью размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, их волнистостью и шероховатостью. В реальных условиях эксплуатации перечисленные показатели находятся во взаимосвязи и увеличение одних показателей может осуществляться за счет снижения других показателей. Исключение составляет такой показатель, как точность и в виду этого показатели точности МС являются основными показателями, определяющими возможности и область применения МС, характеризующими уровень ее качества.
В настоящее время имеется большое количество исследований и работ, выполненных в направлении обеспечения точности различных объектов машиностроительного производства, таких авторов как Б.М. Базрова [15,16], Б.С. Балак-шина [138], Б.М. Бржозовского [139, 140], В.В. Бушуева [14-19], A.M. Дальского [141], В.Л. Заковоротного [142-144], А.И. Каширина [145], И.А. Коганова [146], И.М. Колесова [147], B.C. Корсакова [148], С.Н. Корчака [149], М.Г. Косова [23, 150-153], А.А. Маталина [154], СП. Митрофанова [155], А.В. Пуш [39-44], А.П. Соколовского [156], Ю.М. Соломенцева [157-159], А.Г. Суслова [160, 161], М.М. Тверского [162], В.К. Тугенгольда [163, 164], Л.М. Червяков [165], А.Б. Яхина [166], П.И. Ящерицына [167], и многих других ученых [45, 46, 168-178].
Методика автоматизированного концептуального проектирования металлорежущих систем
Стадия концептуального проектирования МС является наиболее важной [54-56], поскольку на ней формируются основные затраты на проектирование, изготовление и эксплуатацию, а также определяются основные технические показатели (точность обработки, производительность, универсальность и т.п.). В то же время она является и наименее формализованной стадией проектирования, авто 39 матизация которой подразумевает в основном организацию информационного обеспечения и применение методов поискового проектирования. Важной проблемой является повышение качества и производительности проектируемых МС, а также самого процесса проектирования [47, 317-323]. Решение данной проблемы основано на максимально возможной формализации задач структурного и параметрического синтеза и анализа, применении методов многокритериальной и многопараметрической оптимизации [42, 213, 324-330].
Проектирование МС начинается с синтеза исходного варианта ее структуры. Для оценки этого варианта создается ее математическая модель. Обозначим количества выходных, внутренних и внешних параметров через т, п, /, а векторы этих параметров соответственно через Y = (у\,у2, ,ут),Х = (х\, х2, ... , х„), Q = (д\, q2, ... , qi). Свойства системы зависят от внутренних и внешних параметров, т.е. Y = F(X, Q). Данное соотношение является математической моделью МС, однако о его существовании может быть неизвестно разработчику. После выбора исходных значений параметров ее элементов выполняется анализ варианта, после чего осуществляется его оценка, заключающаяся в проверке условий, сформулированных в ТЗ.
Технические требования образуют вектор ТТ = (ТТ\, ТТ2, ... , ТТГ), где величины 77} представляют собой границы допустимых диапазонов изменения выходных параметров yj. Проверка условий, сформулированных в ТЗ, заключается в оценке соответствия выходных параметров yj условиям вида выходных парамет-ров: yj TTj , yj TTj или 77} yj TTj . Если данное решение выполняется, то полученное проектное решение принимается, после чего формулируются задания на проектирование элементов МС. В том случае, если полученное проектное решение неудовлетворительное, выбирается один из путей улучшения проекта. Формирование ТЗ
Обычно первоначально осуществляют изменения параметров элементов, составляющих вектор X, - параметрический синтез. В том случае, если путем параметрического синтеза не удается добиться выполнения условий ТЗ, то используют путь, связанный с изменением структуры. Если изменения структуры МС также не позволяют выполнить технических требований, тогда осуществляется корректировка самого ТЗ. Такая вложенность проектных процедур обусловливает итерационный характер процесса проектирования, что сказывается на длительности и стоимости выполнения конструкторских работ. Кроме того, даже применение методов многокритериальной и многопараметрической оптимизации и выполнение требований ТЗ не гарантируют того, что выбранный вариант структуры МС является лучшим из всех возможных вариантов. Альтернативой традиционной методики автоматизированного проектирования является методика концептуального проектирования МС, основанная на использовании методов структурно-параметрического синтеза. На стадии концептуального проектирования решаются следующие задачи синтеза и анализа проектных решений [4, 18, 50, 331]: 1) определение для МС, предназначенных для обработки некоторого множества поверхностей, схем движений формообразования для каждой обрабатываемой поверхности точечным режущим инструментом; 2) модификация каждой полученной схемы с изменением количества, порядка следования и направления движений формообразования с целью получения набора множеств схем движений, также обеспечивающих обработку заданного множества поверхностей; 3) выбор из полученного набора множеств схем движений таких, которые позволяют вести обработку всего заданного множества поверхностей; 4) разработка координатных и конструктивных компоновок МС для выбранных схем движений, что включает в себя разработку компоновок станка и приспособлений, а также определение профиля режущей кромки инструмента; 5) проектирование кинематических структур и кинематических схем станка и приспособлений. Данные задачи относятся к классу задач структурного синтеза, которые традиционно решаются путем выбора структуры из некоторых известных либо с помощью эвристических методов и методов поискового конструирования [2, 321, 332-334]. Другой возможностью решения вышеперечисленных задач является использование метода структурного синтеза МС, основанного на использовании функции формообразования [55, 56], т.е. представления схемы движений формообразования с помощью матриц элементарных перемещений и введенных правил изменения структуры. Формализованное описание структуры МС позволяет на стадии концептуального проектирования рассматривать несравнимо большее количество (принципиально неограниченное) вариантов структур, чем при использовании традиционной методологии проектирования. Такая формализация позволяет объединить блоки «Синтез структуры», «Создание модели» и «Изменение структуры» (см. рис. 1.5) с исключением обратной связи от блока «Выбор способа улучшения проекта». При этом обратная связь от блока «Выбор способа улучшения проекта» существует только на этапе параметрического синтеза и заключается в модификации параметров синтезированных структур. Поскольку, как будет показано далее, с помощью метода структурного синтеза можно предложить практически неограниченное количество вариантов состава МС, то обратная связь от блока «Выбор способа улучшения проекта» к блоку «Корректировка ТЗ» будет характеризовать те случаи, когда проектные решения не удовлетворяют только экономическим показателям. Таким образом, в рассматриваемой методике концептуального проектирования ведется параллельная разработка некоторого множества структур МС для обработки заданного множества поверхностей. Использование при этом методов многокритериальной оптимизации структур в блоке «Выбор исходных значений параметров» позволяет назвать данную стадию проектирования стадией многокритериального синтеза. Следующим этапом концептуального проектирования является разработка ТЗ к элементам МС, при этом связи между критериями, используемыми при проектировании всей МС, и критериями, используемыми при проектировании элементов МС, показаны на рис. 1.6.
Функциональная модель процесса предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем
Исходя из предложенной концепции структурно-параметрического синтеза CMC, предпроектные исследования целесообразно рассматривать, как систему взаимосвязанных функциональных преобразований (рис.2.5) [56, 340, 341, 342]: описание технологических возможностей проектируемой CMC; формирование системы обрабатываемых поверхностей; синтеза структуры ФС; формирование (синтез) пространства проектных параметров CMC; синтез допусков на проектные параметры.
Таким образом, предпроектные исследования CMC в общем виде можно представить в виде следующего преобразования Я = F,(Xi) h F2(Yh2) К F3(X3, Yh3, Y2) К F4(X4, 7M, Y3) К F5(Y3, Y4) где V- - последовательное, параллельно-последовательное или параллельное преобразование; Х\ - вектор исходных данных, отражающих требования к CMC состоящих из наборов чертежей деталей с указанными поверхностями, для получения которых проектируется CMC; диапазонов габаритных размеров деталей и поверхностей; технических условий на детали; схем базирования деталей (при необходимости); технологических карт (при необходимости).
Для формализованного описания технологических возможностей проектируемой CMC, в рамках первого преобразования Y\-F\{X\), необходимо разработать структуру данных, с помощью которой стало бы возможным отразить наборы данных, технических характеристик, характеризующих 1) её возможности при обработке деталей из заданных материалов и диапазона их габаритных размеров; 2) её возможности при обработке на деталях заданных поверхностей в определенном диапазоне их размерных параметров и их качественные показатели (точность, шероховатость) и пр.; Полученное на данном этапе описание технологических возможностей должно позволить выполнить последующие этапы (преобразования) предпроект-ных исследований. Реализация преобразование Fi (формирование системы обрабатываемых на проектируемой CMC поверхностей) связано с необходимостью аналитического представления этих поверхностей (см. п. 1.7) в виде набора функций и их параметров с помощью однородных координат [2, 55, 60, 61] на основе вектора Г12 конструктивных параметров обрабатываемых поверхностей и параметров, определяющих их положение относительно детали F2:r0(u,v)=[x0(u,v) y0(u,v) z0(u,v) if, где r0(u,v) - радиус-вектор координат точки обрабатываемой поверхности; и, v - параметры обрабатываемой поверхности; x0(u,v),y0(u,v),z0(u,v) - координаты точки обрабатываемой поверхности.
В работе [55] в рамках концептуального проектирования была решена задача структурного синтеза CMC, где структура формообразующей системы описывается в виде модели, состоящей из координатного кода формообразующей системы и соответствующего ему преобразования (1.6.) (рис. 2.7). Таким образом, синтез структур CMC должен включать в себя три основных этапа: формирование координатных и скоростных кодов ФС; распределение формообразующих движений между станком, приспособлениями и инструментом; формирование компоновочных кодов ФС. На данном этапе выявляются основные размерные цепи, соответствующие обработке заданных поверхностей.
Формирование вариантов исполнений комплектов баз для каждого звена ФС на этапе предпроектных исследований становится возможным благодаря отсутствию на этом этапе конструктивного исполнения поверхностей звеньев, что позволяет выявить состав связей, которые необходимо создать в соответствии с принятой схемой базирования.
Для формирования пространства проектных параметров (реализации преобразования F$) целесообразно выполнить построение комплекса математических моделей, что позволит на ранних этапах проектирования сформировать пространство начальных проектных параметров, существенных для данного уровня проекта, и установить аналитические зависимости (размерные связи и связи свойств материалов) между проектными параметрами и основными показателями качества. Комплекс математических моделей строится исходя из того, что в процессе эксплуатации в CMC протекают процессы различных скоростей [4], и погрешность обработки является результатом действия соответствующих составляющих (рис. 2.8).
Синтез допусков проектных параметров (преобразование F5) возможно выполнить с помощью известных методов, например - теории чувствительности. Необходимо отметить, что при выполнении процедуры структурно-параметрического синтеза могут возникать, как новые проектные решения, касающиеся её основных элементов CMC (станка, приспособлений и режущих инструментов), так, и использованы готовые, ранее полученные решения, что является более предпочтительным. В связи с этим, в рамках данной схемы могут существовать различные задачи (варианты) проектирования CMC, структура которых представлена в таблице 2.1.
Реализация схемы структурно-параметрического синтеза требует формализованного описания деталей и обрабатываемых поверхностей на проектируемой CMC, которое должно позволить выполнить все последующие преобразования [343].
В настоящее время, для решения задач обобщенного описания обрабатываемых деталей используется технологический классификатор деталей (ТКД) [344], который имеет ограниченные возможности при описании размерных параметров и их качественных показателей нескольких обрабатываемых поверхностей, что делает невозможным его использование при выполнении предпроектных исследований на основе структурно-параметрическом синтеза CMC. Анализ литературных источников показал [337, 338], что для решения поставленной задачи может быть применима, разработанная проф. Б.М. Базровым модульная технология, которая в настоящее время широко используется при проектировании технологических процессов. Основу модульной технологии составляет такое понятие, как модуль поверхности детали, характеризующее сочетание поверхностей деталей, с помощью которых деталь выполняет служебные функции. На рис. 2.9 представлена классификация модулей поверхностей, приведенная в работах [337, 338].
Модульная технология, также нашла применение при формировании критериев выбора станочного оборудования и создании технологического обеспечения при его эксплуатации [345-348]. В работе [345] предложено при подготовке технического сопровождения станка, кроме технических характеристик включать перечень модулей поверхностей с диапазонами размерных параметров и их качественными показателями (точность, шероховатость), материал заготовки, диапазон габаритных размеров изготавливаемых деталей и пр.
Таким образом, при реализации функциональной модели процесса предпроектных исследований CMC, на начальном этапе, а именно, при описании технологических возможностей МС, целесообразно использовать элементы модульной технологии.
Метод формирования пространства проектных параметров с учетом жесткости упругих опор звеньев формообразующей системы
Теоретические исследования выполнены с использо-1 ванием основных положений системного анализа, теории базирования, конструирования металлорежущих станков, теории колебаний и динамики станков, геометрической теории формирования поверхностей, методах: конечных элементов, математического и компьютерного моделирования. Научную новизну диссертационной работы составляют: 1. Эвристическая модель структурно-параметрического синтеза специализированных металлорежущих систем с заданной точностью обработки; Функциональная модель, описывающая сущность процесса предпроектного исследования как систему взаимосвязанных функциональных преобразований, а именно: описание технологических возможностей проектируемой металлорежущей системы; формирование системы обрабатываемых поверхностей деталей; синтеза структуры формообразующей системы; формирование (синтез) пространства проектных параметров металлорежущей системы; синтез допусков на проектные параметры;
Информационная структура исходных данных, необходимых для выполнения предпроектного исследования, описывающая возможности проектируемой металлорежущей системы при обработке заготовок из заданных материалов и диапазона их габаритных размеров, а также возможности обработки поверхностей с заданной точностью. Совокупность методов комплексного обеспечения и оценки точности специализированной металлорежущей системы, позволяющая при выполнении пред-проектных исследований выявлять и преобразовывать структурные и кинематические связи формообразующей системы в размерные связи и связи свойств материалов её звеньев, а также формировать пространство проектных параметров, оказывающих влияние на точность. Метод формирования конечного множества вариантов комплектов баз звеньев формообразующей системы, позволяющий при проведении предпроектных исследований выявить структуру размерных связей в соответствии с принятой схе мой базирования. Совокупность методов проектирования и формирования требований к сборному металлорежущему инструменту с учетом его влияния на точность металлорежущей системы, позволяющая на этапе предпроектного исследования создавать различные уровни его абстрактного описания и решать в рамках единой методологии задачу обеспечения и оценки точности; Структура пространства проектных параметров сборного инструмента, характеризующая: сменные многогранные пластины и элементы (детали), необходимые для их закрепления в корпусе инструмента; конструктивные элементы (пазы, отверстия и пр.), которые необходимо сформировать в корпусе инструмента для установки сменных многогранных пластин и других конструктивных элементов. Практическая значимость работы включает: 1. Последовательность новых и традиционных методов проектирования специализированных металлорежущих систем, позволяющих на этапе предпроектных исследований решать задачу обеспечения и оценки точности обработки; Способы обработки сложных ротационных деталей (РК-профильных валов) и реализующие их инструменты, позволяющие обеспечить заданную точность и производительность обработки, а также расширить технологические возможности уже имеющихся способов обработки; Программное обеспечение, позволяющее выполнять расчет: параметров точности и условий стабильности токарной обработки; жесткости упругих опор узлов формообразующей системы станков при статических нагрузках, а также проектирование сборных фасонных фрез; Способ обоснования технических требований к точности узлов специализированных металлорежущих систем для фрезерования сложных ротационных деталей на примере РК-профильных буровых штанг. Результаты исследований защищены 4 патентами РФ на полезную модель и 7 свидетельствами на регистрацию программы для ЭВМ. На защиту выносятся: Концепция структурно-параметрического синтеза специализированных металлорежущих систем с заданной точностью обработки. Функциональная модель процесса предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем, состоящая из взаимосвязанных функциональных преобразований, таких как: описание технологических возможностей проектируемой металлорежущей системы; формирование системы обрабатываемых поверхностей; синтеза структуры формообразующей системы; формирование (синтез) пространства проектных параметров металлорежущей системы; синтез допусков на проектные параметры. Информационная структура исходных данных, описывающих технологические возможности проектируемой специализированной металлорежущей системы по обработке деталей из требуемых материалов и заданного диапазона их габаритных размеров, и по обработке необходимых поверхностей в определенном диапазоне их геометрических параметров. Совокупность методов, позволяющих установить зависимости между погрешностью обработки с одной стороны и погрешностями реализации схемы базирования звеньев формообразующей системы, деформациями звеньев и их стыков под действием статических нагрузок, а также протекающих динамических и тепловых процессов с другой стороны.
