Введение к работе
Актуальность теш. В настоящее время в связи с необходимостью повышения конкурентоспособности отечественного станкостроения на мировом рынке и введением в экономику рыночных отношений важнейшее значение приобретает повышение качества продукции при одновременном снижении ее себестоимости. Для решения этой задачи необходимо совершенствование методов обеспечения высокого качества станков на всех этапах от эскизного проектирования до модернизации оборудования.
Показатели качества станка в значительной степени определяются его несущей системой С НС), которая является наиболее специфической системой станка и ее- характеристики влияют на взаимодействие всех узлов станка. По мере совершенствования различных узлов, интенсификации режимов резания, повышения уровня автоматизации НС все в большей степени определяет выходные характеристики станка. Качество НС характеризуется относительными перемещениями ее элементов, причем контактные упругие перемещения составляют значительную часть в балансе упругих перемещений НС металлорегкущих станков.
В современных станках все чаще появляются конструкции, в которых главная плоскость направляющих - наклонная или вертикальная и режим работы граней направляющих заранее неопределен. Поэтому приближенный расчет дает недостаточную информацию, что затрудняет конструктору процесс управления качеством станка при его проектировании. Для решения этой проблемы необходимо совершенствование методов оценки влияния характеристик качества и работоспособности направляющих на станок в целом на всех этапах от эскизного проектирования до модернизации эксплуатируемых станков.
Поскольку при проектировании обычно рассматривается ограниченное количество вариантов компоновки и конструктивного оформления несущей системы станка, это не всегда приводит к принятию наиболее удачного решения. В настоящее время для выбора рациональных параметров элементов НС наряду со сравнительным расчетом вариантов, заранее проработанных конструктором, все большее применение получают методы оптимизации. Поэтому автоматизация методов расчета направляющих металлорежущих станков применительно к задачам оптимизации параметров несущих систем является актуальной научной задачей.
Целью работы является разработка методики и программно-математического обеспечения (ПМО) для автоматизированного определения оптимальных параметров направляющих, как элемента несущей системы, оказы-
вающего существенное влияние на показатели работоспособности металлорежущего станка.
Методы исследования. Результаты работы получены на основе теоретических исследований и расчетов на ЭВМ. Теоретические исследования выполнены на основании методов теоретической механики, контактной жесткости, динамики станков и численных методов. Для проверки достоверности разработанной расчетной схемы несущей системы станка мод. 1740РФЗ проводилось сравнение с проводившимися ЭНЙМС экспериментальными исследованиями. Расчетное определение динамических характеристик НО проводилось с использованием разработанной в ЭНИМС системы автоматизированного расчета. Для определения рациональных . значений параметров несущих систем многоцелевых станков использован математический аппарат и ПМО многокритериальной оптимизации на основе- ЛП-поиска, разработанные в-ИМАШ РАЕ
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана автоматизированная система расчета направляющих металлорежущих станков, обеспечивуюшая возможность определения как собственных характеристик работоспособности направляющих (давления,- сила трения и/т. п.), так и характеристик, определяющих влияние параметров направляющих на работоспособность станка (жесткость, вклад контактных перемещений в величину зоны нечувствительности при реверсировании и. т.п. );
создан автоматизированный банк данных наиболее распространенных типов направляющих и автоматизированный банк дополнительной справочной информации для расчета характеристик работоспособности;
разработан интерфейс, связывающий автоматизированный комплекс расчета НС и разработанную подсистему расчета направляющих и обеспечивающий возможность проведения оптимизации параметров НС при варьировании параметров направляющих;
предложена и апробирована система параметрических, функциональных и критериальных ограничений, связанных с характеристиками направляющих, для оптимизации их параметров как элемента НС;
показано, что определенные в результате решения оптимизационной задачи соотношения параметров направляющих действительно обеспечивают наилучшие показатели качества НС;
разработаны конструктивные рекомендации по выбору рациональных параметров направляющих исследованных станков и компоновок.
Практическая ценность. Разработано программно-математическое обеспечение, реализующее предложенную методику автоматизированного расчета направляющих скольжения и качения прямолинейного и кругового
движения и возможность проведения оптимизации параметров несущих систем при варьировании параметров направляющих и позволяющее проводить расчет на всех стадиях проектирования.
Разработаны рекомендации по назначению размеров и расположению направляющих различных типов и ограничений с точки зрения работоспособности подвижного стыка, для чего проведена типизация форм направляющих с позиции выбора независимых варьируемых параметров.
Реализация работы. Результаты работы в области разработки программно-математического обеспечения использованы в системе САПР, разработанной в рамках Государственной научной программы "Создание автоматизированного завода" на МСПО "Красный пролетарий".
В виде расчетного анализа результаты работы использованы при разработке конструктивных вариантов суппортных групп станка мод. 1740РФЗ на станкостроительном заводе имени Серго Орджоникидзе.
Апробация работы и публикации. Основные положения работы докладывались на научно-технической конференции: "Динамика станочных систем гибких автоматизированных производств" {г. Нижний Новгород, 1992 г.); на научно-техническом семинаре: "Динамика и адаптация технологических систем машиностроения" (г.Тольятти, 1986 г.); на заседании Экспертного совета отдела N12 ЭНШ2, 1993 г.
По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Объем работы Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения (основные результаты работы), изложенных на 201 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, 45 таблиц, список литературы из 78 наименований и приложение.
