Введение к работе
Актуальность темы. Интенсификация режимов обработки на фрезерных станках с целью повышения их производительности в ряде случаев ограничивается низким запасом устойчивости технологической системы. Для оценки виброустойчивости этой системы необходимо прежде всего располагать динамическими характеристиками несущей системы (НС) станка, которая должна обеспечивать в течение срока его службы возможность обработки с заданными режимами и требуемой точностью. В связи с этим тема диссертационной работы, посвященной разработке методики моделирования и расчета динамических характеристик НС фрезерных станков на стадии проектирования и повышению их виброустойчивости, является актуальной.
Автор защищает: 1. Разработанную методику моделирования НС фрезерных станков, позволяющую расчетным путем определять ее статические и динамические характеристики и прогнозировать динамическое качество станка на стадии проектирования.
Методику подготовки исходных данных расчетной модели НС фрезерных станков.
Новый способ моделирования стыка деталей с использованием «непрерывной модели» в виде тонкого слоя материала, имеющего характеристики реального стыка, и методику подготовки исходных данных для соответствующей расчетной модели.
Методику расчета виброустойчивости станка при фрезеровании, использование которой позволяет более точно отразить координатную взаимосвязь вектора суммарной силы резания и динамической системы станка, учесть влияние инструментального и обрабатываемого материалов, геометрии режущего клина на устойчивость станка.
Результаты исследований динамических характеристик НС бесконсольного фрезерного станка мод. 6532 и предложенные на основе их анализа рекомендации по улучшению его конструкции с целью расширения технологических возможностей (производительности).
Цель работы: разработка методики моделирования НС фрезерных станков для прогнозирования их динамических характеристик на стадии проектирования и повышения виброустойчивости.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи: 1) Разработать методику моделирования НС фрезерных станков для расчета их статических и динамических характеристик, включающую в себя расчетные модели отдельных базовых деталей и стыков между базовыми деталями. 2) Исследовать динамические характеристики НС-бесконсольного фрезерного станка. 3) Разработать методику расчета и щ оіЙ^і^теИШівЙЙиітВДброустойчиво-
HSg&\
СПетеї
\ OS зм
сти бесконсольного фрезерного станка. 4) Разработать рекомендации по совершенствованию конструкции бесконсольного широкоуниверсального фрезерного станка для повышения его динамических характеристик и виброустойчивости. 5) Провести оценку эффективности разработанной методики моделирования НС в условиях действующего производства. Научная новизна:
Разработана методика моделирования НС фрезерных станков, позволяющая расчетным путем определять их динамические характеристики на стадии проектирования.
Предложен принципиально новый способ моделирования стыка базовых деталей как элемента НС станка с использованием «непрерывной модели» в виде тонкого слоя материала, имеющего характеристики реального стыка.
Разработана уточненная методика расчета виброустойчивости фрезерного станка при резании, позволяющая учесть влияние силы резания, инструментального и обрабатываемого материалов, геометрии режущего клина на устойчивость станка и повысить точность расчета критических значений элементов режима резания по сравнению с результатами расчета с использованием известных методик.
Практическая ценность и реализация работы: 1. Разработаны рекомендации по улучшению конструкции бесконсольного фрезерного станка мод. 6532 с целью расширения его технологических возможностей (производительности). Предложенные рекомендации учтены при модернизации данного станка инженерным товариществом «Комплекс - Центр» (г. Ульяновск).
2. Применение методики моделирования НС фрезерных станков позволило сократить сроки технической проработки и эскизного проектирования при модернизации и разработке новых фрезерных станков в среднем на 40 % по сравнению с известной методикой.
Разработанная методика моделирования НС фрезерных станков внедрена в конструкторскую практику инженерного товарищества «Комплекс - Центр».
Апробация работы. Основные положения, выводы и результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях (НТК) УлГТУ в 2000,2001, 2002, 2003, 2004 гг.; на международных НТК «Материалы и технологии XXI века» в Пензе (25 - 26 февраля 2004 г.), «Актуальные проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства» в Волгограде (16-19 сентября 2003), «Состояние и перспективы развития электротёхнологии» в Иваново (XI Бернардосовские чтения, 4-6 июня 2003 г.); на Всероссийской НТК «Современные проблемы машиностроения и транспорта» в Ульяновске (8-10 октября 2003 г,); на четвертой международной конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических,, социальных систем и процессов» в Ульяновске (10 — 12 де-
кабря 2001 г.); на пятой международной конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов» в Ульяновске (16-18 июня 2003 г.); на 8-ой международной выставке «Металлообработка 2004» в Москве (24 - 29 мая 2004 г.); на научных семинарах кафедр «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты» УлГТУ в 2003, 2004 гг.; на заседании научно-технического совета машиностроительного факультета УлГТУ в 2004 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (138 наименований) и приложений (4 страницы); включает 192 страниц машинописного текста, 85 рисунков и 47 таблиц.
