Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

Оптимизация компоновки токарного станка с ЧПУ

https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-2-17-27

Полный текст:

Аннотация

Обоснованный выбор компоновки станков является одним из направлений улучшения качества станков с ЧПУ и результатом всестороннего рассмотрения и учета целого ряда часто противоречивых требований: точности, конструктивной целесообразности, технологичности, производительности, экономичности, безопасности и т. д. Сложность выбора компоновки станков связана с их многообразием, определяемым тем, что станки с различными конструкциями узлов могут иметь одинаковые компоновки, и, наоборот, станки с одинаковыми конструкциями основных узлов могут иметь различные компоновки. В связи с многосторонним действием компоновки на точностные характеристики станка выбор оптимального компоновочного решения является актуальной задачей станкостроения. Исследование посвящено разработке методики выбора компоновочного решения для токарных станков с ЧПУ, учитывающей произвольное расположение зоны резания и наличие силовых факторов, связанных с конструкцией и компоновкой шпиндельного узла. В разработанной методике в качестве критерия выбора оптимальной компоновки предложено использовать точностной компоновочный критерий, который оценивается упругими деформациями шпинделя в зоне резания. Получены аналитические выражения для целевой функции в зависимости от двух проектных переменных параметров: углов, определяющих расположение предприводной шестерни шпинделя, и суппортной группы. Отмечено, что для прецизионных токарных станков при определении радиальной жесткости шпиндельных опор следует учесть анизотропию жесткости отверстия корпуса под переднюю опору шпинделя. Для двух указанных проектных переменных параметров показана эффективность метода сканирования (полного перебора для 322 точек), в результате использования которого и обработки с использованием пакета Mathcad получены области возможного варьирования значений указанных углов для пяти типовых компоновок подшипников опор шпинделя и ограничений, связанных с минимизацией упругих деформаций инструментальной системы.

Об авторах

Александр Федорович Денисенко
Самарский государственный технический университет, Самара
Россия

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Технология машиностроения, станки и инструменты»



Роман Георгиевич Гришин
Самарский государственный технический университет, Самара
Россия

кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Технология машиностроения, станки и инструменты»



Список литературы

1. Кульга К.С., Асбапов Э.Р., Китаев А.А., Кривошеев И.А. Автоматизированное проектирование компоновок металлорежущих станков с ЧПУ с помощью CAD/CAE-систем // Вестник МГТУ Станкин. 2019. № 2. С. 63–68.

2. Лехмус М.Ю., Фецак С.И., Амиров Р.Ф. Структурный синтез компоновок металлорежущих станков // СТИН. 2016. № 10. С. 1–4.

3. Акмаев О.К., Еникеев Б.А. Расширение технологических возможностей многоцелевого станка токарной группы // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2012. Т. 16. № 4. С. 18–23.

4. Хусаинов Р.М., Зиангирова Э.Р., Лозинский В.В. Моделирование показателей точности технологической системы обработки резанием // Металлообработка. 2020. № 3. С. 11–18.

5. Белоусов В.Е., Гайдук А.В., Золотарев В.Н. К проблеме решения задач многокритериальной оптимизации // Системы управления и информационные технологии. 2006. № 3. С. 34–41.

6. Misyurin S., Kreynin G., Nelyubin A., Nosova N. Multicriteria Optimization of a Dynamic System by Methods of the Theories of Similarity and Criteria Importance // Mathematics. 2021. Vol. 9. № 22. Article number 2854. DOI: 10.3390/math9222854.

7. Moumen S., Ouhimmou S. New multiobjective optimization algorithm using NBI-SASP approaches for mechanical structural problems // International Journal for Simulation and Multidisciplinary Design Optimization. 2022. Vol. 13. Article number 4. DOI: 10.1051/smdo/2021037.

8. Tong V.-C., Hwang J., Shim J., Oh J.-S., Hong S.-W. Multi-objective Optimization of Machine Tool Spindle-Bearing System // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 2020. Vol. 21. № 10. P. 1885–1902. DOI: 10.1007/s12541-020-00389-7.

9. Пини Б.Е., Зиновьев Д.А. Моделирование жесткости инструментальных систем станков для определения их влияния на точность обработки деталей // Известия МГТУ МАМИ. 2008. № 2. С. 129–135.

10. Стародубов В.С. Автоматическая смена режущих инструментов на металлорежущих станках с ЧПУ на основе применения револьверных головок // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2012. № 5. С. 31–36.

11. Алёхин А.Г., Крылов Е.Г., Сердобинцев Ю.П. Повышение контактной жесткости крепления хвостового режущего инструмента // СТИН. 2015. № 5. С. 7–11.

12. Заковоротный В.Л., Фам Д.Т., Нгуен С.Т. Моделирование деформационных смещений инструмента относительно заготовки при точении // Вестник Донского государственного технического университета. 2010. Т. 10. № 7. С. 1005–1015.

13. Lin Z., Tian W., Zhang D., Gao W., Wang L. A mapping model between the workpiece geometric tolerance and the end pose error of CNC machine tool considering structure distortion of cutting process system // Advances in Mechanical Engineering. 2021. Vol. 13. № 3. P. 1–14. DOI: 10.1177/16878140211004771.

14. Довнар С.С., Якимович А.М., Ажар А.В., Кучинская А.А. МКЭ-анализ жесткости суппорта тяжелого токарного станка в статике и динамике // Машиностроение. Минск: Белорусский национальный технический университет, 2018. С. 171–180.

15. Безъязычный В.Ф., Чумак П.В. Алгоритм определения погрешности обработки, обусловленной жесткостью ползуна токарно-карусельного станка // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2018. № 2. С. 30–35.

16. Вакуленко С.В. Проектирование и расчет токарного резцедержателя с регулированным положением центра жесткости // Современные инновационные технологии подготовки инженерных кадров для горной промышленности и транспорта. 2015. № 1. С. 62–72.

17. Крылов Е.Г., Сердобинцев Ю.П. Повышение эффективности функционирования инструментальных систем автоматизированного станочного оборудования. Старый Оскол: Тонкие наукоёмкие технологии (ТНТ), 2018. 316 с.

18. Перепелкин Ю.К., Гидица В.Е., Московкин В.А. Расчет погрешности от упругих деформаций в условиях комплексной автоматизации // Главный механик. 2019. № 5. С. 41–49.

19. Li Y., Cao H., Zhu Y. Study on nonlinear stiffness of rolling ball bearing under varied operating conditions // 2013 IEEE International Symposium on Assembly and Manufacturing (ISAM). 2013. P. 8–11. DOI: 10.1109/ISAM.2013.6643509.

20. Денисенко А.Ф., Якимов М.В., Борисова К.Р. Анизотропия радиальной жесткости расточки корпуса под опоры шпинделя токарного станка // Вестник Брянского государственного технического университета. 2021. № 5. С. 23–31. DOI: 10.30987/1999-8775-2021-5-23-31.

21. Денисенко А.Ф., Якимов М.В. Учет анизотропии упругих свойств передней опоры шпиндельного узла токарного станка при изготовлении деталей приборов // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2015. № 3. С. 91–99.

22. Зверев И.А. Современное состояние и перспективы развития высокоскоростных шпиндельных узлов металлорежущих станков // Станкоинструмент. 2016. № 4. С. 62–69.


Рецензия

Для цитирования:


Денисенко А.Ф., Гришин Р.Г. Оптимизация компоновки токарного станка с ЧПУ. Frontier Materials & Technologies. 2022;(2):17-27. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-2-17-27

For citation:


Denisenko A.F., Grishin R.G. Optimizing the layout of a CNC lathe. Frontier Materials & Technologies. 2022;(2):17-27. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-2-17-27

Просмотров: 40


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)