Atapin V.G. et. al. 2019 Vol. 21 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 1 2019 66 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Т а б л и ц а 4 Ta b l e 4 Расчетное поле перемещений узлов оптимального фрагмента стойки (рис. 6) The calculated field of displacements of the optimal column fragment nodes (Fig. 6) Узел Перемещение по оси, м, 10 − 5 x y z 1 0,341 − 0,378 0,0255 2 0,387 − 0,408 0,0310 3 0,414 − 0,423 0,0326 4 0,187 − 0343 0,1303 5 0,219 − 0,364 0,1304 6 0,240 − 0,380 0,1304 7 0,336 − 0,198 − 0,0953 8 0,387 − 0,226 − 0,0947 9 0,418 − 0,243 − 0,0948 10 0,186 − 0,182 0,0095 11 0,221 − 0,213 0,0115 12 0,243 − 0,231 0,0130 в плоскостях xz, yz составляет 0,030 м, в плоско- сти xy – 0,045 м, масса – 6,46 т) отвечает коэффи- циент запаса по жесткости несколько больше 1,0, что для практики явно недостаточно. В результате оптимизации жесткость стойки на кручение по- высилась на 48 % (угол поворота равен 0,078 рад, а у стойки до оптимизации – 0,150 рад). Динамический анализ станка Исследование динамики несущей системы станка является заключительным этапом в про- цедуре его проектирования. Основная цель здесь состоит в разработке адекватной динамической модели, корректность которой должна быть обо- снована экспериментом [18]. Однако при проек- тировании широко применяются и сравнитель- ные динамические расчеты на базе простейших моделей. Для проведения сравнительных динамиче- ских расчетов для несущей системы станка при- нята стержневая динамическая модель (рис. 7). Несущую систему моделируют 20 стержней, 2 стыка. Стержни 1 – 2 , …, 5–6 моделируют шпиндельную бабку, стержни 7–12 , …, 14–15 – стойку, остальные стержни моделируют стани- ну. Шпиндельная бабка подвешена на упругих тросах в узлах 3 и 5 , тросы прикрепляются в узлах 10 и 11 , входящих в состав стержневой си- стемы 7–8 , …, 9–11 . Рис.7. Динамическая модель несущей системы Fig. 7 . Dynamic model of the system carriers Расчетные условия аналогичны условиям, опи- санным в работах [19, 20]. На несущую систему действует сила резания F ( t ) = F sin ω t , приложен- ная в узле 1 , где ω – частота вращения шпинделя. В табл. 5 содержатся основные результаты ис- следования. Характеристики серийного станка при- ведены в сравнении с аналогичными характеристи- ками станка с оптимальными базовыми деталями для двух собственных частот, близких к вынужден- ной частоте переменной силы резания (ω = 2,83 Гц при числе оборотов шпинделя 170 мин −1 ). В резуль- тате для несущей системы станка с оптимальными базовыми деталями имеем уменьшение податливо- сти по оси y (наибольшая составляющая силы реза- ния) на 30 % и массы на 17 %. Выводы Рассмотренная процедура проектирования несущей системы многоцелевого станка позво- ляет при заданных нормах точности и произво- Т а б л и ц а 5 Ta b l e 5 Результаты динамических расчетов (серийная/ оптимальная) Results of dynamic calculations (serial/ optimal) № п/п Форма колебаний Податливость по осям Масса K x K y K z 1 2 1 2 0,91 1,15 1,30 1,20 1,00 1,15 1,17