Obrabotka Metallov. 2016 no. 1(70)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (70) 2016 34 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Рис. 4. Исходное ( а ) и де- формированное ( б ) состоя- ния НС станка Т а б л и ц а 1 Результаты расчета НС станка Параметр Результаты моделирования НС станка для условий эксплуатации Предельные Типовые * Вариант НС серийный оптимальный МКЭ без оптимизации оптимальный Размеры сечения, м: стойка шпиндельная бабка ползун 2,0×2,46 1,3×2,20 0,6×0,80 1,8×2,6 1,7×2,0 0,8×0,8 2,0×2,46 1,6×2,00 0,6×0,8 1,8×2,6 1,7×2,0 0,8×0,8 Перемещения в зоне резания (расчет/норма): по оси х по оси y по оси z 0,52 0,99 0,51 0,67 0,99 0,54 0,76 0,99 0,42 0,68 0,99 0,61 Масса, т 169,9 158,2 202,8 102,2 * Типовые условия эксплуатации : чистовая обработка, фреза диаметром 250 мм, число зубьев 20, глуби- на резания 0,5 мм, частота вращения шпинделя 170 мин −1 (0 – 500 мин −1 ). лирования стойки, корпуса шпиндельной бабки и станины; шпиндель моделируется простран- ственным стержневым конечным элементом. В расчетах учитываются упругие деформации и контактные деформации в стыках несущей системы. Расчет ведется на основе модели (1) – (4). Эффективным является вариант несу- щей системы, имеющий наименьшую массу и перемещения в зоне обработки, не превышаю- щие допускаемых перемещений. При решении используется авторское программное обеспе- чение, реализующее интегрированную работу МКЭ и методов оптимизации [15]. В табл. 1 приведены основные результаты расчетов НС станка в зависимости от условий эксплуатации. На рис. 4, б показано деформи- рованное состояние НС станка. Вариант НС станка, полученный в результате интегрирован- ной работы МКЭ и методов оптимизации, имеет меньшую массу по сравнению с серийным вари- антом и его, согласно принятой системе предпо- чтений, следует признать лучшим. Результаты расчетов также показывают, что при проекти- ровании станка на типовые условия эксплуата- ции выигрыш по массе составляет около 35 %. Активным ограничением является перемещение конца шпинделя по оси y (действует максималь- ная составляющая силы резания). 2.2. Расчет отдельной несущей конструкции станка (этап III) Здесь рассмотрим расчет стойки МС (рис. 3). Выделим в несущей системе на уровне шпин- дельной бабки подконструкцию, состоящую из двух поясов серийной стойки общей высотой 1 м (рис. 5). При расчете несущей системы на этапе I для стойки получены расчетные усилия