Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 2 2019 65 EQUIPMENT. INSTRUMENTS проектные исследования при разработке гибрид- ного металлообрабатывающего оборудования. 2. Осуществить обоснованный выбор источни- ка энергии высокой концентрации, которым будет оснащаться проектируемое гибридное металло- обрабатывающее оборудование. Провести серию натурных экспериментов с целью определения рационального диапазона варьирования удельных мощностей высокоэнергетического источника. 3. Разработать, спроектировать и апробировать технологию изготовления оборудования, оснастки и инструмента для гибридного станка. Предста- вить схему реализации гибридного металлообра- батывающего технологического оборудования Методика исследований Для определения исполнительных движений гибридной металлообрабатывающей системы (ГМС) и требуемого количества их настраивае- мых параметров использовались основные по- ложения структурно-кинематического синтеза металлорежущих станков [35–37]. Исследования возможного структурного состава и компоновки ГМС при интеграции механических и поверхност- но-термических процессов производились с уче- том основных положений структурного синтеза и компонетики металлообрабатывающих систем, представленных в работах [20, 25, 26, 38, 39]. Решению задачи определения эксплуатаци- онных нагрузок металлообрабатывающих стан- ков посвящено большое количество работ. Суще- ствует множество методов расчетов, в основном аналитического характера. Но при их примене- нии нельзя говорить об абсолютной корректно- сти результатов, так как они не позволяют учи- тывать большинства факторов и особенностей, оказывающих влияние на определяемые харак- теристики гибридных металлообрабатывающих станков непосредственно в реальных условиях эксплуатации. В статье предлагается универ- сальная методика обоснования технических ха- рактеристик комплексированного станочного оборудования на базе математического модели- рования условий его эксплуатации. Данная методика основывается на том, что эксплуатационные характеристики станков (ча- стота вращения n (об/мин), крутящий момент на шпинделе Т (Н · м) и эффективная мощность Р (кВт)) образуют систему случайных величин, взаимосвязанных между собой и зависящих от множества факторов, действующих как аддитив- но, так и мультипликативно. К таким факторам прежде всего относятся режимные параметры технологических операций. Следовательно, для адекватного отражения специфических условий работы металлорежущего оборудования [40] ма- тематическую модель целесообразно создавать на основании принципа суперпозиций. В со- ответствии с данным принципом для системы эксплуатационных характеристик станков диф- ференциальная функция распределения будет иметь следующий вид: 1 ( , ) ( , ), q q q f x y p f x y     (1) где ( , ) q f x y – дифференциальная функция эле- ментарных (частных) распределений эксплуата- ционных характеристик x и y, соответствующих T и n для q- х условий обработки, при этом мощ- ность P не входит в число аргументов данной функции, поскольку является производной от n и T ; q p – вероятность работы станка в заданных условиях;  – число реализуемых на станке ус- ловий обработки. Анализ большого количества результатов статистических исследований показал, что для некоторых условий обработки при определен- ных сочетаниях рассматриваемых технологиче- ских факторов описанные выше эксплуатацион- ные характеристики могут быть выражены через логарифмически нормальный закон распределе- ния. Тогда в выражении (1) заменим переменные ln x T  ; ln y n  , после чего функция ( , ) f x y будет представлять поверхность распределения. Необходимая исходная информация для постро- ения данной функции либо берется из задания на проектирование станка, либо может быть по- лучена на стадии прогнозирования технических характеристик оборудования [40, 41]. Анализируя выражение (1), приходим к вы- воду, что конечная картина дифференциальной функции распределения эксплуатационной ха- рактеристики формируется путем сложения частных функций с учетом их весовых коэффи- циентов. Более того, после построения картин распределений всех эксплуатационных харак- теристик можно определить наиболее рацио- нальные значения каждой характеристики в от- дельности, по сути, решая проблему начального этапа оптимизации. Поскольку на ранней стадии