Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 2 2019 68 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ и поверхностно-термической обработки для де- тали в целом. Альтернативными вариантами процессов формообразования элементарных поверхностей служат точение, фрезерование и шлифование. По- скольку весь комплекс механических (черновые и чистовые) и поверхностно-термических опера- ций предполагается осуществить за один установ детали, то шлифование, в силу рационального ис- пользования данной операции на чистовых пере- ходах, в дальнейшем анализе не рассматривалось. С учетом особенностей геометрии типовой дета- ли, в частности соотношения между диаметром и длиной обрабатываемого объекта, было опреде- лено, что ось шпинделя в пространстве должна занимать горизонтальное положение. При синтезе гибридной металлообрабатыва- ющей системы на основе использования схемы фрезерования элементарных поверхностей, на- пример при использовании дисковых фрез, не- обходимы следующие элементарные движения: вращение шпинделя с режущим инструмен- том C , продольное Z и поперечное X перемеще- ние фрезерного суппорта и вращательное дви- жение заготовки D . При синтезе ГМС на основе токарной схемы для обеспечения процесса фор- мообразования и формирования требуемых раз- меров, кроме вращательного движения шпинде- ля с заготовкой C , необходимы продольное Z и поперечное X перемещение инструментов. Срав- нивая между собой структурные формулы ком- поновок D h 0ZXC h (фрезерование: количество структурных вариантов только при реализация механических операций составляет 5! = 120) и C h 0ZX (точение: количество структурных вари- антов только при реализация механических опе- раций составляет 4! = 24), приходим к выводу, реализация ГМС по токарной схеме конструк- тивно проще в реализации. Таким образом, на данном этапе системой было определено мини- мально необходимое количество элементарных движений узлов гибридной металлообрабатыва- ющей системы. Затем в зависимости от функци- онального назначения определяется требуемое количество исполнительных движений (ИД) и их состав: формообразующие, установочные, движения деления, вспомогательные или управ- ления. На рис. 5 представлены частные структур- ные формулы компоновок в совокупности со структурно-кинематическими схемами (СКС) для каждой в отдельности обрабатываемой по- верхности и метода обработки. При генерации СКС система также старается найти рациональ- ное решение при построении кинематических групп исполнительных движений: 1) точка под- ключения внешней связи к внутренней должна находиться как можно ближе к тому рабочему органу, движение которого осуществляется с большей скоростью и требует повышенного расхода мощности, при этом основной поток мощности не должен проходить через орган на- стройки траектории, поскольку будет снижена точность образования формы поверхности и ус- ложнена конструкция блока; 2) длина внутрен- ней связи (кинематической цепи) в сложных ИД должна быть минимальной, поскольку внутрен- няя связь отвечает за траекторию движения; 3) органы настройки остальных параметров ИД (скорости V , направления N , пути L и конечной точки K) необходимо устанавливать во внешних связях; 4) каждый параметр ИД целесообразно настраивать только одним органом так, чтобы перестройка любого параметра не вызывала подналадки других [42]. Синтез СКС для выбранных методов обра- ботки заданных поверхностей детали является тем этапом, на котором анализируются полу- ченные результаты и принятые решения, что позволяет своевременно провести необходи- мые корректировки и утонения. На этой стадии необходимо конкретизировать тип устройств, так как условные обозначения элементов СКС подразумевают широкий спектр механизмов с определенными достоинствами и недостатка- ми, способных выполнять ту или иную задан- ную функцию. С этой точки зрения оптимизация СКС дает возможность принять ряд рациональ- ных решений: выбрать наиболее выгодное со- четание органов исполнительных движений, разнесенных по времени, сократить количество кинематических цепей и источников энергии и т. д. [42]. Для более точной проработки СКС необходима информация о рациональных техни- ческих характеристиках будущего гибридного металлообрабатывающего оборудования. При проектировании интегрального обору- дования предполагается реализовать на одном из технологических переходов гибридного стан- ка метод высокоэнергетического нагрева токами