Obrabotka Metallov 2013 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (60) 2013 65 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ На рис. 9 приведено деформированное состояние паллеты, нагруженной услов- ной корпусной деталью. Приведенные в табл. 9 результаты расчетов показывают, что жест- кость обрабатываемой детали существенно влияет на жесткость паллеты – масса паллеты уменьшена на 22,3 % в сравнении с детерминированной моделью. Наименьшее значение собственной частоты паллеты с толщиной стенки 23 мм составляет 88,18 Гц, что значительно выше допускаемой собственной часто- ты 10,8 Гц (определяется наибольшей частотой вра- щения шпинделя 500 мин -1 с отстройкой от резонанса 30 %). Следовательно, при снижении массы паллеты отсутствует вероятность появления резонанса в про- цессе механической обработки. Реальные обрабатываемые детали имеют различ- ные элементы, увеличивающие их жесткость (пере- городки, ребра жесткости, замкнутые контура и др.) и, следовательно, увеличивающие жесткость систе- мы паллета – обрабатываемая деталь. Однако вслед- ствие большого разнообразия компоновок обрабаты- ваемых деталей и, следовательно, разной жесткости их поперечного сечения, целесообразно проводить расчет с использованием более простой представи- тельской (условной) детали минимальной жесткости для известной номенклатуры деталей с целью полу- чения более рациональных конструкций элементов стола. Избыточная жесткость реальных деталей по сравнению с жесткостью представительской детали идет в запас жесткости несущей системы стола. Выводы Проведенные исследования показывают, что при оптимальном проектировании несущих конструк- ций тяжелых многоцелевых станков успешно можно применять однокритериальную оптимизацию. Вы- бранные методы оптимизации в сочетании с методом конечных элементов и авторское программное обе- спечение эффективно решают задачи оптимального Рис. 9. Деформированное состояние паллеты при нагружении условной корпусной деталью (вид снизу) Т а б л и ц а 9 Результаты расчета с учетом жесткости обрабатываемой детали (детерминированная модель) № п/п Модель нагружения Толщина элементов паллеты Масса паллеты верхней плиты стенок ребра мм т 1 Без учета жесткости обрабатываемой детали, оптимальная конструкция 29,0 36,3 69,5 24,59 2 Учет жесткости обрабатываемой детали 23,0 23,0 69,5 19,11 проектирования несущих конструкций для тяжелого станкостроения. Рассмотренные расчетные модели (детермини- рованные и вероятностные) на примере паллеты тяжелого поворотно-подвижного стола показывают, что существует широкий спектр возможных путей по созданию рациональных несущих конструкций тяжелых многоцелевых станков, в частности, ми- нимально возможной массы с учетом требований по производительности и точности механической обработки [24]. Применение метода конечных эле- ментов в сочетании с методами оптимизации, учет собственной жесткости обрабатываемой детали на основе предложенной автором представительской корпусной детали минимальной жесткости позволя- ют проектировать несущие конструкции станка без избыточных возможностей. В результате расчета по вероятностной модели уменьшается масса конструк- ции в сравнении с детерминированной моделью на 27 % при сохранении ее работоспособности. Учет же собственной жесткости обрабатываемой детали на основе представительской корпусной детали ми- нимальной жесткости приводит к снижению массы паллеты на 22,3 % в сравнении с той же детермини- рованной моделью. Список литературы 1. Металлорежущие станки, производимые и намечен- ные к производству странами Восточной Европы в 1991– 1995 гг. Каталог. – М.: ВНИИТЭМР. –1991. – 4.3. – 164 с. 2. Металлорежущие станки / под ред. В.Э. Пуша. – М.: Машиностроение, 1986. – 256 с. 3. Атапин В.Г. Расчет деформированного состояния фундамента тяжелого многоцелевого станка // Вестник машиностроения. – 1989. – № 6. – С. 31–32. 4. Витес Б.И., Гроссман В.М., Кравцов О.А. Проекти- рование корпусных деталей металлорежущих станков с использованием метода конечных элементов // Станки и инструмент. – 1991. – № 5. – С. 13–14.