Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 62 ОБОРУДОВАНИЕ переменных проектирования, длительному вре- мени счета при применении методов оптимиза- ции вследствие итерационного характера про- цедур и, следовательно, к увеличению сроков проектирования. Современный металлорежущий станок, как объект проектирования, является относительно большой и сложной системой с развитой иерар- хической структурой. Работоспособность такой системы обеспечивают несколько подсистем, таких как главный привод, привод подач и по- зиционирования и др. Несущую систему станка можно рассматривать как подсистему, обеспечи- вающую физическое объединение других под- систем, а также составляющую основу для их функционирования. Несущая система состоит из последовательного набора соединенных между собой базовых деталей (несущих конструкций), которые могут рассматриваться как подсистемы несущей системы станка, и т. д. При классиче- ском методе проектирования станок разбивают на отдельные узлы (например, базовые детали) по конструктивной зависимости. Однако раз- биение станка на отдельные узлы дает возмож- ность лишь распределить работу между разра- ботчиками узлов станка, при этом внутренние взаимосвязи (силовые, деформационные) на гра- ницах контакта узлов остаются неизвестными. В результате разработка отдельных узлов идет методом бесконечного приближения взаимных требований. При проектировании новых узлов станков, особенно тяжелых и уникальных, доми- нирует эмпирический подход, основанный на ин- туиции и опыте конструктора, а также широком применении заимствованных унифицированных и стандартных решений. Расчеты на основе норм жесткости ГОСТа применимы лишь для станков основных типов, тогда как для новых станков с ЧПУ, в частности тяжелых и уникальных много- целевых станков, нормы жесткости отсутствуют. Сложность современных металлорежущих станков и требование высокого уровня их потре- бительских свойств (точности, производитель- ности, надежности и др.) делают необходимой разработку научно обоснованной технологии проектирования базовых деталей станков. Целью работы является апробирование в рамках такой технологии метода декомпозиции применительно к проектированию крупногаба- ритных базовых деталей тяжелого многоцелево- го станка. Теория Как известно, базовые детали составляют 75…80 % от массы станка, поэтому технико- экономические показатели станка в большой мере определяются качеством их проектирова- ния. Конфигурация базовых деталей выявля- ется в процессе разработки общей компоновки станка. В дальнейшем их проектирование свя- зано с поиском компромиссного решения между противоречивыми требованиями: создание кон- струкций жестких, но имеющих малую массу; простых по конфигурации, но обеспечивающих высокую точность; дающих экономию металла, но учитывающих возможности литейной техно- логии при проектировании литых конструкций и возможности технологии сварных конструкций. Сформулируем следующую задачу проекти- рования. Пусть заданы компоновка многоцеле- вого станка (МС), ограничения внешних разме- ров несущей системы станка, внешняя нагрузка и условия опирания. Требуется найти распреде- ление материала по базовым деталям, удовлет- воряющее условиям прочностной надежности и минимально возможной массе, а несущая си- стема, состоящая из этих конструкций, должна обеспечить заданные нормы точности и произ- водительности механической обработки. Поставленная задача решается в рамках тех- нологии проектирования базовых деталей, рас- смотренной нами в работе [5] на примере МС для обработки корпусных деталей массой до 200 т (рис. 1) и дополненной в настоящее время [7, 8]. Технология проектирования включает в себя четыре этапа (рис. 2). Рис. 1. Тяжелый многоцелевой станок сверлильно-фрезерно-расточной группы с поворотно-подвижным столом для обра- ботки корпусных деталей массой до 200 т