Obrabotka Metallov 2015 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (66) 2015 46 ОБОРУДОВАНИЕ Результаты расчета несущей системы Параметр Условия эксплуатации Предельные Типовые Вариант серийный расчетный серийный Размеры поперечного сечения (в осях), м: – стойка ( х – y ) – шпиндельная бабка ( y–z ) – ползун ( y–z ) 2,0 ∙ 2,46 1,3 ∙ 2,20 0,6 ∙ 0,80 2,3 ∙ 2,3 1,8 ∙ 1,9 0,7 ∙ 0,7 2,46 ∙ 2,46 1,30 ∙ 2,20 0,80 ∙ 0,80 1,8 ∙ 2,6 1,7 ∙ 2,0 0,8 ∙ 0,8 1,6 ∙ 2,8 1,7 ∙ 2,0 0,8 ∙ 0,8 2,0 ∙ 2,46 1,3 ∙ 2,20 0,6 ∙ 0,80 Перемещения т. О , мкм: – ось х (норма 14,11) – ось y (норма 19,89) – ось z (норма 22,55) 7,34 19,89 11,58 6,75 19,89 11,74 6,43 19,89 11,56 9,51 19,89 12,10 9,58 19,89 12,69 6,28 19,89 11,20 Толщина стенки, мм: – плоскость yz, xz – плоскость xy 98 146 94 162 96 147 99 107 98 106,7 71 99 Масса, т 169,9 179,7 181,0 158,2 157,2 119,3 исполнением. Для принятой системы предпочте- ний следует признать лучшим вариант несущей системы со стойкой с размерами поперечного сечения 1,8 м (по оси х ) и 2,6 м (по оси y ). Ва- риант несущей системы со стойкой 1,6 × 2,8 (м) отклонен по причине большой протяженности сечения стойки по оси y , так как это приводит к дальнейшему уменьшению рабочего хода (рабочего пространства) стойки по этой оси. Отметим, что в процессе оптимизации активным ограничением является перемещение т. О по оси y . Если при проектировании станка ориен- тироваться на типовые условия эксплуатации, то на примере расчета серийного варианта видно, что выигрыш по массе составляет около 30 % при сохранении норм точности на обработку. 2. Анализ компоновочных решений стойки В конструкциях тяжелых МС колонко- вого типа стойка является одним из наиболее ответственных элементов несущей системы, находится в условиях сложного нагружения с большими крутящими и изгибающими момента- ми и работает как консоль без поддержки по дли- не со стороны фундамента. Серийная стойка (см. рис. 3) представляет собой пространственную тонкостенную конструкцию, состоящую из двух частей, соединяющихся между собой посред- ством болтового соединения. Передняя часть стойки, имеющая направляющие для шпиндель- ной бабки, состоит из двух замкнутых контуров. Внутренняя полость задней части стойки содер- жит пересекающиеся продольные и поперечные ребра по всей высоте и служит для размещения противовеса (разгружает привод вертикального перемещения шпиндельной бабки от ее веса). 1. Для исследования многосвязного контура серийной стойки на крутильную жесткость изо- бразим упрощенное ее представление (рис. 5) и воспользуемся аналогией Прандтля [19]. В слу- Рис. 5. Поперечное сечение стойки