Obrabotka Metallov 2011 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (50) 2011 20 ОБОРУДОВАНИЕ УДК 621.9.06:518.4 О МОДЕЛЯХ ДЛЯ РАСЧЕТА КОНТАКТНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ МНОГОЦЕЛЕВОГО СТАНКА В.Г. АТАПИН, доктор техн. наук, профессор, Е.В. ВОЙНОВА, магистрант, ( НГТУ, г. Новосибирск ) Статья поступила 20 февраля 2011 г. 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: obrmet@ngs.ru Рассматривается возможность применения известных моделей для расчета контактных деформаций в соединениях несущей системы тяжелого многоцелевого станка на этапе проектирования. Ключевые слова: многоцелевой станок, контактные деформации, проектирование, методы расчета. Наличие в несущей системе станка большого ко- личества соединений (неподвижных и подвижных) базовых деталей оказывает существенное влияние на точность механической обработки. Для тяжелых многоцелевых станков, у которых стойки достигают высоты 10…15 м (рис. 1), перемещения инструмента в зоне резания определяются как сумма перемещений в результате упругих деформаций несущей системы и контактных деформаций в ее соединениях (стыках). Рис.1. Тяжелый многоцелевой станок сверлильно-фрезерно-расточной группы Для расчета контактных деформаций разработан ряд моделей. 1. Эмпирические модели, полученные на осно- ве систематики результатов экспериментов [1]. Для центрального нагружения неподвижных пло- ских стыков малой площади (до (30…50)10 −4 м 2 ) ис- пользуются зависимости , ⎛ ⎞ = ϕ = ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ m k F M a c c A I , где a , φ – линейное и угловое контактное переме- щение; c , c k – коэффициенты контактной податливо- сти; F , M – сила и момент, действующие в стыке; A , I – площадь и момент инерции сечения стыка; m – по- казатель степени. В стыках большой площади упру- гие перемещения определяются с учетом возможных отклонений от прямолинейности. Неподвижные стыки несущих конструкций име- ют, как правило, предварительную затяжку силами, существенно превышающими силы резания. Это по- зволяет считать жесткость стыка в приближенных расчетах близкой к постоянному значению, а дефор- мацию и угол поворота определять по приближен- ным линейным зависимостям [5]: 1 1 0 , − − = ϕ = m m M a cmp p cmp I , где p 0 , p – первоначальное и текущее давление в сты- ке от затяжки. При расчете упругих перемещений в направляю- щих несущих конструкций принимается, что упругие сближения a в стыке в любой точке при общем виде нагружения пропорциональны нормальным давле- ниям p : a = kp . Линейная зависимость принимается потому, что в большинстве случаев в направляющих преоблада- ют угловые упругие перемещения, при которых ли- нейная зависимость справедлива [1]. 2. Модели шероховатой поверхности в виде стержней, сфер и эллиптических поверхностей [2,