Obrabotka Metallov 2011 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (53) 2011 76 МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ – уровень максимальных перемещений по оси шпинделя для идентичных циклограмм работы станка в условиях повторно-кратковременных режимов достигается при большей частоте вра- щения. Циклограммы «нерегулярных» режимов работы станка представлены на рис. 2. Термин «нерегулярный» подчеркивает отсутствие пе- риодичной повторяемости интервалов работы станка. Были проведены натурные испытания для двух групп циклограмм. Для первой груп- пы циклограмм варианты работы станка раз- личались только частотой вращения на первом временном интервале (30 мин). Во втором случае в циклограммах была организована перестановка повторяющихся режимов рабо- ты станка, т.е. длительность работы станка на конкретной частоте вращения во всех трех ва- риантах неизменна. Таким образом, из анализа температурных перемещений станка, работающего в «нерегу- лярном» режиме, отмечаются следующие зако- номерности. Для первой группы циклограмм: – на первом участке работы станка характер изменения перемещений соответствовал рабо- чей частоте вращения шпинделя, т.е. большей частоте вращения соответствовал больший уро- вень нагрева за одинаковый интервал времени и больший темп нагрева; – на последующих участках, несмотря на идентичность циклограммы работы станка, из- менения температурных перемещений не подчи- нялись однозначной закономерности. Для второй группы циклограмм наблюдает- ся переменный характер параметров, согласую- щийся с закономерностями изменения цикло- граммы работы станка. Несмотря на ряд однозначно установлен- ных закономерностей из натурных испытаний, были зафиксированы и неоднозначные резуль- таты, расходящиеся с теорией теплопрово- дности [3]. Все это приводит к необходимости использования компьютерного моделирования для выявления новых закономерностей изме- нения температурных перемещений. Моде- лирование осуществлялось с использованием CAE-системы Ansys. Для повышения эффек- тивности моделирования было разработано программное средство (ПС) «Программа для термодеформационного моделирования несу- щей системы станка». Основным назначением ПС является моделирование термодеформа- ционного состояния несущей системы станка. Определение температурных перемещений реализуется с использованием двух расчетных моделей – тепловой и упругодеформационной. Данное ПС позволяет существенно сократить затраты на определение термоупругих пере- мещений за счет автоматического исполнения ряда процедур. Результаты машинных исследований под- твердили выявленные ранее закономерности и позволили установить новые, которые помог- ли разработать метод прогнозирования темпе- ратурных перемещений станков, работающих в условиях переменных тепловых режимов. Математическую основу метода составляет решение дифференциального уравнения те- плопроводности. Решение уравнения тепло- проводности при нагревании и остывании в упрощенном виде может быть представлено в следующем виде: / / max 0 ( ) (1 ) t t T t T e T e − τ − τ = − + , или 0 0 ( )/ ( )/ max 0 ( ) T (1 ) t t t t T t e T e − − τ − − τ = − + , (1) Рис. 2 . Циклограммы «нерегулярных» режимов работы станка