CC BY
9О^д ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ОБОРУДОВАНИЕ
h,
.22------------1-*
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 S, МПа
Рис. 1. Распределения компонент тензора остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя (А, В, С, D и Е - расположение характерных точек)
С этой целью былс проведено моделирование обработки размерным совмещенным обкатыванием образцов из стали 45 (ГОСТ.1050-88, HV160...80) по режимам, которые варьировались в следующих пределах: профильный радиус ролика Япр = 2... 10 мм, действительный натяг hd - 0,05...0,80 мм и действительный зазор ад =0,05...0,40 мм.
Проверка адекватности каждой модели осуществлялась путем экспериментальной обработки PCO образцов с идентичными построенным моделям параметрами режима. Для этих образцов осуществлялось профило-графирование контура очага деформации, измерение шероховатости, оценка степени и глубины упрочнения по распределению твердости.
Для выявления взаимосвязей остаточных напряжений с параметрами режима проведено описание эпюр компонент ОН в категориях координат характерных точек (рис. 1).
Установлено, что компоненты тензора ОН в наиболэ-шей степени зависят от профильного радиуса Япр и действительного натяга /?э ролика. Полученные взаимосвязи объясняют не менее 95% дисперсии результатов при относительной погрешности определения не более 2%.
Установлено, что наибольшие осевые сжимающие напряжения на поверхности (точка А, рис. 1) наблюдаются при значениях действительного натяга около h-ö = 0,25 мм. Их дальнейшее уменьшение при возрастании HdiH; а вызьани значшельнивозражающей гепливий разгрузкой, в то время как осевые сжимающие напряжения в первом экстремуме (точка В, рис. 1) продолжают возрастать.
Установлено, что для каждой величины /?а, существует значение Япр, при котором сжимающие напряжения на поверхности детали максимальны. Максимальные значения осевых сжимающих напряжений в точке первого экстремума возрастают с увеличением обоих факторов и достигают значений -400 МПа. Рост указанных факторов увеличивает и собственно глубину расположения экстремума от поверхности детали. При максимальных значениях hö и Япр она достигает значений 6...8 мм.
Распределение касательного компонента характеризуется небольшими (-110...40 МПа) значениями напряжений. Первый экстремум, расположенный на поверхности или в близлежащем слое имеет положительные, а второй - отрицательные значения.
На основе полученных взаимосвязей разработан алгоритм расчета ОН при обработке PCO, реализованный в виде программного продукта. Данный продукт позволяет прогнозировать распределение составляющих тензора остаточных напряжений по глубине упрочненного ПС в зависимости от режимов обработки.
На вз~ляд автора, проведение исследований и разработка подобных продуктов применительно к другим методам обработки позволит существенно сократить экспериментальную составляющую при прогнозировании ресурса ответственных деталей; заменив ее расчетной.
УДК 621.9.06
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКОВ
В. Г. АТАПИН, профессор, доктор технических наук, НГТУ, Новосибирск
Предлагается технология проектирования рациональных несущих конструкций многоцелевых станков с учётом информации о требуемой точности и производительности механической обработки.
The design technology of metal-cutting machine-tools reasonable supporting constructions with regard to required precision and productivity of machining is proposed.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: МНОГОЦЕЛЕВЫЕ СТАНКИ, НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ
1.ВВЕДЕНИЕ
В течение последних нескольких десятилетий происходит коренное изменение теории и практики проектирования несущих конструкций (базовых деталей) металлорежущих станков. Стремление к повышению оффсктивпости механической обработки
18 №4(41)2006
привело к появлению новых моделей станков, станочных модулей, гибких производственных систем. Продолжение этого процесса в ближайшем будущем обусловлено: • необходимостью обеспечения основных потребительских свойств станков - точности, производитель-
ОБОРУДОВАНИЕ
ности, надёжности, удельного энергопотребления и удельной занимаемой площади;
• добавлением в конструкцию станка других, помимо резания, рабочих процессов (ЭФХ, лазерных, плазменных), требующих специальных конструктивных решений и обусловливающих поиск и разработку новых конструкций;
• разработкой проектов стандартных станков, предназначенных к крупносерийному выпуску и требующих вследствие этого максимально достжимой степени экономической эффективности. Сложность современных металлорежущих станков
и требование высокого уровня их потребительских свойств делают необходимой разработку научно обоснованной технологии проектирования рациональных несущих конструкций (базовых деталей) станков На смену техническому расчёту на основе расчётных моделей сопротивления материалов [1], применявшемуся в прошлом при проектировании несущих конструкций металлорежущих станков, пришли методы, сочетающие интегрированную работу метода конечных элементов (МКЭ) и методов оптимизации [2-4]. Однако в станкостроении данное направление является наименее развитым. Это обусловлено сложностью задачи, а именно большая размерность системы, экспоненциальный рост объёма вычислений при увеличении числа переменных проектирования, отсутствие объективной достоверности значений весовых коэффициентов в целевой функции и др.
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ
Постановка задачи. Как известно, несущие кон-струкиии составляют 75...80 % от массы станка, поэтому технико-экономические показатели станка в больиой мере определяются качеством их проектирования. Так, на практике имеет место ситуация, когда станки одного типоразмера и класса точности (в частности, тяжёлые многоцелевые станки [5]) могут существо!ню (о два три раза) различаться по массе.
Конфигурация несущих конструкций выявляется в процессе разработки общей компоновки станка. В дальнейшем их проектирование связано с поиском компромиссного решения между противоречивыми требованиями: создание конструкций жёстких, но имеющих малую массу; простых по конфигурации, но обеспечивающих высокую точность; дающих экономию металла, но учитывающих возможности литейной технологии при проектировании литых конструкций и возможности технологии сварных конструкций.
Сформулируем следующую задачу проектирования. Пусть заданы:
• компоновка станка;
• ограничения внешних размеров несущей системь станка;
• внешняя нагрузка и условия опирания. Требуется:
• найт распределение магериала гю несущим конструкциям, удовлетворяющее условиям прочностной надёжности и минимально возможной массе;
• несущая система, состоящая из этих конструкций, должна обеспечить заданные нормы точности и производительности механической обработки. Технология проектирования. Современный металлорежущий станок, как объект проектирования, является относительно большой и сложной системой с развитой иерархической структурой. Работоспособность такой системы обеспечивают несколько подсистем: главный
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Суу|
привод, привод подач и позиционирования и др. Несущую систему станка можно рассматривать как подсистему, обеспечивающую физическое объединение других подсистем, а также составляющую основу для их функционирования. Несущая система состоит из последовательного набора соединенных между собой несущих конструкций, которые могут рассматриваться как подсистемы несущей системы станка V т.д.
Для решения поставленной задачи на основе иерархической структуры станка нами предлагается технология проектирования несущих конструкций многоцелевых станков (МС), включающая три основных шага.
■ Шаг 1. Расчёт несущей системы с упрощенными по геометрии несущими конструкциями (рис.1, блоки 1-3). Несущие конструкции станка моделируются пространственными структурами с упрощенной геометрией поперечного сечения (стержень, корсбчатый профиль, пластина и т.д.). Решается задача о предварительном распределении материала по несущим конструкциям как задача математического программирования:
минимизировать
Ф0=£р У (1)
/-1
при ограничениях:
на прочность (черновая обработка)
8,(Х)«1-а«/[сфО, (2)
на жёсткость (чистовая обработка)
^(^) = 1-А/[д]>0, (3)
переменные проектирования
gг(X) = V¡Z0J=^,2.....п, (4)
где р - плотнос_ь материала; V - объём материала конструкции; оэкв, [а] - эквивалентное и допускаемое напряжения; Д, [Д] - расчётные и допускаемые перемещения инструмента в зэне резания (нормы точности на механическую обработку).
За целевую функцию (1) принимается масса конструкции, так как рассматривается проектирование тяжёлых станков массой 300...400 т. Производительность обработки учитывается через силы резания, которые являются внешней нагрузкой для несущей системы. Переменной проектирования является, например, толщина стенки конструкции. Расчёт проводится с учетом контактных и собственных деформаций в несущей системе.
Задача (1 )-(4) решается методом штрафных функций в форме
Ч>{Х,г) = ДХ) + г£[1/8;(Х)]
н
с использованием метода Давидона-Флетчера-Пауэлла для решения задачи безусловной оптимизации [6].
В результате решения задачи устанавливается полный набор граничных условий (силовых, кинематических) для отдельной несущей конструкции. Это позволяет в отличие от классического метода проектирования далее
(Продолжение на стр. 22)
www.MVIC.ru
(+7 495) 995-05-95
20 SUCCESSFUL YEARS!
MASHEX - the leading Russian exhibition in the machine building industry.
Held since 1989. Annualy Since 2007. in 2008 companies from 20 countries participated in the exhibition. The MASHEX exposition occupied over 30.000 sq.m.
For 20 years Mashex has been supported by different governmertal bodies, industrial associations and unions.
МАШИНОСТРОЕНИЕ if MASHEX
МЕТАЛЛООБРАБОТКА w * METALWORKING
СТАНКИ / MACHINE TOOLS • КОМПЛЕКТУЮЩИЕ / COMPONENTS • ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ / INFORMATION TECHNOLOGIES ЭЛЕКТРОТЕХНИКА / ELECTRIC ENGINEERING • ПОДШИПНИКИ / BEARINGS • ЛИТЬЁ / MOULDING
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВА ЗАО -МВК-M8K СЕВЕРО-ЗАПАД ,7(812)332-15-24. МВК УРАЛ -7 |343)371-М-76, МВК ВОЛГА .7 (813) 2Ç1-7S-89. МВК СИБИРЬ .713831201 13.68. М8К ЮГ: .7 (8631 203-77-78
20 УСПЕШНЫХ ЛЕТ! MASHEX - главная выставка
станкостроительной отрасли в России.
Проводится с 1989 года. С 2007 года ежегодно. Выставка одобрена Всемирной Ассоциацией Выставочной Индустрии (UFI). Имеет Знак Российского Союза выставок и ярмарок.
В 2008 году в выставке приняли участие компании из 20 стран. Экспозиции Mashex заняли более 30 ООО кв.м.
На протяжении 20 лет MASHEX поддерживается государственными сгрумурами, отраслевыми объединениями, ассоциациями, союзами.
Дирекция выставки /
Exhibition Management:
(+7 495) 982 50 69 e-mail: mashex@mvk.ru
www.mashex.ru
18-22 МАЯ 2009 года
Москва, МВЦ «Крокус Зкспо»
MAY 18 - 22, 2009
Crocus Expo International Exhibition Centré
Московская торгово-промышленная палата, Союз машиностроителей Рпппии и ЯДГ) «MRK» приглашают Вас принять участие в выставке МАШИНОСТРОЕНИЕ / MASHEX-2009, посвященной металлообработке, станкостроению, машиностроению и промышленным технологиям.
Moscow Chamber of Commerce and Industry, Russian Engineering Union and JSC "IEC", MVK are pleased to invite you to take part in the International Specialized Exhibition MASHEX-2009, the only show that will deliver the entire metalworking, machine buildirg and machine tools market in a single venue.
0 МАШИНОСТРОЕНИЕ / MASHEX О ИНТЕХМАШ / INTECHMASH <3B> ПОДШИПНИКИ (ИНБЕТЕК) / INBETECH ЧЙ& ЛИТЭКСП0 / LITEXPO
Э ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОЕ И СКЛАДСКОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ / HANDLING EQUPMENT Э РЕТЕКМАШ / RETECHMASH
Организатор / Organizer: При поддержи: /
ЗАО «Международная Выставочная Кампания» / Supported by: JSC "International Exhibition Company '. MVK /N
Информационный спонсор /
Media sponsor:
JÇÛ ОАО "Ивдотелктю J_J 'МАШИНОСТРОЕНИЕ'
ЗАРУБЕЖНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВА ЗАО -МВК-
MVK MESSEN GmbH (GERMANY, FRANKFURT AU MAIN) .49 (0) 69 94 94 66 40: MVK II« (CANADA. TOIONTO). .1 416 926 3666: MVK ISRA EXHIBITION LTD (ISRAEL TEL AVIV) -97? 3 6418050 MVKTURKIYE (ISTANBUL) Tel .902124383877 MVK CHINA (CHINA, SHANGHAI) Tel ,8802162770580230
ИННОВАЦИОННО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ
ФОРУМ
X СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА
РОМЭКСПО - 2009
VIII СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА
СТАНКИ и ИНСТРУМЕНТ
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЙ САЛОН
НАУКОГРАД
у^ Ии
§г
^XZa 9
Fo mm
ОРГКОМИТЕТ:
Тел./факс: (347) 253 11 01, 253 38 00, 253 14 34 E-mail: promexpo@bvkexpo.ru Http://www.bvkexpo.ru
P- РТУI -УВАШКИРСКАН Г*\ pi PJ ВЫОГАВОЧНАЯ
L_ILJI ¡компания ' Едшкартастдн
Мэрия города Набережные Челны
Машиностроение.
МеталлообраОотка. Металлургия. Сварка - 2009
Официальная поддержка:
Федеральное Агентство по промышленности РФ; Федеральное Агентство по энергетике РФ; Федеральная служба по тарифам РФ; Министерство промышленности и торговли РТ, Министерство экономики РТ; Министорстоо экологии и природных ресурсов РТ;
Академия наук РТ; Мэрия г Набережные Челны; Выставочный центр ЭКСПО-КАМА при поддержке Аппарата Президента Республики Татарстан и патронаже ТПП РФ
г. Набережные Челны, пр. Автозаводский, район Форт Диалога
Выставочный центр кЗКСПО-КАМА»
тел/факс: +7 (8552) 34 67 53,35-92-43,35-90-44.35-92-49
1-таН: eNpokamal@dk.ru
http://www.expokami.ru
Сдд ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ОБОРУДОВАНИЕ
(Продолжение, начало см. на стр. 19)
рассматривать несущие конструкции независимо друг от друга. Вследствие трёхмерного характера действующих нагрузок и большой степени статической неопределимости системы невозможно найти указанные граничные условия иным путем.
■ Шаг 2. Расчёт отдельной несущей конструкции (рис.1, блоки 4 -7). Решается задача об окончательном распределении материала по отдельным несущим конструкциям при удовлетворении граничных условий, полученных на предыдущем шаге. С этой целью проводится декомпозиция несущей системы станка (рис. 2) на конструктивно независимые подконструкции (несущие конструкции), взаимодействие между которыми локализовано и легко определимо:
• нулевому уровню (0) подконструкции соответствует элементарный конечный элемент, из которого собираются типовые структуры уровня / (макроэлементы);
• из макроэлементов формируются укрупненные подконструкции (1-6) уровня II, имеющие законченные конструктивные формы (стойка, шпиндельная бабка и т.д.);
• из подконструкций уровня II формируется уровень III сборки, представляющий собой несущую систему станка.
1. Расчёт несущей системы с упрощенными по геометрии несущими констру<циями
4. Расчёт отдельной несущей констру<ции
I
5. Анализ возможных видов нарушения эксплуатационныхкачеств
^ Стоп у
Рис. 1. Блок-схема проектирования несущих конструкций МС
В соответствии с блоками 4 -7 (рис.1) рассматривается отдельная несущая конструкция. С учётом конструктивных и технологических требований разрабатывается
компоновка отдельной конструкции с реальной геометрией поперечного сечения. Ограничения задачи проектирования формулируются на основе анализа возможных видов нарушения эксплуатационных качеств отдельной несущей конструкции (рис.1, блок 5) - нарушение прочности и жёсткости, потеря устойчивости и др.
Рис. 2. Компоновка тяжёлого многоцелевого станка и уровни декомпозиции: 1 - стойка; 2 - шпиндельная бабка; 3 - станина;
4 - обрабатываемая деталь; 5 - паллета; 6 - сани стола;
7 - станина стола; 8 - фундамент
В рез>льтате решения задачи на шаге 2 формируется конструкция с реальной геометрией поперечного сечения и минимально возможной массой при удовлетворении требуемых норм производительности и точности механической обработки для несущей системы (шаг 1).
я ШагЗ. Расчёт несущей системы с оптимальными несущими конструкциями в динамике (рис. 1, бло< 8). Проводится динамический анализ или имитационное моделирование несущей системы станка с оптимальными несущими конструкциями для типовых условий эксплуатации. Используются упрощенные (в частности, балочные) динамические модели несущей системы.
Таким образом, используя набор уровней проектирования, мы на каждом уровне имеем дело с задачей гораздо меньшей размерности. При расчёте сложной конструкции увеличение числа уровней декомпозиции, как известно, в целом более экономично, чем непосредственное решение сложных алгебраических систем.
3. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Основные положения технологии проектирования рациональных несущих конструкций рассмотрим на примере уникального многоцелевого станка сверлиль-но-фрезерно-расточной группы, предназначенного для
22
№4(41)2008
ОБОРУДОВАНИЕ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ибрабшки корпусных деталей массой до 200 т (рис.2). Масса станка равна 380 т, длина, ширина, высота соответственно 21,9x16,5x10,9 (м).
■ Расчётные условия: торцовое фрезерование; наибольшее усилие подачи 40 кН (черновая обработка) и 3 кН (чистовая обработка); соотношение составляющих силы резания = 0,5:1,0:0,7; шероховатость поверхности обрабатываемой детали Яа = 2,5 мкм; учитываются отклонения от плоскостности и прямолинейности обрабатываемой поверхности (по ГОСТ 24643-81, 6 квалитет). Внешней нагрузкой для несущей системы фрезеоно-расточного станка (рис.2, поз. 7-3) являются составляющие силы резания, приложенные к концу шпинделя. Внешней нагрузкой для стола (рис.2, поз.5-7) является вес обрабатываемой детали 2 МН. Размеры рабочего пространства станка, определяемые техническим заданием, в процессе расчётного проектирования не изменяются.
Типовые условия эксплуатации: чистовая обработ ка, фреза диаметром 250 мм, число зубьев 20, глубина резания 0,5 мм, частота вращения шпинделя 170 мин"1 (максимальная - 500 мин"1).
■ Моделирование несущей системы. Приведём основные результаты расчёта несущей системы (НС) фрезерно-расточного станка. Рассматривается неблагоприятная ситуация (рис. З.а):
• шпиндельная бабка находится в крайнем верхнем положении при среднем положении стойки на станине;
• вылеты шпинделя (< 0,4 м) и ползуна (< 0,6 м) соответствуют предельным значениям, характерным для
чистовой обработки.
Конечноэлементная модель несущей системы станка (рис. 3,а) содержит пластинчатые конечные элементы для моделирования стойки, корпуса шпиндельной бабки и станины; шпиндель моделируется стержневым конечным элементом. Перемещения в зоне обработки складываются из перемещений в соединениях (используется стержневая модель шероховатости поверхности) и собственных упругих перемещений несущей системы. Расчёт ведётся на основе модели (1 )-(5). Эффективным считается вариант несущей системы с наименьшей массой и перемещениями в зоне обработки, не превышающими допускаемых.
В табл. 1 приведены основные результаты расчётов НС станка в зависимости от условий эксплуатации. На рис. 3,6 показано деформирозанное состояние НС станка. Вариант НС станка, полученный в результате интегрированной работы МКЭ и методов оптимизации, имеет меньшую массу по сравнению с серийным вариантом и его, согласно принятой системе предпочтений, следует признать лучшим. Вариант НС станка, полученный только с использованием МКЭ на основе просчёта нескольких возможных вариантов, имеет увеличенную массу НС.
Результаты исследования _акже показывают, что если при проектировании станка ориентироваться на типовые условия эксплуатации, то выигрыш по массе для оптимальной НС составляет около 35 %. Активным ограничением является перемещение конца шпинделя по ос/1 у (действует максимальная сос~авляющая силы резания).
■ Моделирование отдельной несущей конструкции. Расчёт отдельной несущей конструкции рассмотрен нами подробно на примере несущей системы поворотно-подвижного стола в статьях [7, 8] и здесь не приводится.
■ Динамика. Динамический анализ системы проводится в два этапа:
• определяется спектр собственных частот и форм колебаний;
• исследуются вынужденные установившиеся колебания несущей системы под действием гармонических нагрузок, возникающих при чистовом фрезеровании в типовых условиях эксплуатации.
На систему с частотой вращения (о шпинделя действует сила резания F(t) = Гьтсм, а также импульсное возмущение с частотой соф=сог/2тс (г - число зубьев фрезы), связанное с входом и выходом зубьев фрезы в зоне резания. На столе находится обрабатываемая деталь массой 20С т.
Рис.3. Исходное (а) и деформированное (б) состояния НС станка
Для оценки динамических свойств несущей системы станка используется балочная модель с распределенными параметрами (рис. 4). Несущая система рассматривается как пространственная стержневая конструкция с упругими соединениями по концам стержней. Несущие конструкции моделируются стержнями или сосредоточенными массами, а стыки - упругими связями в узлах. Несущая система станка (рис. 4) моделируется 27 стержнями, 7 сосредоточенной массой, имеет 31 узел, 15 опор, 3 стыка. Шпиндельная баб<а моделируется стержнями 1-2,..., 5-6. Стойка моделируется стержнями 7-12,..., 14-15, стык 4-12 соответствует соединению шпиндельной бабки со стойкой. В узле 15 располагается стык, отвечающий за соединение стойки со станиной, которая моделиоуется стержнями 15-16,...,21-23. Стол моделируется сосредоточенной массой 31, станина - стержнями 24-26,..., 29-30, соединение стола со станиной - стыком 30-3 7.
КА МЕТАЛЛОВ
ОБОРУДОВАНИЕ
Таблица 1
Результаты расчёта НС с~анка
Параметр Результаты моделирования НС станка для условий эксплуатации
предельных типовых
Вариант НС Серийный Оптимальный МКЭ без оптимизации Оптимальный
Размеры сечения, м: стойки шпиндельной бабки ползуна 2.0x2.46 1,3x2,20 0,6x0,80 1,8x2,6 1,7x2,0 0,8x0,8 2,0x2,46 1,6x2,00 0,6x0,8 1.Rx2.fi 1,7x2,0 0,8x0,8
Перемещения в зоне резания (расчёт/норма): по оси X по оси у по оси г 0,52 0,99 0,51 0,6? 0,99 0,54 0,76 0,99 0,42 0,68 0,99 0,61
Масса, т 169,9 158,2 202,8 102,2
Таблица 2
Сравнительные показатели качества НС (серийная/оптимальная)
Несущая система Форма колебаний Податливость по осям Масса
Кх Ку Кг
Фрезерно-расточной станок 1 2 0,91 1,15 1,30 1,20 1,00 1,15 1,17
Поворотно-подвижный стол 1 2 1.0 1,02 1,02 1,01 1,02 1,02 1,12
В расчётах приведенная жёсткость несущих конструкций для динамической модели определяется из условия равенства максимальных перемещений данной конструкции, рассматриваемой как тонкостенная пространственная конструкция и как стержень сплошного поперечного сечения.
Рис. 4. Динамическая модель несущей системы многоцелевого станка
Сравнительные динамические расчеты (табл. 2) показали, что качество несущей системы с оптимальными конструкциями в основном выше, чем у серийного варианта (выделены две формы колебаний, наиболее близкие к резонансной). Снижена податливость по оси у на 30 % и масса станка на 14,5 %. Если учесть, что при проектировании станка перемещение в зоне резания по оси у является лимитирующим (табл.1), а перемещения по другим осям меньше допускаемых, то данный вариант несущей
системы является достаточно хорошим для принятой системы предпочтений. На динамику стола существенное влияние оказывает масса обрабатываемой детали (200 т). Полученные результаты свидетельствуют об имеющихся резервах по улучшению качества проектирования несущих конструкций станка. Выводы
1. Технология проектирования конструкций представлена как система, обеспечивающая создание станков без избыточных возможностей, прогнозирование их работоспособности в условиях интенсивных механических воздействий и научное обоснование выбора проектных решений.
2. Рассмотренная технология рационального проектирования несущих конструкций тяжёлых станков позволяет:
• на этапе расчёта компоновки станка для заданных норм производительности и точности механической обработки с учётом контактных деформаций формировать граничные условия (силовые, кинематические) для отдельных несущих конструкций, имеющих упрощенную геометрию попеэечного сечения;
• на этапе проектирования отдельной несущей конструкции получать оптимальную конструкцию с реальной геометрией поперечного сечения и минимально возможной массой при удовлетворении полученных ранее граничных условий;
• на заключительном этапе дать оценку динамических характеристик станка.
3. Достигается высокая степень «зрелости» конструкции, уменьшается время на разработку проекта и рис< при запуске в производство, возрастает конкурентоспособность станка в связи с улучшением его технико-экономических показателей.
Список литературы
1. Каминская В.В. Станины и корпусные детали металлорежущих станков / В.В. Каминская, З.М. Левина, Д.Н. Решетов М.: Машгиз, 1960.-362 с.
№4(41):
ИНСТРУМЕНТ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
2. Pao, Гранди. Оптималььое проем ироьание неиущей конструкции радиально-сверлильного станка с ограничениями по ста~ической жесткости и часготам собственных колебаний / Pao, Гранди // Труды АОИМ: Конструирование и технология машиностроения - 1983. Т. 105. -№2. - С. 206-211.
3. Есимура. Оптимальное проектирование несущих конструкций MPC с учетом стоимости изготовления, точности и производительности / Есимура, Такэути, Хитоми // Труды АОИМ: Конструирование и технология машиностроения - 1984. Т.106. -№4. -С. 213-220.
4. Хомяков B.C. Оптимизация несущей системы одностоечного тскарно-карусельного станка /B.C. Хомяков, А.И. Яцков // Станки и инструмент.- 1984. - №5. - С.14 - 16.
5. Металлорежущие станки, производимые и намечаемые к производству странами Восточной Европы в 1991-1995 гг. Каталог. 4.3-М.: ВНИИТЭМР, 1991. - 164 с. '
6. Реклейтис г. Оптимизация в технике: В 2 кн./ Г. Реклей-тис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел - М.: Мир, 1986. - Кн.1. 350 с.
- Кн.2. 320 с.
7. Атапин В.Г. Расчётное проектирование базовых деталей тяжёлых поворотно-подвижных столов /В.Г. Атапин // Вестник машиностроения - 1997.- №6.- С. 29-22.
8. Атапин В.Г. Оптимизация несущей системы стола тяжёлого многоцелевого станка /В.Г. Атапин //Обработка металлов.
- 2006.- № 4(33). - С. 30-32.
УДК 621.923
НОВЫЕ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ СМЕННЫХ МНОГОГРАННЫХ ПЛАСТИН
Г.Е. АНИСИМЕНКО, директор производственно-технологической фирмы
<<Сигма-инструмент», г. Новосибирск Ю.М. ЛОПАТИН, ведущий специалист ОАО «КЗТС», г.Кировоград
Приводится анализ сменных многогранных пластин, изготовленных из новых марок твердых сплавов, для оснашения режущего инструмента.
The analysis of reversible cutting plates made of new hard alloys grades for cutting tool equipment is presented.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ, МНОГОГРАННЫЕ РЕЖУЩИЕ ПЛАСТИНЫ, МАРКИ, ИСГЫТАНИЯ.
С 01. 11. 2007 года ОАО «КЗТС» перешел на выпуск сменных многогранных пластин из новых марок твердых сплавов. Новые марки сплавов имеют улучшенные физико-механические свойства Инструмент, оснащенный твердосплавными изделиями из этих марок сплазов, имеет повышенную эксплуатационную стойкость. (Коэффициент стойкости при резании в 1,2... 1,5 раза вь ше, чем у сплавов-аналогов, выпускаемых ранее.) Наименование новых марок и подгруппы их применения указаны в табл.1.
Таблица 1
Ноьые марки 1вердых сплавов
Продолжение таблицы 1
Марка сплава Подгруппа применения по ИСО Сплавы-анало-ги, выпускаемые ранее ОАО «КЗТС»
Основная Дополнительная
А10 М10 К10 ВК60М
В20 К20 КЗО МС321
В25 К20 - ВК6
В35 КЗО М30-М40 ВК8
Н05 Р01 - Т30К4
НЮ Р10 Р20 TI5K6
Н20 Р20 Р25 Т14К8
НЗО РЗО - Т5К10
Т20 М20 М10 МС221
Т25 Р25 Р20 МС137
ТЗО РЗО Р25 ТС 125
Т35 РЗО Р35 ТС1
Т40 Р40 МЗО MC 146
Т50 Р50 - ТТ7К12
В настоящее время твердые сплавы классифицируются по шести областям применения (см. табл. 2).
Таблица 2 Области применения
Область применения Обрабатываемые материалы
Р Сталь, стальное литье, ковкий чугун, дающий сливную стружку
M Нержавеющая сталь мартенситного, аустенитного, ферритного класса, марганцовистые стали, легированный и ковкий чугун, автоматные стали
К Чугун, отбеленный чугун, ковкий чугун, дающий элементную стружку, дерево, пластмасса
S Жаропрочные сплавы на железной, никелевой и кобальтовой основе, титан и титановые сплавы
H Материалы высокой твердости
N Алюминиевые сплавы и другие цветные металлы
