Введение к работе
Актуальность темы. Особенностью современного машиностроения является значительный рост доли продукции, выпускаемой в условиях многономенклатурных производств: единичного, мелкосерийного и серийного, что составляет 75... 80 % от общего выпуска и такая тенденция продолжается. Для решения проблем, возникающих в производстве, в 70-х годах сформировалось направление - гибкие производственные системы (ГПС). Новизна концепции ГПС состоит в создании высокоавтоматизированного, в перспективе "безлюдного" производства, на основе оборудования и других систем, способных к быстрому переходу на выпуск новой продукции. Качество и количество выпускаемой продукции - функция возможностей машины. Непрерывное возрастание мощности и быстроходности машин, увеличение степени централизации обработки на многофункциональном оборудовании, значительные колебания нагрузок на узлы при черновой и чистовой обработках, гибкость системы вызывают изменения условий взаимодействия инструмента с заготовкой в процессе обработки и в целом характеризуют нестабильность процесса во времени и снижение точности системы. Интенсивность отмеченных процессов зависит от динамических свойств металлообрабатывающего оборудования. Нестабильность процессов, проявляющаяся в механических колебаниях системы, приобретает особую актуальность в условиях автоматизированного производства. Для решения возникающих вопросов необходимо создание эффективного многофункционального металлообрабатывающего оборудования, обеспечивающего высокую производительность, точность, надежность при низкой себестоимости, как самого оборудования, так и продукции, изготовляемой на нем.
В связи с частой сменой объектов производства, оборудование должно обладать технической гибкостью, то есть способностью переходить, в пределах установленных технических возможностей, из одного функционального состояния в другое с целью выполнения очередного производственного задания или новой функции.
Цель работы заключается в разработке основных положений по обеспечению точности принципиально новых поколений станков, обладающих свойствами многофункциональности, гибкости и переналаживаемости, работающих в условиях интенсивных механических воздействий, на основе улучшения их динамических характеристик, путем рационального проектирования узлов несущей системы и оптимизации режимов работы.
Основанием для выполнения работы послужили: Комплексные программы повышения технического уровня производства агрегатов ТРА на 1983-1990г.г. (Постановление СМ. СССР № 526); тематический план НИР ОмГТУ, финансируемый из средств федерального бюджета по единому заказ - наряду Министерства Образования РФ, г/б темы № Ф10 - 96 и № Ф1-99.
Общая методика исследования. В теоретических и экспериментальных исследованиях использованы положения и методы механики твердого тела,
теории упругости, теории колебаний, а также численные методы анализа и математического программирования. Для разработки математических моделей использовались результаты исследований динамических характеристик станков различных групп, проведенных автором и другими исследователями.
Объектами исследований являлись станки традиционных компоновок и опытные образцы, созданные на базе механизмов с параллельными структурами типа "Гексопод" и образцов, созданных по изобретениям А.С. № 1349954, № 1815122.
С помощью экспериментальных исследований подтверждена достаточная для инженерных расчетов адекватность разработанных математических моделей.
Научная новизна. Разработаны основные положения по обеспечению точности принципиально новых поколений станков, обладающих свойствами многофункциональности, гибкости и переналаживаемое, работающих в условиях интенсивных механических воздействий, на основе повышения их качества, путем рационального проектирования узлов несущей системы. Предложены основные направления развития металлообрабатывающего оборудования. Разработаны обобщенные физические и математические модели динамики несущей системы станков.
Решена задача повышения виброустойчивости станков на основе использования виброгасящих устройств с тонкостенными упругими элементами с распределенной нагрузкой.
Положения, выносимые на защиту.
-
Обоснование методики комплексной оценки точности многофункционального металлообрабатывающего оборудования на основе учета геометрических, кинематических и динамических погрешностей.
-
Обоснование и разработка обобщенных физических и математических моделей динамики многофункционального оборудования.
-
Разработка математических моделей оценки точности обработки на многофункциональном оборудовании.
-
Разработка математической модели и результаты исследования виброгасящих устройств с тонкостенными упругими элементами с распределенной нагрузкой.
-
Результаты комплексного исследования станков нетрадиционных компоновок на базе механизмов с параллельными структурами.
-
Обоснование основных направлений развития металлообрабатывающего оборудования, обладающего свойствами гибкости и переналаживаемости.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты исследований вносят новый вклад в развитие многофункционального металлообрабатывающего оборудования, предложены направления и перспективы развития, сферы практического использования.
Разработанные математические модели, алгоритмы и программы, позво-
ляют решать практические задачи по оценке точности многофункционального оборудования на стадии проектирования и при эксплуатации.
При проектировании и создании опытных образцов реализованы полностью или частично признаки изобретений: А.С. N 1195102, А.С. № 1236242, А.С. № 1244407, А.С. № 1505893, А.С. № 1349954, А.С. № 1337227, А.С.№ 1815122, патент РФ №2015428.
Результаты исследований внедрены на ФГУП им. Баранова, в Омском машиностроительном конструкторском бюро.
Научные разработки диссертации используются при чтении курса "Конструирование, расчет и САПР станков и станочных комплексов", а также в курсовом и дипломном проектировании в ОмГТУ.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались:
Международная научно-техническая конференция "Динамика систем, механизмов и машин" (Омск, 1995 г.);
II Международная научно-техническая конференция "Динамика систем, механизмов и машин" (Омск, 1997 г.);
III Международная научно-техническая конференция "Динамика систем, механизмов и машин" (Омск, 1999 г.);
Всесоюзная научно-техническая конференция "Автоматизированное проектирование машин, оборудования, приборов и технологических процессов в машиностроении" (Устинов, 1986 г.);
Всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемы создания гибких производственных систем и роль САПР при внедрении "Безлюдной" технологии в промышленности" (Москва, 1986 г.);
Всесоюзная научно-практическая конференция "Проблемы создания и внедрения гибких производственных и робототехнических комплексов на предприятиях машиностроения" (Одесса, 1989 г.);
Всесоюзная научно-практическая конференция "Проблемы создания и внедрения гибких производственных и робототехнических комплексов на предприятиях машиностроения" (Москва, 1989 г.);
Зональная научно-техническая конференция "Проектирование и эксплуатация промышленных гидроприводов и систем гидропнемоавтоматики" (Пенза, 1989 г.);
Зональный семинар "Состояние, опыт и направление работ по комплексной автоматизации на основе ГПМ, РТК и РР" (Пенза, 1989 г.);
Зональная научно-техническая конференция "Совершенствование процессов резания и средств автоматизации для повышения производительности гиб-ких станочных систем" (Курган, 1990 г.);
Региональная научно-техническая конференция "Разработка и внедрение гибких производственных систем для механической обработки" (Омск, 1987 г.);
Региональное научно-техническое совещание "Прогрессивные методы
проектирования и конструкции механообрабатывающего оборудования" (Омск, 1987 г.);
Научно-технический семинар "Новая технология, оборудование, оснастка и инструмент для механической обработки и сборки" (Москва, 1990 г.);
XXX научная конференция "Ресурсосберегающие технологии. Проблемы высшего образования" (Омск, 1994 г.);
Семинары кафедры "Металлорежущие станки и инструменты" и научные конференции ОмГТУ, проведенные в период 1972-1999 гг.
Публикации. По тематике исследований опубликовано 44 работы, включая 8 изобретений и 2 зарегистрированных отчета по НИР.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, списка литературы из 179 наименований и приложения.
Основной текст изложен на 319 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц и 129 рисунков.
