LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Прогнозування розвитку компоновок багатошпиндельних токарних автоматів

заявки, тематичність та патенти-аналоги; блок "Деталь" містить чотири масиви, а саме загальної, характеристичної, технологічної та графічної інформації про деталі-представники основних виробників БТА. Реляційно-алгоритмічний підхід у проектуванні бази даних дозволяє реалізувати добротний інтерфейс споживач - комп'ютер, зручну інформаційно-пошукову мову системи.

У створеній БД містяться відомості про майже 650 моделей БТА, які випускаються вітчизняними і зарубіжними фірмами, а також про понад 1300 патентів і авторських свідоцтв на компоновочні рішення і конструкції БТА і їх вузлів, відомості про два десятки деталей-представників (графічна інформація) та підприємства машинобудівного профілю, які зацікавлені в цих деталях. Сформована і наповнена база даних займає 1300 кБайт, передбачена можливість розширення цієї бази.

Розкрито тенденції в розвитку нових технічних рішень БТА, які захищені патентами. Аналіз показує зростання винахідницької активності в області патентування токарних верстатів з ЧПК, в тому числі і багатоцільових БТА. Так, кількість патентів БТА з системою ЧПК зросло від 15 (1980-1990 роки) до 31 (1990-2000 роки), лавиноподібного росту набуло патентування БТА на основі блочно-модульного принципу. Якщо в 1970-1980 роках зафіксовано 5 патентів, то в 1980-1990 роках – 9 патентів, а з 1990 по 2000 рік – 34 патенти. Одночасно спостерігається зменшення кількості патентів БТА і їх вузлів на основі розподільчого валу. Так патентування конструктивних рішень механізмів повороту і фіксації шпиндельного барабану зменшилось за аналізуючий період (1980-2000 рр.) в п'ять раз; кількість патентів стосовно механізмів затиску БТА, за аналогічний період, зменшилась в три рази.

Етап прогнозування розвитку верстата є невід'ємною складовою частиною пошукового проектування. Стратегія проектування БТА базується на використанні готових стратегій, але при цьому на деяких етапах вводяться прогнозні процедури. Початковим етапом проектування є аналіз креслення деталі та технічного завдання проектування (аналіз відомостей про матеріал деталі, її габаритні розміри, стан поверхні, яку необхідно обробити, точність обробки та шорсткість). Наступним етапом є вибір заготовок для заданої деталі (метод її отримання, форма, розміри, допуски, припуски на виготовлення). При цьому враховуються прогресивні тенденції розвитку технології машинобудування. На даному етапі доцільним є використання прогнозуючої моделі, яка дозволяє спрогнозувати допуски та припуски на виготовлення поки що не існуючої, очікуваної нової технології отримання заготовок. Всі наступні розрахунки проводяться виходячи з того, що така технологія вже існує, це дозволяє підвищити вимоги до заготовок, а отже, сприяє зменшенню припусків обробки на БТА.

В подальшому здійснюється пошук і вибір раціонального маршруту обробки, деталі представляються набором елементарних оброблюваних поверхонь; розробляються елементарні маршрути обробки поверхонь; проводиться розрахунок міжпереходних припусків, режимів різання, укрупнене нормування. При цьому є альтернативна процедура – використання типових технологічних процесів.

На основі вибраного раціонального маршруту обробки здійснюється вибір основних параметрів БТА. Використання диференціально-поліномної моделі дозволяє спрогнозувати очікувані параметри БТА (точність, швидкість різання, подача, потужність верстата, тощо). При такому підході можна спроектувати БТА з технічними показниками, вищими від існуючих на даний момент верстатів.

Згідно прогнозу на 2010-2020 роки максимальна швидкість різання на токарних напівавтоматах з ЧПК може досягти 1500...4500 м/хв (рис. 5). Це вказує на необхідність вдосконалення існуючих і розробки нових шпиндельних вузлів, їх опор та високошвидкісних затискних механізмів, патронів, цанг тощо. Прогноз розвиту компоновок БТА вказує на збільшення насиченості зони обробки технологічними модулями: шпиндельними блоками до 4, супортами і револьверними головками до 4. Інтенсифікація насиченості стосується і конструктивних варіантів в межах одного блоку (вузла), зокрема збільшення кількості інструменту до 40 (рис. 6), і функцій револьверної головки від 6 до 8. Розвиток систем керування (в найближчі 15-20 років) на основі розподільчого валу в основному припиниться. Основною системи керування буде система ЧПК. Кількість одночасно керованих координат стане достатньою для обробки деталі будь-якої складності.


Рис. 5. Прогноз росту швидкості двошпиндельних токарних автоматів


Рис. 6. Прогнозування росту кількості інструменту в револьверній головці


Вибір раціональних конструкцій блоків і вузлів верстата проводиться із умови необхідної достатності. Ця умова формується за рахунок відповідності елементарних оброблюваних поверхонь і блоків, які можуть забезпечити їх обробку. При цьому встановлюються прогнозовані вимоги до вузлів (наприклад, забезпечення прогнозованої точності биття шпинделя, вимоги багатофункціональності тощо). На основі вибраних раціональних конструкцій вузлів і блоків верстату формуються його компоновки. Наклавши критеріальні умови відбору проводимо вибір оптимальної компоновки верстату, для якої здійснюється оцінка функціональної якості (визначаються температурні та статичні деформації, будується динамічна модель).

В цьому розділі також запропоновані нові компоновки БТА, які розроблені на основі запропонованої стратегії проектування БТА. Пропонується БТА (рис.7), який може бути використаний для обробки деталей типу тіл обертання в умовах дрібносерійного і середньосерійного виробництва (Позитивне рішення на патент України по заявці №99031625).

Конструкція компоновки побудована виходячи із зпрогнозованої підвищеної доступності модулів. БТА містить шпиндельні бабки (1), які рівномірно розташовані по колу відносно осі повороту з затискними патронами (2) для заготовок, які розташовані на супортах із можливістю переміщення. Жорсткість компоновки досягається тим, що кожна шпиндельна бабка розташована на багатокоординатному супорті (3), а той в свою чергу на монолітній станині (4), на ній також встановлена інструментальна головка (5). Підвищена жорсткість компоновки дозволяє проводити обробку з високими режимами різання, а висока продуктивність БТА забезпечується можливістю одночасної обробки кількох деталей.


Рис.7 Компоновка зпрогнозованого БТА




Висновки

На основі системного підходу та інформаційних технологій в дисертації здійснено теоретичні дослідження результатом яких є створення математичної моделі прогнозування, точність якої підтверджена комп'ютерно-експериментальними дослідженнями розвитку БТА, які дозволяють вирішити завдання підвищення техніко–економічних показників БТА на початкових етапах їх розробки.

1. На підставі проведеного аналізу існуючих методів і моделей прогнозування, встановлено, що верифікація прогнозу за допомогою лінійних моделей дозволяє відобразити тенденції розвитку БТА тільки на досить короткому часовому інтервалі (не більше 3...5 років). При використанні нелінійних моделей точність прогнозу становить 15...30%. Точність підвищується при використанні моделей у вигляді логістичної кривої. Однак існуючі їх математичні представлення не адекватно відображають еволюційні процеси, що відбуваються в БТА.

2. Представлення