Современное высокоавтоматизированное машиностроительное производство, реализующее малолюдные и безлюдные технологии, выдвигает на первый план параметрическую надежность технологического оборудования (ТО), т.е. способность ТО сохранять в заданных пределах и во времени значения выходных параметров, определяющих показатели качества изготавливаемых деталей, требования к которым непрерывно возрастают.
При этом важнейшими формообразующими узлами, оказывающими доминирующее влияние на параметрическую надежность ТО, являются шпиндельные узлы (ШУ), любые погрешности которых непосредственно переносятся на изготавливаемые детали.
Результатами многочисленных исследований доказано, что в качестве основных выходных параметров ШУ целесообразно выбирать параметры траекторий движения (ПТД) шпинделя, которые, во — первых, имеют количественную взаимосвязь с показателями качества изготавливаемых деталей и, во-вторых, наиболее полно отражают степень реакции ТО на весь спектр эксплуатационных нагрузок и действующих факторов, включая режимы резания [1].
Исследования ПТД шпинделя с целью определения параметрической надежности технологического оборудования могут проводиться экспериментальными и теоретическими методами.
Экспериментальный метод основан на разработанной схеме измерения ПТД шпинделя с помощью, например, высокоточных вихретоковых преобразователей перемещения и применении соответствующих технических средств для вариантов неавтоматизированного и автоматизированного способов исследования.
Теоретический метод предусматривает прогнозирование ПТД шпинделя с помощью математических моделей, описывающих влияние на оборудование, в первую очередь, динамических и тепловых воздействий [2].
Скорости протекающих в оборудовании динамических и тепловых процессов отличаются на несколько порядков, поэтому при прогнозировании ПТД шпинделя модели могут применяться отдельно, но с учетом возможных корреляционных связей между этими процессами.
Параметрическая надежность ШУ с вероятностных позиций оценивается методом сравнения области состояний выходных параметров Xi с областью их работоспособности. Область состояний образуется всей совокупностью значений, которые принимают выходные параметры Xi, под воздействием множества различных факторов, имеющих случайную природу [3]. Для построения области состояний, которая характеризуется размахом распределения значений параметров R = Ximax — Ximin, статистическими характеристиками и законом распределения, может применяться метод статистического моделирования или проводятся экспериментальные исследования с последующей статистической обработкой полученных результатов [4]. Границы области работоспособности выходных параметров Xi (допустимые значения [Xi]) устанавливаются исходя из требований, предъявляемых к качеству изготавливаемых деталей, с учетом доли погрешности обработки, приходящейся на ШУ. Показателями параметрической надежности ШУ являются вероятность безотказной работы Р(τ) и запас надежности Кн.
Таким образом, определение параметрической надежности ШУ предусматривает формирование области состояний множества значений выходных параметров ШУ, подчиняющихся чаще всего закону нормального распределения, имеющего статистические характеристики i — среднее значение и σXi — среднее квадратическое отклонение и проверку вероятности нахождения области состояний внутри области работоспособности, ограниченной предельно допустимыми значениями [Xi].
При разработке мероприятий, направленных на обеспечение параметрической надежности технологических машин, принимаются решения о необходимости управления ПТД шпинделя с целью приведения их в соответствие с требованиями, предъявляемыми к качеству изготавливаемых деталей, и предлагаются способы воздействия на них либо путем наложения обоснованных ограничений на эксплуатационные нагрузки и режимы резания, либо путем целенаправленного воздействия на характеристики шпиндельных узлов (жесткость, деформирование), если ограничение режимов резания является нежелательным вследствие снижения производительности технологической машины.
Список литературы
- Надежность и диагностика технологического оборудования; Иванников С.Н., Кузьминский Д.Л.; учебное пособие/МГТУ «МАМИ», 2010г.-43с.
- Иванников С.Н., Манаенков И.В. Модели для расчета тепловых смещений шпиндельных узлов// Известия МГТУ «МАМИ» 2012 т.2, №2. с.83-86
- Иванников С.Н., Шандов М.М. Метод определения параметрической надежности шпиндельных узлов //Известия МГТУ «МАМИ» 2012 №1(13). с.160-162.
- Пуш А.В. Исследование шпиндельных узлов методом статистического моделирования //Станки и инструмент. 1981 №1. С.9-12[schema type=»book» name=»ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ» description=»Статья посвящена проблеме обеспечения параметрической надежности технологических машин, функционирующих в условиях современного высокоавтоматизированного производства, к продукции которого предъявляются все более высокие требования. » author=»Иванников Сергей Николаевич, Манаенков Игорь Владиславович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2016-12-18″ edition=»euroasia-science_28.04.2016_4(25)» ebook=»yes» ]