Research of speed box layouts of metal-cutting machines by parametric modeling method
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2022-272-2-29-35Keywords:
spatial layout, main motion drive, lathe, parametric model, optimization criterionAbstract
Procedures for construction and modeling of transverse configurations of multi-operational screw-cutting lathe using parametric modeling methods are considered. It is proposed to consider the problem of the spatial layout synthesis for the drive of the main movement of the lathe (gearbox) as a two-criterion optimization problem. There are two main criteria for the effectiveness of the constructing task for transverse layout: 1) maximizing the stiffness of the output shaft of the gearbox and the machine spindle; 2) minimize the induced load on the front spindle support. A study of the optimization criteria influence on design decisions in the development of layout solutions in the working space of the machine. Algorithms and programs of parametric representation of multistage gearboxes in the integrated system of automated design “WinMachine”environment are developed. The efficiency of application of parameterization syntax in problems of geometric analysis and synthesis of spatial position of shafts and gears for metal-cutting equipment gearboxes is shown. The efficiency of using the APM Graph module interface in case of non-normative situations related to violation of the minimum allowable distance of the gears outer surface with the side wall of the housing and the bottom of the gearbox housing is shown. The peculiarity of the application of parameterization tools related to the use of a specialized design database of the environment WinMachine automated design system is considered. The estimation of the difference between the factory variant and the obtained variant according to the criterion of optimal rigidity is given. For this purpose, the APM Shaft calculation module was used and the maximum deflection boom of the front end of the spindle was calculated in the two above-mentioned variants. The efficiency of application of the database section, which functions both with traditional graphic primitives and with structural elements in the parametric representation, is noted. The solution of the two-criterion problem of designing a lathe gearbox according to the criteria of maximum rigidity and minimum load on the front shaft support is proposed.
References
1. Бушуев В.В. Основы конструирования станков. Москва: Станкин, 1992. 520 с.
2. Проектирование и расчет металлорежущих станков на ЭВМ: Учебное пособие для вузов/О.В. Таратынов, О.И. Аверьянов, В.В. Клепиков и др. Москва: МГИУ, 2002. 384с.
3. Кіпчарський В.П. Металорізальні верстати: Навчальний посібник. Маріуполь: ДВНЗ «ПДТУ», 2018. 143 с.
4. Гайдамака А.В. Деталі машин. Основи теорії та розра-хунків: навчальний посібник для студентів машинобу-дівних спеціальностей усіх форм навчання. Харків: НТУ «ХПІ», 2020. 275 с.
5. Дубинець О. Деталі машин. Розрахунок та конструю-вання. Київ: Талком, 2014. 684 с.
6. SokolovV., Krol O., Stepanova O. Mathematicalmodel of the automatic electrohydraulic drive with volume regulation // TEKA Commision of Motorization and Energetic in Agriculture. Vol.17. – № 1,2017.– Lublin, Poland. – P. 27–32.
7. Krol O., Juravlev V. Modeling of spindle for turret of the specialized tool type SF16MF3// TEKACom. Mot. andE-nerg. in Agriculture. – OLPAN, 2013, Vol.13, No 4,Lublin, Poland. Р. 141–147.
8. Krol O., Sukhorutchenko I. 3D-modeling and optimization spindle’s node machining centre SVM1F4 // TEKA Com-mision of Motorization and Energetic in Agriculture. –Vol.13. – № 3. 2013. – Lublin, Poland. P. 114–119.
9. O Krol, V Sokolov and P Tsankov. Modelling of vertical spindle head for machining centre / J. Physics: Conf. Series 1553 (2020) 012012. – VSPID-2019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1553/1/012012
10. Oleg Krol, Olga Porkuian, Volodymyr Sokolov, Petko Tsankov. Vibration stability of spindle nodes in the zone of tool equipment optimal parameters/ Comptes rendus de l’Acade'mie bulgare des Sciences, 2019, Vol 72, No 11, pp. 1546-1556. DOI:https://doi.org/10.7546/CRABS.2019.11.12
11. Krol O., Sokolov V. 3D modelling of angular spindle’s head for machining centre. Journal of Physics: Conf. Series.2019. 1278, 012002. VSPID-2018. DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/1278/1/012002
12. Романченко О.В. Вибір системи синхронізації елект-ропривода довгомірних вібраційний верстатів / Вісник НТУ "ХПІ". Серія: Механіко-технологічні системи та комплекси. – 2015. – № 52(1162). – С. 13–22.с.
13. Замрий А.А. Практический учебный курс СAD/CAEAPMWinMachine. Учебно-методическое по-собие.Москва: Изд-во АПМ, 2004. 240 с.
14. Krol O.,Shevchenko S., Sukhorutchenko I., Lysenko A. 3D-modeling of the rotary table for tool SVM1F4 with non-clearance worm gearing// TEKA Commision of Motorization and Energetic in Agriculture. Vol. 14. № 1. 2014. Lublin, Poland. P. 126–133.
15. Мелконов Г., Ветряк Є. Удосконалення токарного вер-стата 1А62 (16К20) шляхом заміни стандартного вузла встановленням взаємо пересувного різцетримача для обробки деталей з малим діаметром при відрізних операціях// Вісник Cхідноукраїнського національного університету імені Володимира Даля, № 1(249), 2019, с. 23-25.
16. Sokolov V., Porkuian O., Krol O., Baturin Y. (2020) De-sign Calculation of Electrohydraulic Servo Drive for Tech-nological Equipment. In: Ivanov V., Trojanowska J., Pav-lenko I., Zajac J., Peraković D. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing III. DSMIE 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-030-50794-7_8
17. Кроль О.С., Кроль А.А., Бурлаков Е.И. Твердотельное моделирование и исследование шпиндельного узла об-рабатывающего центра. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення в сучасних технологіях. Харьків: НТУ «ХПІ», 2013. № 16(989). С. 14–18.
18. Николаенко А.П. Формирование поверхности изделия при вибрационной обработке. Вібрації в техніці та технологіях, №2 (58). Вінницький національний аграр-ний університет, 2010. С. 167-184.
19. Krol O.S., Osipov V.I. Modeling of construction spindle’s node machining centre SVM1F4 / Comission of Motoriza-tion and Power Industry of Agriculture. – OL PAN, 2013, Vol.13, is.3, Lublin, Poland. – P. 108–113.
20. Кроль О.С. Методы и процедуры оптимизации режимов резания. Монография. Луганск:Вид-во СНУ ім. В.Даля, 2013. 260 с.
21. Krol O., Sokolov V. Rational choice of machining tools us-ing prediction procedures / EUREKA: Physics and engi-neering, Number 4, 2018. p. 14–20. DOI: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2018.00667
22. Кроль О. С., Сухорутченко И. А. Трехмерное модели-рование многооперационного станка модели СВМ1Ф4 в среде компас 3D. Восточно-Европейский журнал пере-довых технологий. 2014. Т. 4. № 7 (70). С. 13–18.DOI:https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.26250
23. Кроль О.С., Кроль А.А. Расчет податливости станка СФ68ВФ4 и моделирование динамики формообразования //Вісник СевНТУ, вип. 117 «Машинобудування та транспорт», Севастополь, 2011. С. 81–84.
24. Кроль О.С., Кроль А.А., Синдеева Е.В. Моделирование конструкции четырехопорного вала в САПР АРМ «WinMachine» //Ресурсозберігаючі технології виробни-цтва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні. Зб. наук. пр. Луганськ: СНУ ім. В.Даля, 2008. С. 139–143.
25. Shevchenko S., Mukhovaty A., Krol O. (2020) Gear Transmission with Conic Axoid on Parallel Axes. In: Ra-dionov A., Kravchenko O., Guzeev V., Rozhdestvenskiy Y. (eds) Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019). ICIE 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. pp. 1–10. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-030-22041-9_1
26. Кроль О.С. Построение параметрических моделей ре-менных передач с использованием системы АРМ WINMACHINE / Восточноевропейский журнал пере-довых технологий. 2012. № 2/7(62). С. 61–63.
27. Кроль О.С., Шевченко С.В., Сіндєєва О.В., Покінтелиця М.І. Проектування механічних передач металорізальних верстатів за допомогою системи WinMachine. Навчальний посібник. Луганськ: Вид-во СНУ ім. В. Даля, 2007. 200с.
28. Krol O, Sokolov V. Research of modified gear drive for multioperational machine with increased load capacity. Di-agnostyka. 2020; 21(3):87–93. DOI: https://doi.org/10.29354/diag/126026.
29. Нерубащенко А.А., Кроль О.С., Кроль А.А. Создание базы данных параметрических моделей деталей станков в модуле АРМ Base // Вісник СевНТУ, 2010, вип.107. С.107–109.
30. Krol O., Sokolov V. Parametric modeling of machine tools for designers. Sofia: Prof. Marin Drinov Academic Pub-lishing House of Bulgarian Academy of Sciences, 2018. 112 p. DOI:https://doi.org/10.7546/PMMTD. 2018.
