автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизированная система оценки влияния температурных процессов на точность позиционирования станков с параллельной кинематикой

на правах рукописи

БРОВКИНА ЮЛИЯ ИГОРЕВНА

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ТОЧНОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СТАНКОВ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КИНЕМАТИКОЙ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Косов М. Г.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Веселое О.В.

- кандидат технических наук Долотов К.С.

Ведущее предприятие - ОАО «Автоприбор»,

г. Владимир

Защита состоится 2006 года в ча-

сов/^ минут на заседании специализированного совета К212.142.01 при Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» по адресу: 127994, г. Москва, Вадковский переулок, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технологического университета «СТАНКИН».

Автореферат разослан ч*^ 200^года.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета К212.142.01.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

ЯМ. Тарарин

гОР&А 499

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие техники связанно с непрерывным повышением требований к точности машин, особенно ее сохранение под нагрузкой и во времени. Постоянный поиск принципиально новых решений привел к появлению механизмов с параллельной кинематикой. Уже почти 10 лет станки с параллельной кинематикой привлекают внимание ученых и специалистов и являются не только темами многочисленных исследований в различных научных центрах и институтах, но и постепенно находят практические применение на заводах различных отраслей. Для дальнейшего развития механизмов с параллельной кинематикой, расширения и углубления областей их применения необходимо повышать точность станков данной группы. Точность позиционирования таких механизмов зависит от механических настроек станка, программного обеспечения и от температурного фактора. Изменение теплового режима станка влечет за собой пространственные изменения положения узлов и деталей станков, нарушая тем самым первоначальную настройку станка. Температурные деформации носят нестационарный характер и в процессе работы станка изменяются как по величине* так и по направлению, обуславливая постоянное воздействие на формирование показателей качества обрабатываемых поверхностей. В связи с этим проблема температурных деформаций станков с параллельной кинематикой актуальна.

Целью работы является повышение точности позиционирования станков с параллельной кинематикой на основе автоматизированной системы оценки тепловых деформаций, на основе выявления источников тепловыделения, определения характера нагрева деталей механизмов, а также оценки величины температурных деформаций станков данной группы.

Методы исследования. Результаты работы получены путем аналитических расчетов с применением, метода конечных элементов для решения нестационарных тепловых задач, методов математической статистики и методов аналитической геометрии.

Научная новизна диссертационной работы заключается в исследовании физической сущности взаимодействия узлов технологического оборудования и выявлении на этой основе связи между точностью и тепловыми деформациям

- в выявлении закономерностей формирования температурных полей станков с параллельной кинематикой;

- в оценке влияния нагрева элементов станка на точность позиционирования;

- в разработке информационной модели определения и контроля температурных деформаций станков с параллельной кинематикой.

Практическая ценность. На основе разработанной методики создан программный продукт, позволяющий оценить влияние нагрева основных узлов и деталей станков с параллельной кинематикой на выходную точность.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались автором на УТ-й научной конференции МГТУ «СТАНКИН» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН» в 2003 г. (г. Москва); на УШ-й научной конференции МГТУ «СТАНКИН» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН» в 2005 г. (г. Москва); на кафедре «АТП» ВлГУ (г. Владимир). По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 183 наименований. Содержит 121 стр. основного текста, рис.52 , табл. 6

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава диссертационной работы посвящена состоянию вопроса и постановке задач исследования.

Первые работы по тепловому моделированию в станках относятся к 50-60 гг. XX века. Основной вклад в температурные исследования станков внесли Д.Н. Решетов, Ю.Н. Соколов, A.B. Пуш, В.И. Алферов, А.П. Сегида и др. В работах данных авторов проведены исследования источников тепловыделения в станках, исследования температурных полей и деформаций основных узлов станков,, экспериментально определены коэффициенты теплоотдачи для некоторых деталей станков, коэффициенты теплопроводности стыков.

Тепловое поле и тепловые деформации исследовались для станков различных групп: токарных, фрезерных, шлифовальных, горизонтально-расточных и т.д. Анализ теплового состояния станка включает в себя:

-выявление источников тепловыделения;

-исследование влияния теплообмена на тепловое состояние станка;

—расчеты температурных полей и температурных деформаций; -оценка влияния температурных деформаций на выходную

точность станка; -разработка методов снижения тепловыделения в узлах станка Решение задач связанных с исследованием влияния тепловых процессов на точность станков, проводятся двумя методами: экспериментальным и аналитическим. С целью рационализации конструкции и сведения к минимуму влияния температурных факторов на точностные характеристики станка целесообразно моделировать температурные процессы в станке уже на стадии его проектирования. Широкие возможносги для моделирования нестационарных температурных процессов дает метод конечных элементов (МКЭ). Основные работы по тепловому состоянию станков проделаны для станков традиционной компоновки, что же касается станков с параллельной кинематикой, то работы в этой области ведутся по следующим направлениям:

- разработка элементов оборудования;

- разработка кинематических схем станков;

- разработка программного обеспечения управления данными механизмами;

- разработка методов калибровки данного оборудования;

- оценка кинематики и динамики механизмов с параллельной структуры.

Оценки точности таких механизмов посвящено недостаточное количество работ, и только некоторые авторы отмечают важность оценки теплового состояния механизмов с параллельной кинематикой. Поэтому были поставлены следующие задачи:

- выявить источники тепловыделения для группы станков с параллельной кинематикой;

- разработать математическую модель нестационарного теплообмена в станках данной группы;

- разработать конечно-элементные модели для некоторых представителей данного класса станков;

- оценить влияние теплообразования в механизмах с параллельной кинематикой на выходную точность;

- разработать информационное программное обеспечение, реализующие расчет отклонения выходной координаты с учетом температурных процессов.

Вторая глава посвящена методам определения положения выходного звена. Особенностью механизмов с параллельной структурой являются замкнутые кинематические цепи. Решение задачи о положениях состоит в определении зависимости между управляемыми и выходными координатами механизма. Математические зависимости позволяют сформировать управление исполнительными приводами для выполнения движения выходного звена механизма по заданному закону (обратная задача кинематики), а также получить закон перемещения выходного звена механизма по известным движениям исполнительных приводов (прямая задача кинематики).

Определить элементарные перемещения выходного звена манипулятора параллельной структуры с произвольным числом степеней свободы из некоторого начального положения можно с помощью матричного метода (Денавита-Хантенберга), теории винтов, векторным или геометрическим методами. Для изучения движения звеньев механизма обычно составляют кинематическую схему механизма, которая является его кинематической моделью. Для механизмов с параллельной структурой различают несколько видов кинематических схем (гексапод, трипод, дельта и др.), которые имеют несколько общих признаков:

• замкнутая кинематическая цепь;

• наличие стержневых элементов, которые работают на растяже н ие-сжатие.

За объект манипулирования принимают подвижную платформу, на которой устанавливается инструмент или деталь (рис. 1).

Для определения влияния тепловых факторов на точность позиционирования таких замкнутых стержневых механизмов, необходимо сначала определить зависимость движения выходного звена от заданного движения ведущих звеньев. В диссертационной работе прямая и обратная задачи кинематики различными методами решены для гексапода, трипода и робота-станка для чистовой обработки лопаток турбин.

Из всех методов преобразования координат, которые отличаются друг от друга правилами выбора осей локальных систем координат, для манипуляторов обычно используется метод Денавита -Хартенберга. Суть метода заключается в том, что каждое звено последовательной кинематической цепи связывают с подвижной системой координат и, используя матрицы перехода, находят связь между угловыми и линейными координатами.

Однородная матрица преобразования представляет собой матрицу размерностью 4x4, которая преобразует вектор, выраженный в однородных координатах, из одной системы отсчета в другую.

Рис. I. Механизмы с параллельной структурой (фирмы OHE Hagenbusch AG и ZEISS)

т =

Поворот

Преобразование перспективы

Сдвиг

Масштабирование

Например, для нахождения выходной координаты гексапода (рис. 2) по методу Денавита-Хантенберга необходимо произвести следующие преобразования (для любой из кинематических цепей):

1. Сдвиг по оси х на величину Ло.

2. Поворот системы координат на углы (р2 и <рх (карданный шарнир).

3. Смещение на / +А/ (штанга, переменной длины).

4. Поворот системы координат на углы (р2, (ру и <рх

(сферический шарнир).

5. Сдвиг по оси х на величину КП.

б)

а)

в)

Рис. 2. Расчетная схема гексапода (а); расчетная схема шарнира Гу-ка (б); расчетная схема сферического шарнира (в)

Следовательно, для того чтобы получить координаты центра подвижной платформы в неподвижной системе координат, необходимо решить следующее матричное уравнение:

То" =Т0А' хт£ хт£ ХТ% хТ? хТ*хТ£, (1)

где Т/ стандартные матрицы преобразования координат (матрицы поворота и сдвига).

Третья глава посвящена разработке математической модели нестационарных температурных процессов в механизмах с параллельной кинематикой и расчету температурных полей и температурных деформаций для некоторых представителей станков данной группы.

Одним из известных методов решения задачи нестационарной теплопроводности является метод конечных элементов. Нестационарное уравнение теплопроводности имеет вид:

д2Т д2Т дгТ дер

+ + + (2>

с граничным условием:

Ё£1х+КЁ£1+КЯЁ£

дх х " ду у 22 дг

К^1х+К^1у+К22^12+я + К<р-(рх) = 0(3)

Основными источниками тепла в механизмах с параллельной кинематикой служат встраиваемые двигатели, которые могут располагаться как на основании станка, так и на исполнительных звеньях, пары трения, а также окружающая среда.

Конструктивной особенностью станков с параллельной кинематикой является то, что линейные размеры исполнительных звеньев в одном направлении значительно превышают размеры в поперечном направлении. Эта особенность обуславливает существенную зависимость геометрической точности размеров звена от ее температурных деформаций.

При этом наибольшие температурные деформации происходят в направлении большего размера звена, и именно он является определяющим в процессе формирования точности механизма в целом.

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Потоки возду: от соседгего «бсруяованя

окружающая стада

Рис. 3. Схема образования температурного поля

Расчет температурных полей и температурных деформаций производился для двух представителей класса механизмов с параллельной кинематикой: гексапода и манипулятора детали станка для обработки лопаток турбин (РОСТ-ЗОО).

Теплообразование в механизмах с параллельной кинематикой скалываются из следующих составляющих:

1. Теплообразование от электрических потерь в электроприводах (теплообразование в парах трения не учитывалось):

где Рг - расходуемая мощность, кВт; Т]1 - коэффициент полезного действия; т1 и тп6щ — время использования мощности Р1 и общее время.

2. Тепловые воздействия от внешних источников теплоты: изменение температуры в цеху, нагрев солнечными лучами, потоки теплого и холодного воздуха. Количества тепла, отдаваемого поверхностью в окружающую среду, за некоторый промежуток времени определяется на основании закона Ньютона:

где а,\- коэффициент теплоотдачи; £ - площадь наружной теплоот-дающей поверхности, ¿¿-средняя температура поверхности, 1п - температура окружающей среды, ю

0 =

(4)

(5)

Результаты расчета температурных полей и температурных деформаций по методу конечных элементов показаны на рис. 4-5.

1рчи с нагрев основных элементов станка за 5 час. работы

Рис.4. Манипулятор детали робота-станка для обработки лопаток турбин и его конечно-элементная модель, графики нагрева и температурных деформаций в характерных точек станка

58825 —о— 59454 —Л— 59,31 —Ж—31440 х 63624 —О—56903

Рис. 5. Гексапод, его расчетная модель, графики изменения теплового поля станка во времени и влияния тепловых процессов на выходную координату.

В четвертой главе представлена методика расчета и компенсации температурных деформаций механизмов параллельной структуры, а также программный продукт, оценивающий с помощью данной методики погрешность позиционирования таких механизмов.

Величина влияния температурных процессов на точность позиционирования механизмов с параллельной кинематикой во многом зависит от геометрических размеров, а также от их конфигурации. На рис. 6 показаны два положения механизма с параллельной кинематикой. Влияние температурных деформаций штанг 1 и 2 в положении I будет намного больше, чем в положении П., с другой стороны влияние нагрева штанг 3 и 4 в положении II может оказать большее влияние на точность позиционирования выходного звена, чем штанг 1 и 2.

Следует также учитывать возможность возникновения угловых деформаций в крайних точках рабочей зоны.

Для решения поставленной задачи была разработана методика для расчета ошибки положения гексапода, в зависимости от температурных деформаций подвижных звеньев. Алгоритм составленный в соответствии с предлагаемой методикой представлен на рис. 8. Суть метода заключается в том, что, зная приближенные значения корней (в данном случае, координаты платформы, заложенные в программе работы станка) и температурные деформации подвижных направляющих (рассчитанные по методу конечных элементов), можно определить координаты центра платформы в любой момент времени в зависимости от изменения температуры.

Расчет по данному алгоритму можно проводить уже на стадии проектирования механизма. Для решения задачи необходимо знать закон движения платформы (форму обрабатываемой поверхности), геометрические показатели станка: Н - расстояние от основания до подвижной платформы (в исходном положении), расстояние между шарнирами на платформе, расстояние между шарнирами на основании, расстояние Ко от центра основания до центра шарнира А„ рас-

■тг

Рис. 6. Различная конфигурация механизма

стояние R„ от центра платформы до шарнира В„ углы наклона штанг в плоскостях X0Y0, Y0Z0, Z0Xo, max и min величину вылета штанг, а также max и min углы поворота в шарнирах, а также технические характеристики станка (мощность привода)

Погрешность позиционирования платформы складывается из отклонений шести пространственных координат (трех линейных [ Ах, Ay, Az ] и трех угловых [ Ар, А у/, А в ] - рис.7.)

Рис. 7. Схема расчета ошибки позиционирования

Линейные погрешности позиционирования рассчитываются по следующим формулам:

Ах = х' -х = х{1} + А//) - *(/,•);

Ау = у'-у = у(Ь + АЬ)-у(1;); (4)

Аг = г' - г - + А/, ) -

где х(1,), у(1,), г(/;) идеальные координаты центра платформы (функции от изменения длин исполнительных звеньев во времени); а х([, + А/,), у(1[ + А/,), + А/,) - действительные координаты, как функция не только от времени, но и от температуры. Угловые смещения платформы находятся, через направляющие косинусы системы координат УГГТ подвижной платформы относительно неподвижной системы координат ХУЪ.

Рис. 8. Алгоритм расчета ошибки положения механизмов с параллельной структурой с учетом температурных деформаций

Информационно-программное обеспечение, реализующее алгоритм на рис. 8, создавалось в среде Borland Delphi 8.0.

Расчет начинается с задания начальных условий, которыми в данном случае являются габаритные параметры механизма (радиус основания и подвижной платформы, а также расстояние от платформы до основания в исходном состоянии). Далее следует задать закон движения платформы (т.е. форму рабочего пространства: куб, сфера или цилиндр), а также геометрические параметры рабочей зоны (длинах ширинах высота). Для начала расчета отклонения платформы пользователь задает температуру окружающей среды, время работы станка и мощность привода (рис. 5).

щфт I "дттт f

Темиера13>ра<яфужаювд£й среды |15 Jpäi с Время работы станка (зй) ее*

Мощность, привода р.з

ДАННЫЕ СОХРАНЕНЫ

б)

В)

Рис. 9. Рабочие окна программы

Результаты расчета можно получить в графическом виде или в виде таблицы.

В работе с помощью разработанной программы был проведен расчет для нескольких станков зарубежных фирм. Результаты расчета приведены в таблице 1.

Таблица!.

Станок (название, фирма изготовитель) Габариты рабочей зоны*, мм Мощность привода, кВт Требуемая точность, мкм Погрешность от температурных деформаций, мкм

Робот MTS для транспортировки материала ЮООх ЮООх 3000 32 50 5

Фрезерный станок «Tornado 2000» фирмы «Hexel» 600x600 хбОО 20 25 20

Станок SMT «Tri-cep» ТМ805 2820х 1800х 1560 43 5 12

* габариты рабочей зоны указаны в следующем виде: ширинах длина

х высота

Необходимость учитывать влияние температурных деформаций в таких станках зависит от предназначения данного механизма. Как видно из таблицы 1, что, например, для робота МТ8, предназначенного для операций транспортировки влияние погрешностей, возникающих от тепловыделения в двигателе незначительное по сравнению с требуемой точностью, и температурной погрешностью в данном случае можно пренебречь. Что же касается двух других станков, то для обеспечения качественной обработки необходимо учитывать температурный фактор. Например, для станка фирмы «ТпсерЪ> при требуемой точности 5 мкм вследствие изменения теплового поля станка погрешность от температурных деформаций может составлять до 12 мкм, что в 2,4 раза больше требуемой точности. Достоверность полученных данных проверялась по экспериментальным исследованиям американских ученых

Станки с параллельной кинематикой - это станки работающие по заданной программе, поэтому для устранения погрешностей возникающих вследствие температурных деформаций необходимо компенсировать ошибки станка средствами системы управления..

В ходе работы было выявлено, что основное влияние на точность позиционирования оказывает незапланированное изменение длин штанг, поэтому основным методом компенсации тепловых

ошибок будет контроль за изменением длин штанг. Применение современных средств измерения дает широкие возможности для контроля температурных процессов.

Одним из методов контроля температурных деформаций может быть применение лазера. Чтобы достигнуть самой высокой точности, необходимо измерять длину штанги от центра одного сферического шарнира к центру другого. Изменение длины штанги, возникающее вследствие температурных процессов, фиксируется метрологической системой, что позволяет увеличить эффективную жесткость штанги, и улучшить ее геометрическую точность. Однако при использовании лазера необходимо учитывать возможные ошибки, такие как, например, нарушение принципа Аббе, поэтому следует тщательно подбирать схему установки лазера

Компенсировать тепловые ошибки гексаподов возможно также, контролируя нагрев основных узлов станка. Зная температуру характерных точек в каждый момент времени (используя контактные датчики температуры) и зная зависимость длины штанги от изменений температуры, можно контролировать изменение положения выходной координаты, внося своевременно корректировку в программу работы станка. Такой контроль можно осуществлять с помощью специальной системы компенсации системы (например, диагностической). Эта система корректирует сигналы, поступающие с да!чи-ков в систему ЧПУ. Величина коррекции рассчитывается указанной системой на основе данных, поступающих с датчиков температуры, установленных в различных точках станка Необходимые данные об обрабатываемой детали система коррекции получает из системы САПР.

Уменьшить влияние температурных деформаций для станков с параллельной кинематикой возможно также путем рационализации конструкции станка. Установка двигателя на основании платформы и использование охладительных систем позволит сократить влияние тепловых процессов на выходную точное! ь механизмов.

Контроль температурных деформаций позволяет сократить погрешность позиционирования станков с параллельной кинематикой до 20 мкм.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выявлено, что учет температурных процессов в станках с параллельной кинематикой, позволяет повысить точность позиционирования на 5-10 %.

2. Основными источники теплообразования в станках с параллельной кинематикой служат встраиваемые двигатели и окружающая среда, а основными источниками температурных деформаций являются подвижные линейные направляющие (штанги).

3. Рассчитывать нестационарные температурные поля в зависимости от характера работы станка следует с помощью конечно-элементных моделей для станков данной группы. Полученные зависимости изменения температурного поля во времени для гек-сапода и робота-станка для обработки лопаток турбин показывают, что за время работы станка температура основных его элементов изменяется на 15-30°С.

4. Теоретический расчет показал, что на точность механизмов с параллельной кинематикой большое влияние оказывают габаритные размеры и конфигурация механизма.

5. Расчет отклонения выходной координаты следует проводить на стадии проектирования, на основе автоматизированной системы оценки температурных деформаций, которая должна включать в себя и кинематический расчет.

6. Методика автоматизированного расчета нестационарных температурных процессов в станках с параллельной кинематикой, позволяет определить температурные смещения центра подвижной платформы, вызванные температурными деформациями подвижных направляющих, что составляет 5-20 мкм в зависимости от конфигурации и габаритных параметров механизмов.

7. Компенсировать ошибки гексаподов, вызванные изменением температурного поля и температурными деформациями, возможно, несколькими методами, предложенными в работе: контроль за изменением длин штанг с применением высокоточных измерительных средств (например, лазеров), учета температуры характерных точек станка (диагностическая система), рационализация конструкции механизма.

Печатные работы автора по диссертации:

1. Николаева Ю.И. (Бровкина Ю.И.) Влияние тепловых деформаций на точность выходной координаты пятизвенного рычажного механизма //VT-я научная конференция МГТУ «Станкин» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин»- ИММ РАН». Сборник докладов. - М.:Янус-К, Иц МГТУ «Станкин», 2003. - С. 194-196.

2. Бровкина Ю.И. Расчет нестационарных температурных полей механизмов с параллельной кинематикой с помощью метода конечных элементов //VИ-я научная конференция МГТУ «Станкин» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин»- ИММ РАН». Сборник докладов. - М.:Янус-К, ИЦ ГОУ МГТУ «Станкин», 2005. - С. 171-175.

3. Бровкина Ю.И. Оценка температурного поля робота-станка для шлифовки лопаток турбин //Информационные технологии в технических и социально-экономических системах: сб. научных трудов МГТУ «Станкин». Вып. 3, том 1./ под. ред. Ю.М. Соломенце-ва.-М.:ИЦ МГТУ «Станкин», Янус-К, 2005. - С. 152-156.

4. Бровкина Ю.И. Автоматизированный расчет отклонения положения механизмов на основе платформы Стюарта с учетом температурного фактора //Информационные технологии в технических и социально-экономических системах: сб. научных трудов МГТУ «Станкин». Вып. 3, том 1./ под. ред. Ю.М. Соломенцева.-М.:ИЦ МГТУ «Станкин», Янус-К, 2005. - С. 165-168.

г

(

í j

?

\

i *

I !

!

i ¡

i ¡

i

i (

i

I

i

i i t

t

b

i

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бровкина Юлия Игоревна

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ТОЧНОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СТАНКОВ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КИНЕМАТИКОЙ

Лицензия на издательскую деятельность ЛР№01741 от 11.05.2000 Подписано в печать 21.12.2005 Формат 60x90 1/16 Уч. изд. л. 1,25 Тираж 100 экз. Заказ № 232

Отпечатано в Издательском центре МГТУ «СТАНКИН» 127994, Москва, Вадковский пер., д. 1

jbooea

439 - 1 91

/Г

ВВЕДЕНИЕ.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Исследования в области тепловыделения в станках.

1.1.1. Экспериментальные исследования температурных полей и температурных деформаций станков.

1.1.2. Аналитические методы исследования теплового состояния станков.

1.1.3. Источники тепловыделения в станках и методы компенсации тепловых деформаций.

1.2. Механизмы с параллельной структурой.

1.3. Постановка задачи.

II. КИНЕМАТИКА МНОГОПОДВИЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ.

2.1. Решение прямой задачи кинематики матричным методом.

2.1.1. Решение прямой задачи кинематики для робота-станка для обработки лопаток турбин матричным методом.

2.1.2. Решение прямой задачи кинематики геометрическим методом для оборудования типа «трипод».

2.2. Кинематический анализ манипуляторов параллельной структуры методом на основе теории винтов.

2.3. Обратная задача кинематики.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

III. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ В УЗЛАХ СТАНКОВ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КИНЕМАТИКОЙ.

3.1. Общие положения расчета нестационарных температурных полей и температурных деформаций.

3.2. Оценка теплового поля и температурных деформаций механизма с параллельной кинематикой типа «гексапод».

3.3. Оценка теплового поля и температурных деформаций роботастанка для обработки лопаток турбин.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

IV. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ ОТКЛОНЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ МЕХАНИЗМОВ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КИНЕМАТИКОЙ С УЧЕТОМ ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРА.

4.1. Расчет траектории движения платформы.

4.2. Расчет управляемых координат платформы.

4.3. Расчет деформаций стержневых составляющих механизмов с параллельной кинематикой.

4.4. Расчет новых координат подвижной платформы.

4.5. Примеры расчета ошибки позиционирования для некоторых станков с параллельной кинематикой.

4.5.1. Робот MTS: 3-х подвижная система транспортировки материала.

4.5.2. Фрезерный станок «Tornado 2000» фирмы Hexel.

4.5.3. SMTTricept ТМ805.

4.6. Методы компенсации тепловых деформаций станков с параллельной кинематикой.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Современное станкостроение имеет тенденцию перехода на более облегченные конструкции исполнительных механизмов и более широкое применение вычислительной техники. Современная вычислительная техника позволяет одновременно управлять технологическим процессом, сложным исполнительным механизмом, обрабатывать информацию и оптимизировать работу в целом всей технологической системы «исполнительный механизм -технологический механизм - система управления».

В настоящее время в мире ведутся работы по созданию новых видов станочного и измерительного оборудования облеченной конструкции (станки АО «Лапик» (Саратов), DYNA-M фирма WSM (г. Ache)), опытный станок новосибирского электротехнического института, параллельный манипулятор для поворотного захватного устройства робота.

Подвижные стержневые механизмы позволяют создавать облегченные технологические машины для операций, выполняемых в настоящее время только вручную: финишная обработка турбинных лопаток, медицинских протезов, художественных изделий сложной конфигурации. Данные механизмы позволяют создавать облегченное переносное технологическое оборудование для обработки крупногабаритных изделий.

Актуальность темы. Развитие техники связанно с непрерывным повышением требований к точности машин, включая ее сохранение под нагрузкой и во времени. Постоянный поиск принципиально новых решений привел к появлению механизмов с параллельной кинематикой. Для дальнейшего развития механизмов с параллельной кинематикой, расширения и углубления областей их применения необходимо повышать точность станков данной группы. Точность позиционирования таких механизмов зависит от механических настроек станка, программного обеспечения и от температурного фактора. Изменение теплового режима станка влечет за собой пространственные изменения положения узлов и деталей станков, нарушая тем самым первоначальную настройку станка. Температурные деформации носят нестационарный характер и в процессе работы станка изменяются как по величине, так и по направлению, обуславливая постоянное воздействие на формирование показателей качества обрабатываемых поверхностей.

Особенностью технологических машин нового поколения, построенных на основе механизмов относительного манипулирования, является:

- применение подвижных стержневых механизмов, соединяющих функции переноса заготовки и изделия с функциями их обработки;

- повышение мобильности исполнительных механизмов, благодаря новой приводной технике;

- использование нетрадиционных для станков и роботов информационно-измерительных систем;

- использование цифровых датчиков, в основе которых лежит оптическая линейка.

Быстродействующая вычислительная техника совместно с датчиками контроля позволяет компенсировать "недостатки" подвижных стержневых механизмов и оптимизировать технологическую систему в целом.

Механизмы, созданные на базе рычажных механизмов, работают по заданной программе. Для точного воспроизведения законов движения исполнительным звеном рычажного механизма необходимо точное выполнение законов изменения обобщенных координат механизма, и точное знание длин звеньев рычажного механизма.

Целью работы является повышение точности позиционирования станков с параллельной кинематикой, за счет выявления источников тепловыделения, определения характера нагрева деталей механизмов, а также оценки величины температурных деформаций станков данной группы.

Невозможно обеспечить качественное управление системой, если ее математическая модель не известна с достаточной точностью.

Методы исследования. Результаты работы получены путем аналитических расчетов с применением теории робототехники, метода конечных элементов для решения нестационарных тепловых задач, законов математической статистики и методов аналитической геометрии.

Результаты, получаемые с помощью моделей, являются важнейшим (а в ряде случаев и единственным) источником информации, который исследователь использует:

• в процессе проектирования принципиально новых машин, комплексов, технологий;

• в процессе оценки качества и эффективной работы созданных машин и технологических процессов;

• при разработке и создании эффективных систем управления, как автоматических, в работе которых человек не принимает участия, так и в автоматизированных, где человек является одной из подсистем, непосредственно участвующей в работе всей системы;

• при разработке, создании и эксплуатации систем управления движущимися объектами;

• при определении оптимальных законов управления разрабатываемыми и функционирующими объектами и технологическими процессами;

• при организации процедур диагностики текущего состояния работающих объектов и комплексов;

• при решении задач адаптивного регулирования по отношению к внешним и внутренним возмущениям и т.п.

Для построения математической модели могут быть использованы как теоретические, так и экспериментальные методы.

Любая модель представляет изучаемый объект лишь в некоторых его свойствах, при этом изучение отдельных свойств моделируемой системы осуществляется ценой отказа от исследования других ее свойств.

Достоверность знания, полученного с помощью моделирования, тем выше, чем полней аналогия прототипа и модели, поэтому возможности методов моделирования необходимо рассматривать в связи с тем, какой критерий подобия использовался при создании модели (аналогия результата, поведения, структуры) и каким образом она получена.

Научная новизна диссертационной работы заключается:

- в выявлении закономерностей формирования температурных полей станков с параллельной кинематикой;

- в оценки влияния нагрева элементов станка на точность позиционирования;

- в разработке методики определения и контроля температурных деформаций станков с параллельной кинематикой.

Практическая ценность. На основе разработанной методики создан программный продукт, позволяющий оценить влияние нагрева основных узлов и деталей станков с параллельной кинематикой на выходную точность.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались автором на VI-й научной конференции МГТУ «СТАНКИН» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН» в 2003 г. (г. Москва), на VIII-й научной конференции МГТУ «СТАНКИН» и «Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ «Станкин» - ИММ РАН» в 2005 г. (г. Москва), на кафедре АТП Владимирского государственного университета (2004 г.).

По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Автор выражает глубокую благодарность к.т.н., доценту А.К. Алешину (ИМАШ РАН) за практические советы и консультации по целому ряду вопросов.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Развитие техники связанно с непрерывным повышением требований к точности машин, включая ее сохранение под нагрузкой и во времени. Постоянный поиск принципиально новых решений привел к появлению механизмов с параллельной кинематикой. Уже почти 10 лет станки с параллельной кинематикой привлекают внимание ученых и специалистов и являются не только темами многочисленных исследований в различных научных центрах и институтах, но и постепенно находят практические применение на заводах различных отраслей. Для дальнейшего развития параллельных структур, расширения и углубления областей их применения необходимо четко определить требования, предъявляемые к этому оборудованию заказчиками в зависимости от его назначения. Эти требования сформулированы в работе В.А. Потапова [101] и представлены в таблице:

Таблица 1.1

Параметры станков с параллельной кинематикой Требования заказчиков Способы реализации этих требований

Экономическая эффективность Приемлемая стоимость эксплуатации Расширение диапазона применения

Достаточно длительный жизненный цикл изделия Снижение вибраций, являющихся основной причиной эксплуатационных сбоев

Низкие инвестиционные расходы Компромисс между жесткостью станка и стоимостью его компонентов

Простота эксплуатации Упрощение замены компонентов или отсутствие необходимости их замены в течение всего срока службы станка

Условия обработки Соблюдение эргономических требований Снижение вибрационной нагрузки на панель управления

Легкость обслуживания Компромисс между жесткостью станка и удобством доступа к заготовке

Технические характеристики Высокая жесткость и виброустойчивость Оптимизация отдельных компонентов или всей системы

Интеграция в существующее оборудование Компромисс между жесткостью станка и величиной рабочей зоны или доступностью к ней

Термостабильность Новые принципы построения конструкции и/или системы управления

Функциональные характеристики Высокая эффективность съема металла, повышенная мощность и скорость резания Надежная обратная связь обладающих хорошей динамикой кинематических характеристик с динамикой станка в целом

Высокая точность Оптимизация компонентов

Вспомогательные характеристики Простота настройки и смены заготовки и/или инструмента Компромисс между жесткостью станка и доступом к заготовке

Надежность конструкции Компромисс между жесткостью станка и конструктивными параметрами станка

Высокая степень соответствия стандартам и инструкциям Определение прочности детали и шумовых характеристик станка

Нестандартные условия работы Простой и надежный аварийный режим Назначение допусков на погрешности при нарушении условий работы отдельных систем

Легко заметить, ч;го' требования, предъявляемые к станкам с параллельной кинематикой, схожи с требованиями, предъявляемыми к станкам с традиционной компоновкой. Одним из важных требований является контроль над тепловыми процессами, происходящими в станках. Проблеме температурных процессов в станках традиционной компоновки посвящено достаточно большое число работ, что нельзя сказать о группе станков с параллельной кинематикой. Первые исследования тепловых процессов в станках, проводимые под руководством Д.Н. Решетова, относятся к концу 40-х началу 50-х годов XX века. По мере возрастания потребности машиностроения в высокоточном и высокоскоростном оборудовании возрастало и количество работ, посвященных расчету и исследованию тепловых процессов. Можно выделить следующие основные направления исследования теплового состояния станков:

- выявление основных источников тепловыделения;

- исследование влияния теплообмена на тепловое состояние станка;

- исследование и расчеты температурных полей (стационарных и нестационарных) и температурных деформаций в станках;

- разработка методов снижения тепловыделения в узлах станка, снижения температурных деформаций;

- исследования влияния температурных деформаций на выходные характеристики станка.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Выявлено, что учет температурных процессов в станках с параллельной кинематикой, позволяет повысить точность позиционирования характеристической точки схвата на 5-10 %.

2. Основными источники теплообразования в станках с параллельной кинематикой служат встраиваемые двигатели, пары трения и окружающая среда, а основными источниками температурных деформаций являются подвижные линейные направляющие (штанги).

3. Рассчитывать нестационарные температурные поля в зависимости от характера работы станка следует с помощью конечно-элементных моделей для станков данной группы. Полученные зависимости изменения температурного поля во времени для гексапода и робота-станка для обработки лопаток турбин показывают, что за время работы станка температура основных его элементов изменяется на 15-30°С.

4. Теоретический расчет показал, что на точность механизмов с параллельной кинематикой большое влияние оказывают габаритные размеры и конфигурация механизма, поэтому при проектировании станков с параллельной кинематикой предназначенных для прецизионной обработки необходимо учитывать этот фактор и по возможности избегать положений, в которых ошибка положения может быть достаточно большой.

5. Расчет отклонения выходной координаты следует проводить на стадии проектирования, автоматизированная оценка температурных деформаций должна включать в себя кинематический расчет. Выбор метода, с помощью которого производится кинематический расчет, зависит от исходных данных.

Методика автоматизированного расчета нестационарных температурных процессов в станках с параллельной кинематикой, позволяет определить температурные смещения центра подвижной платформы, вызванные температурными деформациями подвижных направляющих, что составляет 5-20 мкм в зависимости от конфигурации и габаритных параметров механизмов.

Компенсировать ошибки гексаподов, вызванные изменением температурного поля и температурными деформациями, возможно: с помощью высокоточного измерительного оборудования (например, лазеров), контролируя изменения линейного размера подвижных направляющих в процессе работы станков; контролируя изменение температуры в характерных точках станка (например, с помощью диагностической системы); модернизируя конструкцию станков с параллельной кинематикой (дополняя конструкцию специальными охладительными системами или устанавливая двигатели на основании платформы)

1. Авалиани Д.М. Графические методы анализа и синтеза пространственных многозвенных механизмов. // Автореферат . к.т.н. Тбилиси, 1988.

2. Алферов В.И. Теплостойкость металлорежущих станков. // СТИН, №7, 2004, С. 16-19.

3. Альван Х.М., Слоущ А.В. Об управлении движением пространственной платформы с несколькими степенями подвижности. // Теория механизмов и машин, №1, 2003 , С. 63-69.

4. Адрианова И.А., Шахновский Е.С. Влияние тепловых деформаций на положение шлифовальных кругов круглошлифовальных станков. // Станки и инструменты. 1982, № 9, С. 6-7.

5. Артоболевский И.И. Геометрические методы определения скоростей и ускорений пространственных механизмов. М.: Машиностроение, 1935 -204 с.

6. Артоболевский И.И. О структуре пространственных механизмов. // Труды военно-воздушной академии РККА им. Жуковского, сб. 10, 1934.-С. 98-112.

7. Артоболевский И.И. О шестизвенных пространственных механизмах. // Труды военно-воздушной академии РККА им. Жуковского, сб. 10, 1934. С. 110-152.

8. Артоболевский И.И. Об ускорениях пространственных механизмов. // Труды московского химико-технического института им. Менделеева. 1932, вып. 1, С. 1-10.

9. Артоболевский И.И. Синтез и кинематическое исследование сферических механизмов. // Труды института сельхозмашиностроения им. Калинина, сб. 1, 1933. С. 106-119.

10. Ахмедов Д.Ш. Методы и алгоритмы автоматизированного анализа структуры, кинематики, статики и синтез механизмов высоких классов. // Автореферат . к.т.н., Алма-Ата, 1993.

11. Баранов Г.Г. Кинематика пространственных механизмов. // Труды военно-воздушной академии РККА им. Жуковского, сб. 18, 1937. -С. 85-101

12. Бармин Ю.И. Кинематические особенности пространственных механизмов. // Труды московского института железнодорожного транспорта, вып. 150, 1962. С. 45-66

13. Бежанов К.А., Галахов М.А., Райнов А.С. Влияние температурных деформаций на осевой натяг в шарикоподшипниковом узле // Вестник машиностроения, №10, 1983 С. 12-14.

14. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. // Учебное пособие для ВУЗов в 2-х кн., Высшая школа, 1982, т.1 327 е., т.2-304 с.

15. Богусанов К.А., Галахов М.М. Влияние температурных деформаций на осевой натяг в шарикоподшипниковом узле. // Вестник машиностроения, № 10, 1973 С. 12-14.

16. Боровицкий С.В., Гусарова Е.В. Теория деформаций. С-Пб. 1999. -98 с.

17. Бреев Б.Т. Тепловые деформации в станках и методы борьбы с ними. //СТИН. 1965, №3, С. 14-15.

18. Бруевич Н.Г. Точность механизмов. М.: ОГИЗ, 1946 , 332 с.

19. Бруевич Н.Г., Мардер Б.О. Кинетостатика пространственных механизмов. М.: Наука, 1981 , 101 с.

20. Бурцев В.М. Исследование тепловых деформаций токарных станков с ЧПУ. // Известия ВУЗов машиностроения. 1972, № 5, С.148-153.

21. Бушуев В.В., Подзоров П.В. Особенности проектированияоборудования с параллельной кинематикой // СТИН. №5, 2004 , С. 37.

22. Бушуев В.В., Подзоров П.В. Особенности проектирования оборудования с параллельной кинематикой // СТИН. №4, 2004 , С. 310.

23. Бычварова К.Г. Температурная нестабильность привода подач многооперационных станков в условиях ГАП. // Автореферат . к.т.н., М., 1986

24. Верховский А.В. Четырехзвенный пространственный механизм с цилиндрическими шарнирами, оси которых не параллельны не пересекаются в одной точке и его исследование. // Известия Томского технологического института, т. 46, вып. 2. 1925.

25. Вектерис В.Ю. Стабилизация температурного поля круглошлифовальных станков. // СТИН, №7, 1986 , С. 16-17.

26. Воробьев Е.И. Матричный метод определения точностных характеристик механизмов роботов и манипуляторов. // Сборник научно-методических статей по теории механизмов и машин, вып. 8, 1979 , С. 45-48.

27. Воронцов А.П., Мурзаков Х.Е. Влияние тепловых деформаций на технологическую надежность токарно-револьверных станков. // СТИН, № 10, 1982, С. 5.

28. Гаврилов В.А., Спиридонов Д.А., Кольцов А.Г. Исследование рабочей зоны и жесткости механизмов с параллельной кинематикой // СТИН, №2, 2004. С. 24-26.

29. Галиев Т.Т. Выбор и оценка метода расчета технических статически неопределимых систем при изгибе. // Автореферат . к.т.н., Ташкент, 1993 г.

30. Геращенко О.А., Федоров В.Г. Тепловые и температурныеизмерения. Киев. 1965. - 95 с.

31. Гиловой Л.Я. Влияние стыков на тепловое состояние станка // Автореферат . к.т.н., М.-1998 -141 с.

32. Гиловой Л.Я., Молодцов В.В. Моделирование стыков в металлорежущих станках. // СТИН, №5, 2004 , С. 8-11.

33. Гиловой Л.Я., Молодцов В.В. Влияние тонких теплоизолирующих прокладок и стыков на температурное поле станка. // СТИН, №4, 2004, С. 15-18.

34. Глазунов В.А. Кинематический анализ манипуляторов параллельной структуры с учетом особых положений. // Механика твердого тела, №4, 1991, С. 54-61.

35. Глазунов В.А., Колискор A.M., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. М.: Наука. 1991.- 280 с.

36. Дементберг Ф.М. Пространственные механизмы. М.: Наука, 1983. -356 с.

37. Дементберг Ф.М. Теория пространственных шарнирных механизмов. М.: Наука. 1982. 655 с.

38. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. -М., 1996.-664 с.

39. Деформирование и разрушение твердых тел. Под ред. С.А. Шестерикова. М.: Изд-во МГУ, 1992.- 120 с.

40. Дрозд М.С. Инженерные расчеты упругопластичной контактной деформации. М.: Машиностроение, 1986. - 205 с.

41. Дятлов А.В. Внутренние напряжения в металлоконструкциях. М.: Машиностроение, 1935. - 112 с.

42. Егоров В.И. Закономерности деформирования и разрушения материалов в различных структурных состояниях при малоцикловом термомеханическом нагружении. // Автореферат . д.т.н. 01.04.07.1. МИФИ. 1992.

43. Ефимов Н.В. Краткий курс аналитической геометрии: Уч. пособие. -М.: Физматлит, 2004. 240 с.

44. Жорник А.И. Развитие дефектов в деформированных твердых телах при механических и тепловых воздействиях. // Автореферат . д.т.н. М., 2000.

45. Зак П.С., Уздин А.Е. К расчету деформаций коробчатых корпусных деталей. // Вестник машиностроения. 1987, № 11, С. 31.

46. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. Пер с англ. М.: Мир, 1975.-544 с.

47. Зурабишвили JI.A. Анализ и синтез параллельных и пятизвенных пространственных механизмов. // Автореферат . к.т.н. Тбилиси, 1982.

48. Исханов Г.В. Система математического обеспечения прочностных расчетов пространственных конструкций. // Проблемы прочности. 1978, № п5 с. 59-61.

49. Колискор А.Ш. Разработка и исследование промышленных роботов на основе 1-координат. // СТИН, №12, 1982 , С. 21-24

50. Колискор А.Ш., Правоторова Е.А. Исследование точности движения схвата промышленного робота в пространстве. // Машиноведение, №1, 1989 , С. 56-63.

51. Кондратьев Г.М. Исследования в области тепловых измерений и приборов. // JI. 1959, вып.37.

52. Кондратьев Г.М. Тепловые измерения (учебное пособие). // Машгиз (ленингр. отд.). 1957.

53. Косов М.Г., Кутин А.А., Саакян Р.В., Червяков JI.M. Моделирование точности при проектировании технологических машин. Учебное пособие. -М.: МГТУ «СТАНКИН», 1997 -104 с.

54. Крылов А.Н. О некоторых дифференциальных уравнениях математической физики имеющих приложение в технических вопросах. JL: Издательство академии наук СССР, 1933 - 472 с.

55. Кулаков Ф.М. Моделирование на ЭВМ систем твердых механизмов и приложение к роботам-манипуляторам. Метод и примеры. // Ленинград. 1986.

56. Кузнецов А.П. Исследование и расчет влияния теплового режима станков с ЧПУ на их параметрическую надежность. // Автореферат . к.т.н., М., 1981

57. Лебедев И. Тепловые напряжения в теории упругости. // Прикладная математика и механика, т. 3, вып. 1. 1936.

58. Лебедев П.А. Кинематика пространственных механизмов. // Машиностроение (ленингр. отд.). 1966.

59. Лебедев П.А. Новые методы анализа и синтеза плоских пространственных механизмов. // Автореферат . диссертации на соискание ученой степени д.т.н. 1967.

60. Левина З.М. Расчет жесткости современных шпиндельных подшипников. // СТИН, №10, 1982 , С. 1-3.

61. Левина З.М., Зверев И.А., Самохвалов Е.И. Автоматизированные расчеты шпиндельных узлов // СТИН. 1984, № 2, С. 11-15.

62. Левина З.М., Зверев И.А., Горелик И.Г., Сегида А.П. Расчетный анализ деформационных, динамических и температурных характеристик шпиндельных узлов при проектировании. М.: ЭНИМС, 1989 ,63 с.

63. Лизогуб В.А. Влияние параметров шпиндельного узла станка на точность обработки деталей. // СТИН, №3, 2003 , С. 16-26.

64. Лизогуб В.А. Конструирование и расчет шпиндельных узлов на опорах качения. // СТИН, №5, 1980 , С. 18-20.

65. Лизогуб В.А., Силаев С.И. Автоматизация выбора основных конструктивных параметров шпиндельных узлов металлорежущих станков. // СТИН, №1, 1982 , С. 18-20.

66. Литвак В.И. Адаптивные системы управления прочностными и ресурсными испытаниями конструкций. // Вестник машиностроения. 1986, № 10, С. 9.

67. Лурье М.З. Высокопроизводительное шлифование. // М.: Машиностроение. 1976.

68. Лыков А.В. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. //М.: Энергия. 1973.

69. Макимович Г.В. Исследование деформированной и несущей способности кусочно-неоднородных тел вращения при циклическом температурном воздействии. // Автореферат . диссертации на соискание ученой степени к.т.н. 1982.

70. Малкин Н., Андерсон Г. Тепловые аспекты шлифования. // М.: Мир. 1973, С. 84-91.

71. Малышенко A.M. Формализованное описание структур и параметров кинематических цепей манипуляторов. // Машиноведение, №4, 1989 , С. 61-67

72. Маркочев В.М. Современные методы измерения деформаций и напряжений. Учебное пособие. //М.: Машиностроение. 1990.

73. Марцинкявичюс А.-Г. Ю. Снижение тепловых деформаций круглошлифовального станка. // СТИН, №5, 1991 , С. 7-10.

74. Михеев Основы теплопередачи

75. Мишулин С. Графоаналитическое исследование пространственных четырехзвенных двухкритериальных механизмов с вращательными парами. // Автореферат . диссертации на соискание ученой степени к.т.н. Ленинград. 1970.

76. Мудров П.Г. Пространственные механизмы с вращающимися парами. // Изд-во . 1976. 264 с.

77. Муромцев А.Н., Синельник А.К. Сложные сопротивления стержней. Расчет простейших статически неопределимых систем. Куйбышев. 1980, 59 с.

78. Мяченков В.М. Деформированное состояние пространственных пластинчато-стержневых систем. // М.: Станкин. 1982.

79. Надежность и прочность машиностроительных конструкций. Сборник научных трудов. // Куйбышев. 1988.

80. Никитина И.П. Повышение точности двухсторонних торцешлифовальных станков за счет улучшения температурных характеристик. Диссертация к.т.н. // М.: Станкин, 1992. 154 с.

81. Обрабатывающее оборудование нового поколения. Концепция проектирования / В.Л. Афонин, А.Ф. Крайнев, В.Е. Ковалев и др.; Под ред. В.Л. Афонина. М.: Машиностроение, 2001.-256 с.

82. Овчиров В.Д. Автоматизированный синтез пространственных механизмов (АСПРОМ). // Улан-Удэ. 1988.

83. Одинец А.А., Одинец А.В. Кручение и изгиб тонкостенных стержней. // Киев. 1983, 124 с.

84. Панов Н.Н., Равво Ж., Глухенький А.И. Методы повышения точности металлорежущих станков путем снижения их температурных деформаций. //Мех. 68. Куйбышев. 1969, С.299-310.

85. Парфенов И.В., Поляков А.Н. Расчет температур элементов опор качения. // Известия ВУЗов машиностроения. 1988, № 4.

86. Парфенов И.В., Поляков А.Н. Актуальность тепловых проблем и состояние теплового моделирования в металлорежущих станках.// Вестник ОГУ №3, 2001, С. 96-100.

87. Пивовар Л.Е. Влияние тепловых деформаций на точность токарныхмногошпиндельных автоматов. // Известия ВУЗов машиностроения. 1982, №4, С.147-151.

88. Пивовар J1.E. Повышения точности обработки на токарных многошпиндельных автоматах. // СТИН, № 9, 1986 , С. 23-24.

89. Пивовар JI.E., Киловатый Б.Я. Влияние тепловых деформаций на роботоспособность токарных многошпиндельных автоматов. // СТИН, №6, 1990, С. 12-14

90. Пинский М.Г. Методическая разработка по изучению темы «Определение перемещений в упругих системах и расчет статически неопределимых систем». // Киев. 1985.

91. Подгорный А.Н. и др. Метод конечных элементов в контактных задачах термоупругости и термопластичности. // Харьков. 1982.

92. Подзоров П.В. Синтез технологического оборудования на основе механизмов параллельной кинематики.// Автореферат . к.т.н., М., 2003

93. Поляков А.Н. Оптимизация термодинамической системы станка. // СТИН, № 12, 2003, С. 16-21.

94. Поляков А.Н. Идентификация тепловой модели станка. // СТИН, №4, 2003 , С. 3-8.

95. Поляков А.Н. Использование призматических конечных элементов в тепловом моделировании станков. // Вестник ОГУ, №1, 2001 , С. 97103.

96. Поляков А.Н. Назначение критериальных ограничений тепловой модели станка при идентификации его термоидентификационной системы. // Технология машиностроения, №5, 2004 , С. 28-32

97. Поляков А.Н., Дьяконов П.И. Прогнозирование теплоустойчивости станков с помощью нейросетевого подхода. // Технология машиностроения, №6, 2003 , С. 29-33.

98. Поляков А.Н., Кравцов А.Г. Анализ достоверности определения тепловой проводимости стыков при идентификации термодинамических систем станков. // Технология машиностроения, №3,2004, С. 14-19.

99. Померанцев А.А. Термическое напряжение в телах вращения. // Труды 2-го всесоюзного математического съезда, С. 341 345.

100. Попов Ф.З. Определение характера изменения температуры при шлифовании спектрофотометрическим методом с целью устранения температурных дефектов. // Автореферат . к.т.н., М., 1989

101. Потапов А.В. Станки с параллельной кинематикой это другие станки // СТИН, №3, 2003, С. 6-8.

102. Проников А.С. Оценка качества металлорежущих станков по выходных параметрам точности. // СТИН, №6, 1980 , ст. 6-9.

103. Пуш А.В. Прогнозирование параметрической надежности шпиндельных узлов с учетом тепловых деформаций. // Известия ВУЗов машиностроения. 1985, № 5.

104. Пуш А.В. Прогнозирование тепловых смещений шпиндельных узлов. // СТИН, №5, 1985 , С. 15-19.

105. Пуш А.В., Зверев И.А. Шпиндельные узлы. Проектирование и исследование.: Монография. М.: Издательство «Станкин», 2000 -197с.

106. Рейдман Л.Г Расчет температурных полей шпиндельных узловметаллорежущих станков. // СТИН, №4, 1977 , С. 12-14.

107. Решетов Д.Н. Детали и механизмы металлорежущих станков. // М.: Машиностроение. 1972, т. 2, 520 с.

108. Решетов Д.Н. Расчет валов с учетом упругого взаимодействия их с опорами. // ЭНИМС.;

109. Решетов Д.Н. Самоустанавливающиеся механизмы.: Справочник. -М.: Машиностроение, 1979, 334 с.

110. Решетов Д.Н., Левина З.М. Контактная жесткость машин. // М.: Машиностроение. 1971.

111. Решетов Д.Н., Портман В.Т. Точность металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, 1986 336 с.

112. Родионов О.Е. Разработка и исследование системы автоматической стабилизации температуры шпиндельных узлов КРС с целью повышения их частоты вращения.// Автореферат . к.т.н., Саратов, 1983

113. Рычажные механизмы и манипуляторные устройства. // Сборник и статьи. Алма-Ата. 1990.

114. Савченко В.Г. Применение метода конечных элементов к решению неосесимметричной задачи теплопроводности // Тепловые напряжения в элементах конструкций, №20, 1980 , С. 33-38.

115. Савченко В.Г., Пискун В.В., Бабешко М.Е., Прохоренко Н.В. Численный метод решения осесимметричных задач теплопроводности и термопластичности для тел вращения. // Тепловые напряжения в элементах конструкций, №19, 1980 , С. 3843.

116. Сайманин А.С. Совершенствование несущих систем токарных полуавтоматов с ЧПУ на основе обобщенной конечноэлементной математической модели. Диссертация к.т.н. // М.: Станкин. 1986.190 с.

117. Самохвалов Е.И. Повышение быстроходности шпиндельных узлов на основе автоматизированных расчетов по температурному критерию. // Автореферат . к.т.н., М., 1986

118. Самохвалов Е.И, Левина 3. М. Температурный анализ шпиндельных узлов токарных станков средних размеров. // СТИН, № 11, 1985 , С. 17-19.

119. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.:. «МИР», 1979.-390 с.

120. Сегида А.П. Применение метода конечных элементов для расчета температурных полей и деформаций металлорежущих станков и автоматизированных линий. // М. 1983, с.

121. Сегида А.П. Расчет и исследование температурных деформаций металлорежущих станков. Диссертация ic.t.h.//M.: ЭНИМС. 1998, 196 с.

122. Сегида А.П. Расчет стационарных температурных полей металлорежущих станков. //Вестник машиностроения. 1962, № 9, С. 37-41.

123. Сегида А.П. Расчет температурных полей и тепловых деформаций шпиндельных узлов и коробок. // СТИН, №2, 1984 , С. 23-25

124. Смоленцев А.Н. Выбор конфигурации механизмов относительного манипулирования с избыточными степенями подвижности. // Автореферат . к.т.н., М.: ИНМАШ РАН, 2000.

125. Соколов Ю.Н. Измерение температур и температурных деформаций в станках. Испытания и исследования металлорежущих станков. Сборник научных трудов. // М.: ЦБТИ ЭНИМС. 1958, 240 с.

126. Соколов Ю.Н. Расчет температурных полей и температурных деформаций металлорежущих станков. М.: ЦБТИ, 1958 -83 с.

127. Соколов Ю.Н. Тепловые деформации металлорежущих станков. // СТИН, №10, 2003, С. 18-20.

128. Соколов Ю.Н. Температурные расчеты в станкостроении. М.: НТО Машпром, 1965. -19 с. , .

129. Стародубов B.C., Кузнецов А.П. Влияние тепловых деформаций станков с ЧПУ на точность обработки. // М.: Машиностроение. 1979, №3, С. 19-21.

130. Степанов П.Б. Основы автоматизированного расчета деталей машин методом конечных элементов. // Учебное пособие. Караганда. 1988.

131. Стрижаго В. Экспериментальные методы в механике деформируемого твердого тела. Киев. 1983.

132. Сухарев И.П. Экспериментальные методы исследования деформаций и прочности. М.: Машиностроение. 1987. - 95 с.

133. Теория тепломассообмена. Под ред. Леонтьева А.И., М.: Наука, 1979.-468 с.

134. Тепловые и технологические процессы (тезисы доклада). // Владивосток. 1977.

135. Титов А.С., Шатохин С.Н., Шатохина Л.П. Анализ тепловых деформаций в токарно-карусельных станках с гидростатическими направляющими планшайбы. // СТИН, № 7, 2004 , С. 13-16.

136. Точность механической обработки и пути ее повышения. Под ред А.П. Соколовского. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы., 1951 - 487 с.

137. Уколов М.С. Комплексная оценка точности станков с ЧПУ на стадии проектирования и эксплуатации. // СТИН, №9, 1982 , ст. 4-6.

138. Файнгауз В.М. Исследование тепловых деформаций горизонтальных расточных станков. // СТиН. 1980, № 4, С. 7-9.

139. Файнгауз В.М., Болотников М.А., Матвеева В.Л. Исследованиетепловых деформаций горизонтально-расточных станков. // СТИН, №4„ 1980 , С.7-9.

140. Фризендорф Г. Приложение термодинамики к теории упругости. // Сборник Института инженерных путей сообщений. 1933, С. 344 -362.

141. Фризендорф Г. Приложение термодинамики к теории упругости. // Сборник Института инженерных путей сообщений. 1933, С. 344 -362.

142. Фу К., Гонсенес Р., Ли К. Робототехника: Пер. с англ. М.: Мир, 1989.-624 с.

143. Хольшев И.Г. Проектирование структуры станков типа гексапод.// Автореферат . к.т.н., М., 2001

144. Цонадзе М.Л. Исследование и проектирование пятизвенных пространственных механизмов с двумя степенями свободы. // Автореферат . к.т.н., Тбилиси, 1986.

145. Чайнов Н.Д., Заренбин В.Г., Иващенко Н.А. Тепломеханическая напряженность деталей двигателей. М.: Машиноведение, 1977. -152 с.

146. Шаталова М.М. Разработка автоматизированного расчета нестационарных температурных процессов и снижение температурных деформаций в токарных станках средних размеров.// Автореферат . к.т.н., М., 1990.

147. Шаталова М.М. Разработка автоматизированного расчета нестационарных температурных процессов и снижение температурных деформаций в токарных станках средних размеров.// Диссертация к.т.н., М., 1990.

148. Шаталова М.М. Экспериментальное исследование температурных полей и температурных деформаций токарных станков. // Отчет

149. ЭНИМС № ГР 01.86.0130637. М.: ЭНИМС, 1986 103 с.

150. Юрин В.Н. Автоматизированный выбор способа управления тепловыми деформациями станков. // СТИН, №11, 1990 , С. 7-9.

151. Яковлев К.П. Математическая обработка результатов измерения. -М.: Государственное издание технико-теоретической литературы, 1953 383 с.

152. Якупов Р.Г. Термоупругие напряжения в соединениях и элементах конструкций. М.: машиностроение, 1998. 204 с.

153. Baigunchekov Z., Nassiri N. Kinematics of the Parallel Manipulators with Functionally Independent Drives // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

154. Brauning М., Zangs L. Berechnung der instationaren Temperaturverteilung an Werkzeugmashinen // VDI-Z. 1973, № 11, p. 923-929.

155. Cata Т. Анализ тепловой деформации металлорежущих станков с помощью метода конечных элементов. // М.: ВУП. 1975, 13 с.

156. Camera A., Tavazeto М., Militano I. Analysis of the thermal behaviour of a machine tool table unsing the finite element method // CIRP Ann., -1976.-25., l.-P. 298-300

157. Daffy J., Rooney J. A Foundation for a Unified Theory of Analysis of Spatial Mechanisms // ASME, 1974. pp. 7-13

158. Emel'yanov L.G., Kuznezov V.U. Contact Problem for Thin-Walled Shell // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

159. Gao X. Method to Identify the Installation Stiffness of Mashines and Its Aplication on a Printing Unit // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

160. Gergoff Н. Thermisches Verhalten von werkzeugmashinen uterо

161. Raumtemperaturenflub //Industrie-Anzeiger.-1987.-Vol.109, 24.-S. 40-41

162. Ichimiya R., Heisel U. Neue Moglichkeit der Kompensation thermischer Stroreinflusse an Werzeugmaschinen // Zeitschrift fur Wirtschaftlische Fertigung. 1976. Vol. 71, 10. - S. 441-444

163. Kakino Y., Olcushima K. The analyses of thermal deformations of a gear hobbing machine //Proc. Int. Conf. Prod. Eng.-Tokio., 1974.-Part 1.- P. 239-244

164. Kong X., Gosselin C. Type synthesis of analytic translational parallel manipulators // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

165. Li J., Ding Н., Pang S. The Static Analysis of a Parallel Kinematic Mashine Tool // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

166. Liu Yan., Sun L., Gai H. Defelopment of a Neu Type of Planer Parallel Robot // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с• параллельной кинематикой, Китай, 2003

167. Liu X., Tang X., Wang J. A Kind of Three Translational-DOF Parallel Cube-Manipulator // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

168. Loeff L.A., Soni А.Н. An Algorithm for Computer Guidance of a Manipulator in Between Obstacles // ASME, 1971. pp. 56-63

169. Mianovslci K. Virtual Prototype of 6-DOF Parallel Robot // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

170. Mroz G., Notash L. Desing and Prototype of a Parallel, Wire-Actuated Robot // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

171. Mruthyunjaya T.S., Raghavan M.R. Structural Analyses of Kinematic

172. Chains and Mechanisms Based on Matrix Representation // ASME, 1978. -pp. 66-73.

173. Ni Y., Xu Y., Hung T. Study of the Simulation Module for NC System of Parallel Kinematics Machine Tool // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

174. Sata Т. Regelungsverfahren zur Verbesserung der Arbeitgenauigkeit von Werkzeugmaschinen//ZDF.-1977.-Vol. 72, 12- S. 599-603

175. Sheth P.N., Uicker J.J., Jr. IMP (Integrated Mechanisms Program), A Computer-Aided Design Analysis System for Mechanisms and Linkage // ASME, 1971.-pp. 193-202.

176. Sholanov ICS. Eight parameters Method for Kinematic Modelling of Robots' Actuating Mechanisms // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

177. Stewart D. A. A platform with six degree of freedom // Proc. Inst. Mech. Eng. 1965/1966. Vol. 180, pt 1, N 15. P. 371-386

178. Takeda Y., Ichikawa 1С Static Analysis and Desing of a Rolling Sperical Bearing // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

179. Takeuti Y., Noda N. Transient Thermoelastic Problem in a Polygonal Cylinder With a Circular Hole // ASME, 1972. pp. 109-114.

180. Townsend M., Seireg A. Optimal Trajectories and controls for Systems of Coupled Rigid Bodies // ASME, 1971. pp. 210-222

181. Wiele H. Besinglussung der temperaturbedingten Abweichtungen an Werkzeugmaschinen durch die Betriebsbenlimgengen // Maschinenbautechnik.-1974.-Vol. 23, 6.-S.249-255

182. Zangs L. Die Berechnung termisch bedingter Verformung von Werkzeugmaschinenelement. Ind., Anz., 1972, № 105 S. 2514-2517.

183. Zhang J., Su H. Error Analysis of 3-D Reconstruction Based on General

184. Camera System // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

185. Zhao Y., Li Q., Zheng К. A Novel 5-Axis Parallel Machine Tool Family // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003

186. Zhen Н. The Kinematics and type Synthesis of Lower-Mobility Parallel Robot Manipulators // Труды 11-го международного конгресса по механизмам с параллельной кинематикой, Китай, 2003