автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Разработка компоновок многокоординатных станков для обработки сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом

На правахрукописи

Андреев Александр Геннадиевич

РАЗРАБОТКА КОМПОНОВОК МНОГОКООРДИНАТНЫХ СТАНКОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ОСЕСИММЕТРИЧНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ

Специальность: 05.03.01 Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004г.

Работа выполнена на кафедре «Высокоэффективные технологии обработки» Государственного образовательного учреждения Московский государственный технологический университет «Станкин».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Григорьев Сергей Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, старший научный сотрудник Маслов Андрей Руфович

кандидат технических наук, профессор Маханько Александр Михайлович

Ведущая организация:

Открытое акционерное общество «Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков»

Защита диссертации состоится 14 сентября 2004 г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 212.203.16 при Российском университете дружбы народов по адресу: 113090, г. Москва, Подольское шоссе, д.8/5, ауд. «класс моделирования».

С диссертацией можно ознакомиться

в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: 117198, г.Москва, ул.Миклухо-Маклая, д.6.

Автореферат разослан << » августа 2004г. Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент

с

2005-4

12333 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В ряду станков с ЧПУ можно выделить широкий класс — универсальные станки для обработки осесимметричным инструментом сложнопрофильных деталей, включающих поверхности свободной формы. К этому классу относятся многокоординатные металлорежущие станки фрезерно-расточной группы, лазерные станки, станки для гидроструйной обработки, деревообрабатывающие станки для обработки фасонных поверхностей.

Компоновка станка - количество, типы и расстановка степеней подвижности - оказывает значительное влияние на возможность и качество воспроизведения законов относительного движения инструмента и детали. На этапе разработки технического задания должна быть выбрана такая компоновка, которая обеспечила бы воспроизведение всего требуемого множества программных траекторий движения инструмента относительно обрабатываемой детали с наилучшим качеством при учете ограничений, накладываемых условиями реализации технологического процесса, конструктивными особенностями инструмента и набором доступных разработчику конструкторских решений.

Несмотря на то, что рядом авторов предложены математические модели, оценки свойств (критерии качества) и алгоритмы оптимизации компоновок станков, для многокоординатных станков, работающих осесим-метричным инструментом, пока отсутствуют: критерии качества компоновок, обобщающие известные критерии; критерии качества многокоординатных станков, характеризующие их способность ориентировать в пространстве осесимметричный инструмент; практическое обоснование, математическая постановка задач и методики анализа, выбора и оптимизации компоновок многокоординатных станков по важнейшей характеристике универсальности станка для обработки сложнопрофильных деталей - способности ориентировать

Цель работы. Совершенствование компоновок универсальных многокоординатных станков с числом вращательных степеней подвижности более двух для обработки сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом.

Методы исследований. При решении задач, поставленных в работе, были использованы методы теории механизмов и машин применительно к металлорежущим станкам, методы моделирования механических систем станков, методы экстремального анализа функций векторных переменных, методы теории матриц. Полученные теоретические результаты проверены с помощью математического моделирования.

Научная новизна работы заключается в:

• систематизации локальных и глобальных критериев качества компоновок многокоординатных станков для обработки и контроля сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом;

• критерии качества компоновки многокоординатного станка, характеризующем, в зависимости от параметров компоновки станка, объем части рабочего пространства станка, в которой инструмент может быть сориентирован заданным образом (объем одноориен-тационного рабочего пространства);

• критерии качества компоновки многокоординатного станка, характеризующем, в зависимости от параметров компоновки станка, форму зоны сервиса станка в заданной точке его рабочего пространства;

• постановке задачи и алгоритме параметрического синтеза компоновки многокоординатного станка, имеющего более двух вращательных степеней подвижности, по предложенному критерию од-ноориентационного рабочего пространства.

Практическая значимость работы состоит в:

• сокращении затрат на ранние этапы проектирования многокоординатных станков для обработки сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом;

• увеличении максимальных размеров обрабатываемых деталей для станков типа МС630ПМФ4 на базе унифицированных поворотных столов при сохранении габаритных размеров станка.

Реализация результатов работы. Разработана и внедрена на ОАО «Савеловский машиностроительный завод» (ОАО «СМЗ») программная система АМС для анализа и оптимального выбора компоновок многокоординатных станков для обработки сложнопрофильных деталей, которая используется на заводе в отделе главного конструктора для анализа нетрадиционных компоновок многокоординатных обрабатывающих центров на этапе их проектирования, а также для выработки рекомендаций для потребителей по применению выпускаемых ОАО «СМЗ» станков.

С использованием разработанных алгоритмов параметрического синтеза проведена оптимизация опытного образца многоцелевого станка МС630ПМФ4, построенного на базе унифицированных поворотных столов. Выработаны рекомендации по улучшению конструкции станка, которые переданы ОАО «СМЗ».

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы. Изложена на страницах машинописного текста, содержит рисунков и ¿^а б -

лиц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации и ставится ее цель. Описываются задачи, которые необходимо решить для дос-

тижения поставленной цели. Приводятся сведения о научной и практической значимости работы, а также о структуре и общем содержании работы по главам.

В первой главе проведен анализ критериев качества многокоординатных технологических машин, в частности, многокоординатных станков, предложенных различными авторами - отечественными (В.В.Бушуев,

A.С.Проников, В.Э.Пуш, А.Г.Ивахненко, Е.И.Попов, Е.И.Юревич,

B.В.Козлов, В.ПМакарычев, А.В.Тимофеев, А.А. и А.Е.Кобринские, А.П.Пашкевич и др.) и зарубежными (Х.Асада, Т.Йошикава, Л.Т.Ванг, Б.Равани, ЙЛенарчич, У.Станич, П.Облак, М.Томас, Х.Хуан-Ху, Д.Тезар, Т.Ж.Греттингер, Б.Х.Крог, К.Косуж, К.Фурута и др.). Общим для большинства проанализированных критериев является описание компоновки исполнительного механизма с помощью шарнирно-стержневой модели:

где

р=[г\т}~

вектор, задающий положение и

ориентацию инструмента в

системе координат детали; X - рабочее пространство станка, О — пространство ориента-

ции инструмента;

вектор обобщенных координат совокупного

исполнительного механизма станка, N - число степеней подвижности станка;

вектор геометрических параметров совокуп-

ного исполнительного механизма (размеров звеньев) станка, М - число геометрических

параметров.

Известные локальные критерии представляют собой численные оценки различных свойств исполнительного механизма в некоторой точке рабочего пространства X механизма или в точке пространства Q его обобщенных координат. Например, манипулятивность (угол сервиса) дает оценку свойства исполнительного механизма переориентировать осесим-метричный инструмент в некоторой точке декартового пространства X, а мобильность - оценку свойства механизма придавать скорость инструменту в некотором положении ц механизма.

Анализ и обобщение приведенных в литературе локальных критериев исполнительных механизмов позволило предложить классификацию критериев компоновок станков, представленную в таблице 1.

Та б л ища I

Локальные д-критерии Локальные г-критерии Локальные т-критерии Локальные р-критерии

Геометрические ГЛqК ГЛгК ГЛК ГЛрК

Кинематические ШдК КЛгК КЛгК КЛрК

Динамические длдк ДЛгК ДЛгК ДЛрК

ГЛqК — геометрические локальные q-критерии, характеризуют определенное свойство компоновки станка в некоторой конфигурации ц к = к(Д,р)

К1^К- кинематические локальные q-критерии, характеризуют определенное свойство компоновки станка в некоторой конфигурации Ц при некотором векторе обобщенных скоростей ц :

ДЛqК — динамические локальные q-критерии, характеризуют определенное свойство компоновки станка в некоторой конфигурации q при некоторых векторах обобщенных скоростей q иускорений q: k = k(q,q,q,p)

Аналогично формулируются г-, 1- и р-критерии.

Предложенная система локальных критериев качества компоновок многокоординатных станков позволяет строить новые локальные критерии и осознанно выбирать локальные критерии, имеющие наибольший практический смысл для конкретных задач анализа и синтеза компоновок станков.

Вторая глава диссертации посвящена разработке локальных критериев, дающих оценку способности многокоординатных станков ориентировать в пространстве инструмент (манипулятивности). Известные оценки манипулятивности компоновки исполнительного механизма, предназначенного для работы осесимметричным инструментом - угол сервиса (телесный угол, высекаемый при переориентации инструмента осью инструмента на единичной сфере с центром в точке г ) и коэффициент сервиса ks(f,p)= — не учитывают геометрической формы зо-Ак

ны сервиса и ее расположения в пространстве.

Предложены следующие локальные критерии вида ГЛгК, дополняющие известные оценки манипулятивности:

- соответствие директрисы зоны

сервиса (преимущественной ориентации инструмента) некоторому заданному направлению оси инструмента ;

^siirtP)~—_'_ - коэффициент формы зоны сервиса, учи-

Ь(г,р)

тывающий угол а(г, р) между

директрисой зоны сервиса и наиболее удаленным от нее единичным вектором, принадлежащим зоне сервиса, и угол К^'Р) между директрисой и наименее удаленным от нее единичным вектором, принадлежащим зоне сервиса. Другой новой оценкой манипулятивности станка является следующий критерий вида ГЛтК:

VT(¥,p)= fdr - объем одноориентационного рабочего

пространства станка - объем подмножества рабочего пространства исполнительного механизма, которое представляет собой совокупность всех точек, где инструменту может быть придана ориентация т.

В качестве примера приводится сравнение двух вариантов компоновок станка для светолучевой сварки и резки по объему одноориентацион-ного рабочего пространства. Станок включает трехзвенный механизм с вращательными степенями подвижности, осуществляющий перемещение ксеноновой лампы и ее ориентацию вертикально вниз. Компьютерное моделирование двух вариантов исполнения станка - на базе одноосных вращательных шарниров и на базе сдвоенно-стянутых шарниров - дало результаты, представленные на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Одноориентационное рабочее пространство плоского трехзвенника светолучевого станка с обычными шарнирами (сечение по плоскости

Рис. 2. Одноориентационное рабочее пространство плоского трехзвенника светолучевого станка со сдвоенно-стянутыми шарнирами (сечение по плоскости

га)

Вычисление объемов одноориентационных рабочих пространств двух проанализированных механизмов дало следующий результат: (1)Кг(г2) = 0,892- (2>Кг(гг),

где: - объем одноориентационного рабочего простран-

ства станка с обычными шарнирами; - объем одноориентационного рабочего пространства станка со сдвоенно-стянутыми шарнирами;

В третьей главе предложена система глобальных критериев качества компоновок универсальных многокоординатных станков для обработки сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом.

Оценку двигательных свойств компоновки станка можно получить, обобщая локальные и р-критерии качества на весь диапазон изме-

нения переменных Ц, г, г и р. Использованы два известных в литературе подхода к построению глобальных критериев: интегральный и минимаксный. Основой для систематизации является разработанная в первой главе система локальных критериев качества.

В главе даются алгоритмы и примеры расчета значений глобальных критериев качества компоновок станков. Показано, что для компоновок с пятью и более степенями подвижности, характерных для современных станков, вычисление значений глобальных критериев представляет собой сложную задачу, решение которой возможно только с применением численных методов и средств вычислительной техники.

Большое практическое значение имеет сужение области интегрирования или области поиска максимума при определении значения глобального критерия. Это связано с тем, что для большинства станков технологическая задача накладывает существенные ограничения на требуемые перемещения, ориентации, скорости и ускорения инструмента. Например,

оценку мобильности или точности станка имеет смысл искать только в той части рабочего пространства, в которой инструмент будет находиться при выполнении технологической задачи.

В четвертой главе сформулированы различные варианты постановки задачи оптимального синтеза компоновки многокоординатного станка. В общем виде задача оптимального параметрического синтеза компоновки по критерию К(р) ставится как:

найти - область поиска оптимума парамет-

ров.

Варианты определения области поиска оптимума параметров дают следующие постановки задач оптимального синтеза.

1) Оптимизация на простоммножестве параметров: найти р* - arg min К(р),

где

- М-мерный параллелепипед.

2) Оптимизация намножестве параметров,удовлетворяющих критериальным ограничениям: найти

где

К1ю <К,{р)<К^ _К2 ¿К2(р)<К2

Р) - глобальные критерии-ограничения (физические или построенные на основе локальных).

3) Оптимизациянамножествепараметров, обеспечивающихдос-тижимость точекзаданногорабочего пространства: найти р* = arg min К(р),

где Pjß ={p\Vp eW3q eQ:F(q) = p} - множество параметров, обеспечивающих достижимость инструментом всех точек заданного расширенного (с учетом ориентации инструмента) рабочего пространства W.

Возможны комбинированные постановки задач оптимального синтеза, когда область поиска формируется как совокупность нескольких множеств вида Pj, РП, Рш.

Пятая глава посвящена анализу нетрадиционных компоновок многоцелевых станков (обрабатывающих центров) для пятикоординатной обработки. Для анализа компоновочных решений многокоординатных станков была создана программная система АМС (рис. 3).

После задания компоновки станка (одновременно для сравнения могут быть заданы до 8 компоновок) и ввода входных данных система АМС рассчитывает значения локальных критериев: угла сервиса, степень соответствия директрисы зоны сервиса заданному направлению, коэффициент формы зоны сервиса, объем одноориентационного рабочего пространства. В режиме расчета глобальных критериев система АМС может определить интегральные оценки указанных свойств исследуемых компоновок станков.

Исследования компоновок многоцелевых металлорежущих и деревообрабатывающих станков с помощью системы АМС показало, что оценки манипулятивности пятикоординатных обрабатывающих центров с тра-

диционнои компоновкой имеют ясный геометрическим смысл и могут быть легко вычислены и без специальной программной системы. Однако, если компоновка станка включает в себя больше двух вращательных степеней подвижности, определение одноориентационного пространства станка и других оценок манипулятивности становится нетривиальной задачей и требует применения системы АМС или других автоматизированных методов расчета.

Рис. 3. Главное меню программной системы АМС для анализа манипулятивности многокоординатных станков

В шестой главе приведен пример параметрического синтеза многоцелевого станка, построенного на базе унифицированных поворотных столов. В качестве основы была взята компоновка станка МС630ПМФ4 (рис. 4), опытный образец которого разработан ОАО «Станкостроительный завод «Свердлов» (г. С.-Петербург). Станок имеет четыре вращательных и одну линейную степени подвижности.

Компоновка станка оптимизировалась по составному критерию од-ноориентационного рабочего пространства при условии достижимости всех точек детали размером 5ОСХ5ОСХ5ООмм (максимальный размер детали по паспорту станка) осесимметричным инструментом с вылетом 150мм. Критерий формировался как сумма объемов одноориентационных рабочих пространств станка: пространства при ориентации инструмента параллельно плоскости стола и пространства при ориентации инструмента перпен-

Рис. 4. Станок МС630ПМФ4 и пример его одноориентационного рабочего пространства

дикулярно плоскости стола. Практический смысл оптимизации состоял в расширении возможной зоны обработки. В качестве оптимизируемых параметров были взяты размеры компоновки, не влияющие на габариты станка.

В результате оптимизации удалось увеличить объем рабочего пространства станка при горизонтальной ориентации инструмента относительно детали - на 7,6%, при вертикальной ориентации инструмента относительно детали - на 15,1%. За счет этого получена возможность обрабатывать на станке детали больших габаритов, без изменения общих габаритных размеров станка.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Обобщение существующих критериев качества компоновок мно-гокоорднатных станков, дополнение их новыми критериями и применение алгоритмов анализа и параметрического синтеза компоновок позволяет с меньшими затратами времени получать более совершенные компоновки универсальных многокоординатных станков, предназначенных для обработки сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом и имеющих более двух вращательных степеней подвижности.

2. Анализ критериев качества компоновок многокоординатных технологических машин вообще и универсальных металлорежущих станков -в частности, показал, что, предложенные различными авторами формулировки локальных критериев (характеризующих свойства компоновки в точке рабочего пространства) могут быть приведены к общему виду, что позволяет ввести систематизацию локальных критериев, учитывающую как известные, так и вновь предлагаемые локальные критерии.

3. Предложенная систематизация локальных критериев является основой для построения различных вариантов глобальных критериев как

суммарных оценок двигательных свойств компоновки многокоординатного станка во всем его рабочем пространстве.

4. Из проведенного исследования различных компоновок многокоординатных станков по предложенным в работе новым критериям манипу-лятивности (оценкам способности станка ориентировать осесимметричный инструмент) следует, что наибольший практический смысл эти критерии имеют для сравнительного анализа станков, имеющих более двух вращательных степеней подвижности.

5. Проведенные численные эксперименты показали, что для оптимизации способности многокоординатного станка, имеющего более двух вращательных степеней подвижности, ориентировать осесимметричный инструмент в пространстве наиболее целесообразным является комбинация систематического поиска по равномерной сетке с последующим покоординатным спуском из «подозрительных» узлов сетки.

6. На примере станка МС630ПМФ4 показано, что оптимизация компоновки многокоординатного станка, включающего четыре вращательных степени подвижности, по критерию одноориентационного рабочего пространства может без изменения габаритных размеров станка дать заметное увеличение максимальных размеров обрабатываемых на станке деталей.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Андреев А. Г., Лукинов А. П., Моргачев А. В. Оптимизация кинематических моделей манипуляторов для струйной обработки. // Технология: Научно-техн. сб. - М.: ЦНТИ «Поиск», 1990. - С. 73-80 (сер. Технология машиностроения: Вып. 12).

2. Андреев А. Г. Проектирование оптимальных по критерию жесткости манипуляторов ПР для обработки поверхностей. // Автоматизация

производственных процессов на основе промышленных роботов нового поколения: Сб. научн. трудов. - М: ЭНИМС, 1990. - С. 37-42.

3. Андреев А. Г. , Ивановский СП. Проблема оптимального проектирования роботизированного технологического комплекса как компонента голономной системы // REMAPHOS, Proc. of the 2nd Working Group Meeting. - Москва, ИПМ PAH, 1998. - C. 86-93 (на англ. яз.).

4. Андреев А.Г., Ивановский СП. Разработка системы компьютерного моделирования и автономного программирования промышленных роботов для электродуговой сварки.// Производственные технологии - 2001. Сб. статей и тез. докл. отчетной конфер.-выст. по подпрогр. «Производственные технологии» Науч.-технич. прогр. «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» Мин. образования РФ за 2001 год. - М.: Изд-во Ml ТУ им. Баумана, 2002. - С. 160-161

5. Андреев А.Г., Григорьев С.Н. Анализ и синтез многозвенных исполнительных механизмов по критерию манипулятивности // Сборник трудов IV Всероссийской научно-практической конференции "Информационные технологии в экономике, науке и образовании". Бийск: Изд-во БТИ, 2004. - С 153-156.

6. G. Seliger, W. Schroeter, A. Andreev. Leichtbautechniken fuer Gelenkarmroboter // Zeitschrift fier wirtschaftliche Fertigung ZwF 89 (1994) H. 4, S. 171-173

7. G. Seliger, H. Weber, W. Schroeter, A. Andreev. Zusammenarbeit bei der

Entwicklung komplexer Produkte // Konstruktion 49 (1997) H. 3, S. 37-41

Андреев Александр Геннадиевич (Россия)

Разработка компоновок многокоординатных станков для обработки сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом

Диссертация посвящена методам анализа и параметрического синтеза многокоординагных станков с числом вращательных степеней подвижности более двух. Приведен анализ и систематизация известных критериев качества компоновок исполнительных механизмов многокоординатных технологических машин. Предложены новые оценки способности станка ориентировать в пространстве осесимметричный инструмент (манипулятивности). Получены основные постановки задач анализа и параметрического синтеза компоновки станка в общем случае и по предложенным в работе критериям манипулятивности. Разработанные алгоритмы параметрического синтеза применены к оптимизации компоновки станка МС630ПМФ4, имеющего четыре вращательных и одну линейную степени подвижности. В результате оптимизации без изменения габаритов станка увеличены максимальные размеры обрабатываемых на станке деталей.

Alexander Gennadievitch Andreev (Russia)

Development of kinematics of multiaxes machine tools for processing of complex profile workpieces with the axial symmetrical tool

The thesis is devoted to methods of the analysis and parametrical synthesis of multiaxes machine tools with more than two rotary degrees of freedom. The analysis and ordering of known kinematics quality criteria of multiaxes technological machines is resulted. New estimations of ability of the machine tool to be orientate of the axial symmetrical tool in space (manipulability) are offered. The basic statements of problems of the analysis and parametrical synthesis of the machine tool kinematics are received generally and by the manipu-lability criteria offered in work. The developed algorithms of parametrical synthesis are applied to optimization of kinematics of the machine tool MS630PMF4 having four rotary and one linear degrees of freedom. As a result of optimization the maximal size of workpieces processable on the machine tool are increased without change ofthe machine tool size.

Подписано в печать & У. Формат 60x84/16 Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1. Заказ №

Типография Издательства РУДН 117923, ГСП-1, г.Москва, ул.Орджоникидзе, д.З

№14367

РНБ Русский фонд

2005-4 12333

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Т ВВЕДЕНИЕ

I. АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА КОМПОНОВОК МНОГОКООРДИНАТНЫХ СТАНКОВ, ОПИСАННЫХ ШАРНИРНО

СТЕРЖНЕВЫМИ МОДЕЛЯМИ

1.1. Принятые критерии качества компоновок станков.

1.2. Описание компоновки станка шарнирно-стержневой моделью.

1.3. Анализ известных критериев качества шарнирно-стержневых моделей и их применимости для оценки свойств компоновок станков.

1.3.1. Угол и коэффициент сервиса.

1.3.2. Мобильность.

1.3.3. Управляемость.

1.3.4. Приемистость.

1.3.5. Точность.

1.3.6. Податливость.С.

1.3.7. Практическая применимость критериев для оценки свойств компоновок многокоординатных станков.

У • 1.4. Обобщение и классификация локальных критериев.

II. КРИТЕРИИ МАНИПУЛЯТИВНОСТИ ДЛЯ МНОГОКООРДИНАТНЫХ СТАНКОВ.

2.1. Ориентирующие механизмы многокоординатных станков.

2.2. Зона сервиса многокоординатного обрабатывающего центра.

Л 2.3. Возможные оценки манипулятивности компоновок многокоординатных станков.

Ш.ГЛОБАЛЬНЫЕ КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА

КОМПОНОВОК МНОГОКООРДИНАТНЫХ СТАНКОВ.

3.1. Физические глобальные критерии.

3.2. Глобальные критерии на основе локальных.

3.2.1. Построение глобальных критериев.

3.2.2. Практическое использование глобальных

1 критериев.

3.3. Глобальные критерии манипулятивности.

IV. ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ ОПТИМАЛЬНОГО

ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА КОМПОНОВОК МНОГОКООРДИНАТНЫХ СТАНКОВ

1 V. ПРОГРАММНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ АНАЛИЗА

КОМПОНОВОК ПЯТИКООРДИНАТНЫХ СТАНКОВ ПО КРИТЕРИЯМ МАНИПУЛЯТИВНОСТИ

VI. ЗАДАЧА СИНТЕЗА ПЯТИКООРДИНАТНОГО СТАНКА НА ПРИМЕРЕ ОПТИМИЗАЦИИ КОМПОНОВКИ ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА МС630ПМФ

В ряду станков с ЧПУ можно выделить широкий класс -универсальные станки для обработки осесимметричным инструментом сложнопрофильных деталей, включающих поверхности свободной формы. К этому классу относятся многокоординатные металлорежущие станки фрезерно-расточной группы, лазерные станки, станки для гидроструйной обработки, деревообрабатывающие станки для обработки фасонных поверхностей.

Создание нового станка является чрезвычайно сложным процессом и включает в себя многие мероприятия - от составления технического задания до запуска в серию. Основные этапы проектирования регламентированы ГОСТ 2.103-68:

• техническое задание;

• техническое предложение;

• эскизный проект;

• технический проект;

• разработка рабочей документации;

• изготовление опытного образца, выпуск установочной серии, выпуск промышленной серии.

ГОСТ регламентирует, прежде всего, требования к оформлению технической документации. Разделение же проектирования на последовательные этапы является достаточно условным. Характерными признаками проектирования станка как сложной системы являются неопределенность и многовариантность. Каждый из последующих этапов проектирования последовательно уменьшает неопределенность и число вариантов решения проектной задачи. Основными принципами, обеспечивающими решение задачи проектирования, являются последовательность и итерационность. Последовательность заключается в строгой очередности выполнения этапов проектирования станка, а итерационность - в корректировке проектных решений, полученных на предыдущих этапах проектирования, на. основе анализа результатов, полученных на последующих этапах.

Техническое задание обосновывает те показатели, которыми должен обладать проектируемый станок. В нем устанавливается основное назначение станка, обосновывается целесообразность его создания и регламентируются основные технические характеристики. Исходными данными для составления технического задания являются реализуемый станком технологический процесс, номенклатура изготовляемых деталей и тип производства.

Техническое предложение, являясь первым этапом проектирования, уточняет и развивает техническое задание. На данном этапе обосновывают и уточняют технические характеристики: диапазоны нагрузок и скоростей приводов станка, мощность электродвигателей для них. Выбирают окончательный вариант компоновки как самого станка, так и всего комплекта станочного оборудования, пользуясь результатами синтеза и оптимизации вариантов компоновок. Разрабатывают принципиальные схемы станка: кинематическую, гидравлическую, пневматическую, электрическую и др. Итогом работ является определение технических характеристик и проведение технико-экономического обоснования целесообразности проектирования нового станка.

Эскизный проект является развитием технического предложения и содержит предварительную конструкторскую проработку всех основных узлов. Принятие решений обосновывается расчетами, оптимизацией важнейших параметров и характеристик станка. При этом следует максимально использовать стандартные и унифицированные детали, узлы и элементы для снижения стоимости проектируемого станка.

Технический проект включает в себя окончательную конструкторскую проработку всех схем станка, узловых чертежей и его общих видов. Здесь осуществляют все виды уточненных расчетов, выполняют оптимизацию параметров узлов и систем, окончательно определяют эффективность станка или станочной системы.

Разработка рабочей документации является завершающим этапом проектирования. Выполняется разработка рабочих чертежей всех оригинальных деталей и формируются технические требования на их изготовление. Рабочая документация должна содержать все данные, необходимые для изготовления станка или станочной системы, в том числе: спецификации оригинальных и комплектующих деталей, инструкции по эксплуатации, транспортировке и монтажу и ряд других документов.

После завершения разработки комплекта рабочей документации выполняется технологическая подготовка производства, а также последующие этапы изготовления и отладки спроектированного станка.

Последовательность выполнения основных этапов проектирования и изготовления новых станков показана на рис. 1 [44].

Обеспечение этапов

Этапы

Техническое задание

Техническое предложение Т

Эскизный проект

Технический проект А

Рабочая документация

Назначение станка

Технические показатели

Анализ конструкций

Патентный поиск

Основные требования к станку

Тип производства Ж

Кинематика, гидравлика, пневматика, электрооборудование 4- Нагрузки,, скорости

Эскизы, расчеты, оптимизация, технико-экономическое обоснование

Стандартные и унифицированные узлы и детали

Конструктивные решения, основные параметры, расчеты, оптимюация

Окончательные технические решения, общие виды, схемы, расчеты, технические требовании

Деталировка, рабочие чертежи, технические требования на детали и узлы

Корректировка документации

Паспорт, карга технического уровня, технические условия на станок, руководство по эксплуатации

И зготовление опытного образца, установочная серия*, промышленная серия

Расчет экономической эффективности

Корректировка конструкторской И ДОЦУМШ&ЦИИ

Рис. 1. Этапы проектирования станка

Стадия концептуального проектирования технологических систем, включающая проведение НИР, разработку и обоснование технического задания, разработку технического предложения, является наиболее важной, поскольку на ней формируются основные затраты на проектирование, изготовление и эксплуатацию, а также определяются основные технические показатели (точность обработки, производительность, универсальность и т.п.) [15]. В то же время она является и наименее формализованной стадией. Важной проблемой является повышение качества и производительности проектируемого станка. Решение данной проблемы основано на максимально возможной формализации задач структурного и параметрического анализа и синтеза, применении методов оптимизации [1,5,16,17,18].

На рис. 2 показана последовательность проектных процедур на стадии разработки технического задания на технологическую систему. Проектирование станка начинается с синтеза исходного варианта его структуры. Для оценки этого варианта создается математическая модель, станка. Обычно первоначально осуществляют изменения параметров составленной математической модели — параметрический синтез. В том случае, если путем параметрического синтеза не удается добиться выполнения условий ТЗ, то используют путь, связанный с изменением структуры. Если изменения структуры станка также не позволяют выполнить технических требований, тогда осуществляется корректировка самого ТЗ.

Рис. 2. Структурный и параметрический синтез компоновки станка ^ на этапе разработки технического задания и технического предложения ь

Технологические возможности станков определяются [15,44]:

• видом и типом поверхностей, которые могут быть обработаны;

• размерами рабочего пространства;

• точностью размеров, расположения и формы получаемых поверхностей и их качеством;

• типом и количеством используемого режущего инструмента, материалом его режущей части;

• способом крепления заготовки, числом зажимных позиций;

• степенью автоматизации;

• производительностью и себестоимостью обработки.

Первые два показателя формируются преимущественно на этапе выбора компоновки станка, к которой относятся:

• количество степеней подвижности основного исполнительного механизма станка;

• разделение степеней подвижности станка на исполнительный механизм, манипулирующий инструментом, и на исполнительный механизм, манипулирующий обрабатываемой деталью (в совокупности эти два механизма составляют основной исполнительный механизм станка);

• тип степеней подвижности основного исполнительного механизма станка;

• расстановка степеней подвижности в пространстве (размеры, определяющие относительное расположение степеней подвижности станка);

• диапазоны линейных и угловых перемещений по степеням подвижности станка.

Компоновка станка оказывает также значительное влияние на формирование остальных показателей технологических возможностей станка, то есть, в конечном итоге, обуславливает его востребованность и конкурентоспособность.

Принципиальной особенностью многокоординатных станков с ЧПУ является то обстоятельство, что на них могут обрабатываться поверхности самой различной формы, которые формируются за счет различных вариантов совокупного движения степеней подвижности (управляемых координат) станка. Универсальные пятикоординатные станки с ЧПУ сверлильно-фрезерно-расточной группы позволяют (при соответствующем выборе инструмента) обрабатывать любые поверхности, поэтому они проектируются, в отличие от специальных станков, не под обработку узкого класса поверхностей, а по иным принципам. В частности, кинематическая структура станка выбирается таким образом, чтобы с учетом конечного набора доступных технических решений получить максимально универсальный станок, позволяющий обрабатывать как можно большее количество разнотипных деталей, геометрическая форма которых заранее неизвестна разработчику.

Совершенствование технологий обработки и инструментов, их реализующих, предъявляет все более высокие требования к станочным исполнительным механизмам, манипулирующим инструментом относительно обрабатываемой детали. Относительное движение инструмента и обрабатываемой детали, образующееся в результате совокупного движения сочленений исполнительного механизма станка, несмотря на статические и динамические нагрузки, возникающие в процессе движения, должно выполняться все с большими скоростями и ускорениями, при возможно меньших допустимых отклонениях от заданного пользователем закона движения (программной траектории).

Требуемые законы относительного движения инструмента и обрабатываемого изделия усложняются с усложнением геометрической формы обрабатываемых изделий, например, при обработке сложнопрофильных деталей, таких как турбинные моноколеса и крыльчатки.

На начальном этапе проектирования станка разработчик должен выбрать такую компоновку, которая при минимуме затрат обеспечила бы воспроизведение всего требуемого множества программных траекторий движения инструмента относительно обрабатываемого изделия с требуемым качеством при учете ограничений, накладываемых условиями реализации технологического процесса, конструктивными особенностями инструмента и набором доступных разработчику конструкторских решений для исполнительного механизма.

Осознание разработчиками станков важности удачного и оригинального выбора компоновки подтверждается появлением в последнее время в мире множества экспериментальных станков с «нетрадиционной» компоновкой — станков с параллельной кинематической структурой (гексаподов), станков, у которых традиционные линейные степени подвижности заменяются на вращательные (например, станки на базе поворотных столов).

Варианты традиционных компоновок обрабатывающих центров представлены на рис. 3.

Станок с ориентированием инструмента пятикоординатнъш деревообрабатывающий центр Smart CNC фирмы Bacci, Италия)

Станок с глобусным столом для ориентирования детали (,пятикоординатнъш металлообрабатывающий центр МЦ-320 НПО «Микрон»)

Рис. 3. Варианты традиционных компоновок обрабатывающих центров

Инструмент сверлильно-фрезерно-расточных обрабатывающих центров в общем случае представляет собой осесимметричное твердое тело, вращающееся во время обработки относительно своей оси симметрии. Для произвольного перемещения и ориентации такого тела в пространстве необходим и достаточней механизм с пятью степенями подвижности, из которых как минимум две степени подвижности должны изменять ориентацию инструмента относительно детали, например, быть вращательными.

Традиционная компоновка многоцелевого сверлильно-фрезерно-расточного станка (обрабатывающего центра) для пятисторонней обработки сложнопрофильных деталей включает в себя три взаимно перпендикулярные линейные степени подвижности для осуществления перемещения режущего инструмента относительно детали и две вращательные степени подвижности для изменения в процессе обработки ориентации инструмента относительно детали. Вращательные степени подвижности размещаются, как правило, вместе и завершают кинематическую цепь одного из исполнительных механизмов -механизма, манипулирующего инструментом или деталью.

Применение вращательных степеней подвижности не только для ориентирования инструмента, но и для его перемещения относительно детали, то есть замена части или всех линейных степеней подвижности X, У, Ъ на вращательные может дать следующие преимущества:

• уменьшить массу перемещаемых в процессе обработки узлов станка, соответственно, снизить динамические нагрузки на приводы и механическую систему станка;

• снизить стоимость станка за счет исключения дорогостоящих направляющих и шариковинтовых передач;

• уменьшить габариты, массу и стоимость станины.

Конечно, компоновка многокоординатного станка с более чем двумя вращательными степенями может иметь и ряд недостатков по сравнению с традиционной, например:

• погрешности, связанные с дискретностью измерения угла поворота вращательной степени подвижности, возрастают по мере удаления инструмента от оси вращательной степени подвижности, что может привести к низкой точности станка, особенно на периферии его рабочей зоны;

• существенно усложняются алгоритмы преобразования координат, используемые при управлении станком, как следствие может снизиться качество управления и повыситься стоимость системы ЧПУ.

Вообще говоря, выбор компоновки пятикоординатного станка для обработки сложнопрофильных деталей, особенно, если рассматриваются варианты компоновки более чем с двумя вращательными степенями подвижности, может оказаться неочевидным. Для того чтобы оценить все плюсы и минусы, связанные с тем или иным вариантом компоновки, и выбрать оптимальную в некотором смысле компоновку станка, необходимы специальные математические алгоритмы.

Как было отмечено выше, компоновка станка выбирается и оптимизируется на стадии технического задания и технического предложения. На этих стадиях еще отсутствуют конкретные технические решения, которые появляются на более поздних стадиях проектирования. Следовательно, отсутствует информация для составления более или менее развернутой математической модели станка. Математическая модель, которая может быть составлена на этапе разработки компоновки, может быть сформирована на основе шарнирно-рычажной модели основного исполнительного механизма станка. Поскольку станки в большинстве случаев проектируются с использованием унифицированных узлов и с учетом предыдущего опыта проектирования, кинематическая шарнирно-рычажная модель может быть дополнена следующими ожидаемыми (прогнозируемыми) параметрами, определяемыми свойствами планируемых к применению приводов, передаточных механизмов и системы ЧПУ:

• максимальные скорости и ускорения степеней подвижности;

• максимальные усилия (моменты), развиваемые приводами отдельных степеней подвижности;

• погрешности перемещений по отдельным координатам станка;

• жесткость механизма станка в направлении перемещений степеней подвижности.

Составленная с учетом перечисленных параметров математическая модель компоновки не учитывает ряд принципиально важных параметров, в особенности в части жесткостных и точностных характеристик станка, зависящих не только от жесткости и точности степеней подвижности. Тем не менее, анализ и синтез компоновки станка на начальной стадии проектирования должен быть осуществлен на базе той информации, которая доступна разработчику. На более поздних стадиях проектирования для уточнения или коррекции полученных результатов используются более полные математические модели станка.

Основной результат, которого можно добиться на основе доступной на ранних стадиях проектирования информации, — получить компоновку станка, оптимальную по способности перемещать и ориентировать инструмент относительно обрабатываемой детали, чем определяется универсальность будущего станка.

Рядом авторов [29,37,38,47,53,66-81] для шарнирно-рычажных механизмов различного назначения предложены математические модели, оценки свойств (критерии качества) и алгоритмы оптимизации, применимые для разработки компоновок станков на начальных стадиях проектирования. Перенося эти результаты на случай проектирования компоновок пятикоординатных станков, работающих осесимметричным инструментом, можно получить:

• критерии качества компоновок, сформулированные в общем виде (обобщающие известные критерии);

• математические оценки свойства многокоординатных станков ориентировать в пространстве осесимметричный инструмент;

• практическое обоснование, математическая постановка задач и методики анализа, выбора и оптимизации компоновок многокоординатных станков по важнейшей характеристике универсальности станка для обработки сложнопрофильных деталей — способности ориентировать осесимметричный инструмент.

Целью, которая ставится в настоящей работе, является создание компоновок универсальных многокоординатных станков с числом вращательных степеней подвижности более двух для обработки сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом.

Для достижения заданной цели были поставлены следующие задачи:

• провести анализ предлагаемых различными исследователями критериев качества компоновок универсальных многокоординатных станков и другого технологического оборудования, включающего многозвенные исполнительные механизмы с числом вращательных степеней подвижности более двух (глава I);

• выполнить обобщение локальных критериев качества компоновок многокоординатных станков (Глава I);

• генерировать критерии, описывающие способность многокоординатного станка ориентировать в пространстве осесимметричный инструмент (Глава И);

• разработать глобальные математические оценки (критерии качества) способности многокоординатных станков с более чем двумя вращательными степенями подвижности ориентировать осесимметричный инструмент при обработке сложнопрофильных деталей (Глава III);

• сформулировать постановки задач анализа и оптимального выбора компоновок станков рассматриваемого класса в общем виде и для наиболее значимых практических случаев (Глава IV);

• разработать алгоритмы оптимального параметрического синтеза компоновок станков рассматриваемого класса.

При решении задач, поставленных в работе, были использованы методы теории механизмов и машин применительно к металлорежущим станкам, методы моделирования механических систем станков, методы экстремального анализа функций векторных переменных, методы теории матриц. Полученные теоретические результаты проверены с помощью математического моделирования.

Главы V и VI посвящены практической реализации результатов работы, в частности:

• разработанной и внедренной на ОАО «Савеловский машиностроительный завод» (ОАО «СМЗ») программной системе AMC для анализа и оптимального выбора компоновок многокоординатных станков для обработки сложнопрофильных деталей, которая используется на заводе в отделе главного конструктора для анализа нетрадиционных компоновок многокоординатных обрабатывающих центров на этапе их проектирования, а также для выработки рекомендаций для потребителей по практическому применению выпускаемых ОАО «СМЗ» станков;

• оптимизации, с использованием разработанных алгоритмов параметрического синтеза, опытного образца многоцелевого станка МС630ПМФ4, построенного на базе унифицированных поворотных столов.

Выработанные рекомендации по улучшению конструкции станка МС630ПМФ4 переданы на ОАО «СМЗ».

На защиту выносятся следующие научные результаты:

• систематизация локальных и глобальных критериев качества компоновок многокоординатных станков для обработки и контроля сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом;

• критерий качества компоновки многокоординатного станка, характеризующий, в зависимости от параметров компоновки станка, объем части рабочего пространства станка, в которой инструмент может быть сориентирован заданным образом (объем одноориентационного рабочего пространства);

• критерий качества компоновки многокоординатного станка, характеризующий, в зависимости от параметров компоновки станка, форму зоны сервиса станка в заданной точке его рабочего пространства;

• постановка задачи и алгоритм параметрического синтеза компоновки многокоординатного станка, имеющего более двух вращательных степеней подвижности, по предложенному критерию одноориентационного рабочего пространства.

Практическая ценность работы состоит в:

• сокращении затрат на ранние этапы проектирования многокоординатных станков для обработки сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом;

• увеличении максимальных размеров обрабатываемых деталей для станков типа МС630ПМФ4 на базе унифицированных поворотных столов при сохранении габаритных размеров станка.

Результаты работы были доложены на 3 российских и международных научно-технических конференциях и на заседаниях кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» МГТУ «СТАНКИН».

По теме диссертационной работы опубликовано 7 научных работ.

Работа выполнялась на кафедре «Высокоэффективные технологии обработки» под руководством заведующего кафедрой, профессора, д.т.н. Сергея Николаевича Григорьева. Автор выражает благодарность научному руководителю работы, а также преподавателям и сотрудникам кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» и Центра физико-технологических исследований МГТУ «Станкин» за помощь, оказанную при выполнении работы.

I. АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА КОМПОНОВОК

МНОГОКООРДИНАТНЫХ СТАНКОВ, ОПИСАННЫХ ШАРНИРНО-СТЕРЖНЕВЫМИ МОДЕЛЯМИ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Обобщение существующих критериев качества компоновок многокоорднатных станков, дополнение их новыми критериями и применение алгоритмов анализа и параметрического синтеза компоновок позволяет с меньшими затратами времени получать более совершенные компоновки универсальных многокоординатных станков, предназначенных для обработки сложнопрофильных деталей осесимметричным инструментом и имеющих более двух вращательных степеней подвижности.

2. Анализ критериев качества компоновок многокоординатных технологических машин вообще и универсальных металлорежущих станков - в частности, показал, что, предложенные различными авторами формулировки локальных критериев (характеризующих свойства компоновки в точке рабочего пространства) могут быть приведены к общему виду, что позволяет ввести систематизацию локальных критериев, учитывающую как известные, так и вновь предлагаемые локальные критерии.

3. Предложенная систематизация локальных критериев является основой для построения различных вариантов глобальных критериев как суммарных оценок двигательных свойств компоновки многокоординатного станка во всем его рабочем пространстве.

4. Из проведенного исследования различных компоновок многокоординатных станков по предложенным в работе новым критериям манипулятивности (оценкам способности станка ориентировать осесимметричный инструмент) следует, что наибольший практический смысл эти критерии имеют для сравнительного анализа станков, имеющих более двух вращательных степеней подвижности.

5. Проведенные численные эксперименты показали, что для оптимизации способности многокоординатного станка, имеющего более двух вращательных степеней подвижности, ориентировать осесимметричный инструмент в пространстве наиболее целесообразным является комбинация систематического поиска по равномерной сетке с последующим покоординатным спуском из «подозрительных» узлов сетки.

6. На примере станка МС630ПМФ4 показано, что оптимизация компоновки многокоординатного станка, включающего четыре вращательных степени подвижности, по критерию одноориентационного рабочего пространства может без изменения габаритных размеров станка дать заметное увеличение максимальных размеров обрабатываемых на станке деталей.

1. Аверьянов О.И., Воронов А.Л., Гелынтейн Я.М. Автоматизированное проектирование компоновок МС // Станки и инструмент. 1982, № 8.

2. Аверьянов О.И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ. -М.: Машиностроение; 1987.

3. Аверьянов О.Й, Гелыптейн ЯМ. Автоматизированный банк данных станков с ЧПУ// Станки и инструмент. — 1986, № 5.

4. Аверьянов О.И., Гелыытейн Й.М. Информационное обеспечение проектирования металлорежущих станков.-М.: ВНИИТЭМР, 1988.

5. Автоматизация поискового конструирования (искусственный интеллект в машинном проектировании) / А.И.Половинкин, Н.К.Бобков, Г.Я.Буш и др.; Под ред. А.ИЛоловинкина. М.: Радио и связь, 1981.

6. Базров Б.М Расчет точности машин на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1984.

7. Базров Б.М. Модульная технология изготовления деталей. -М.: ВНИИТЭМР, 1986.

8. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1969.

9. Баландин А.Д. Синтез и анализ поверхностей сложной формы // Станки и инструмент. 1988, №3.

10. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования. М: Радио и связь, 1984.

11. Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. -М: Советское радио, 1975.

12. Борисов А.Н. Общая задача теории формообразования поверхностей // Современные технологические и информационные процессы в машиностроении: материалы междун. семинара / Под общ. ред. Ю.С.Степанова. -Орел: ОрелГПИ, 1993.

13. Браилов И.Г. Интегрированные модели формообразования для САПР ТП и станков с ЧПУ// Труды конгресса «Конструкторско-технологическая информатика (КТИ-96)». М.: МГТУ «СТАНКИН», 1996.

14. Бржозовский Б.М., Добряков В.А., Игнатьев А.А. Куранов ВВ. Оперативный контроль и динамические испытания металлорежущих станков. М., 1991. (Машиностроит. пр-во. Сер. Технология и оборуд. Обработки металлов резанием: Обзор информ. / ВНИИТЭМР. Вып.4).

15. Бушуев В.В. Основы конструирования станков. М.: Изд-во "Станкин", 1992.

16. Васильев Г.Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1987.

17. Васильев Г.Н. Компоновочное проектирование станков и станочных систем. М: ВНИИТЭМР, 1989.

18. Васильев Г.Н. Оптимизация вариантного конструирования металлорежущих станков и станочных систем// Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1996.

19. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. -М.: Наука, 1988.

20. Врагов Ю.Д. Анализ компоновок металлорежущих станков: Основы компонетики. М.: Машиностроение, 1978.

21. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1967.

22. Гафт М.Г. Принятие решений при многих критериях. М.: Знание, 1979.

23. Геминтерн В.И., Каган Б.М. Методы оптимального проектирования. М : Энергия, 1980.

24. Грановский ПИ. Кинематика резания. М: Машгиз, 1948.

25. Давыдов И.И. Улучшение показателей точности многоцелевых станков на основе анализа их компоновок. Дисс. к.т.н. М, 1987.

26. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. 5-е изд. М.: Наука, Гл.ред.физ.-матлит., 1977.

27. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. М.: Мир, 1981.

28. Евгенев Г.Б., Романцов С.Э. Функционально-структурный анализ и синтез изделий машиностроения // Труды конгресса "Конструкторско-технологическая информатика (КТИ-96). М.: МГТУ «СТАНКИН», 1996.

29. Заблонский К.И., Монашко Н.Т., Щекин Б.М. Оптимальный синтез схем манипуляторов промышленных роботов. — Киев: Техника, 1989.

30. Ивахненко А.Г. Автоматизация проектных работ на стадии структурного синтеза металлорежущих систем // "Проектирование технологических машин", сб. науч. трудов. Вып.4 / Мод ред. А.В.Пуша М : МГТУ "СТАНКИН", 1997.

31. Ивахненко А.Г. Информационное обеспечение структурного синтеза металлорежущих систем для обработки сложных поверхностей // Труды конгресса «Конструкторско-технологическая информатика (КТИ-96)». М.: МГТУ "СТАНКИН", 1996.

32. Ивахненко А.Г. Критерии выбора рациональных структур металлорежущих систем на ранних стадиях проектирования // "Проектирование технологических машин", сб. науч. трудов. Вып. 8 / Под.ред. А.В Пуша. М: МГТУ "СТАНКИН", 1997.

33. Ивахненко А.Г. Проектирование компоновок станков и металлорежущих систем // "Проектирование технологических машин", сб.науч, трудов. Вып.4 / Под.ред. А.В.Пуша. М: МГТУ "СТАНКИН", 1997.

34. Ивахненко А.Г. Структурный синтез металлорежущих систем // СТИН. -1998, №2.

35. Каминская В В. Взаимосвязь выходных характеристик станка с критериями работоспособности его подсистем// СТИН. 1993, №4.

36. Кобринский A.A., Кобринский А.Е. Манипуляционные системы роботов. М.: Наука, 1985.

37. Козлов В.В., Макарычев В.П., Тимофеев A.B. Динамика управления роботами. М.: Наука, 1984.

38. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для инженеров и научных работников. М.: Наука. 1968.

39. Левин А.И. Математическое моделирование в исследованиях и проектировании станков. М.: Машиностроение, 1978.

40. Лурье А.И. Аналитическая механика. М.: Физматгиз. 1961.

41. Математика и САПР: В 2-х кн. Кн. 1. Пер. с франц./ Шенен П., Коснар.

42. Металлорежущие станки и автоматы / Под ред. Проникова A.C. -М.: Машиностроение, 1981.

43. Металлорежущие станки / Под ред. В.Э.Пуша. М.: Машиностроение, 1985

44. Механика машин: Учебное пособие для втузов / И.И. Вульфсон, М.Л. Ерихов, М.З. Коловский, Э.Е. Пейсах и др.; Под редакцией Г.А. Смирнова. М.: Высшая школа, 1996.

45. Новосельцева Ж.А. Теоретические основы робототехники и методы управления роботами. М.: ЭИ ВИНИТИ, серия «Робототехника», №8,1990.

46. Пашкевич А.П. Критерии оценки кинематических свойств манипуляторов. — Минск : Автоматика и вычислительная техника, №18, 1989.

47. Пейсах Э.Е. Кинематический анализ рычажных механизмов. -Глава 2 в части II книги: Машиностроение. Энциклопедия (в сорока томах), том 1-3, книга 2. М.: Машиностроение, 1995.

48. Портман В.Т. Универсальный метод расчета точности механических устройств // Вестник машиностроения. — 1981, №7.

49. Портман В.Т. Классификация и синтез расчетных моделей механики станков // Станки и инструмент. — 1988, №3.

50. Прагер В. Основы теории оптимального проектирования, М.: Мир, 1977.v

51. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. Т. 1. Проектирование станков / А.С.Проников, ОИ-Аверьянов, Ю.С.Аполлонов и др.; Под общ. ред. А.С.Проникова. М.: Изд-во МЗПГУ, 1994.

52. Пронина М.А. Оптимальное проектирование манипулятора, предназначенного для обработки поверхностей. — М.: Машиноведение, №5, 1979.

53. Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1977.

54. Расчет точности станков: Метод, указ./Сост. В.Т. Портман, В.Г., Шустер, Ю.К. Ребане. М.: ЭНИМС, 1983.

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

56. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров взадачах с многими критериями. — М.: Наука, 1989 г.

57. Тур. И.Б. Моделирование, проектирование и исследование роботов и роботизируемых процессов. — М.: ЭИ ВИНИТИ, серияф «Робототехника», №5, 1989.

58. Тур И.Б. «Радиус ускорения» глобальный показатель динамических возможностей манипуляционных роботов. - М.: ЭИ ВИНИТИ, серия «Робототехника», №10,1989.

59. Федоров В.В. Численные методы максимина. — М.: Наука, 1979.

60. Федотенок А.А. Кинематическая структура металлорежущихстанков М.: Машиностроение, 1970.

61. Хемминг Р.В. Численные методы. М.: Наука, Гл.ред.физ.-мат.лит.,1972.

62. Хомяков B.C. Компоновка станков // в кн. "Станочное оборудование автоматизированного производства" под ред. В.В.Бушуева, T.I. М.: Изд-во "Станкин", 1993.

63. Хомяков B.C., Давыдов ИИ. Автоматизированное проектирование компоновок металлообрабатывающих станков // Станки и инструмент. — 1990, №5.

64. Хорн Р.А., Джонсон Ч.Р. Матричный анализ. М.: Мир, 1989.

65. Asada Н. A geometrical representation of manipulator dynamics and its application to arm design. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 105, September, 1983, pp. 131-136.

66. Chedmail P., Gautier M. Optimum choise of robot actuators, Journal of Dynamic System, Measurement, and Control, Vol. 109, No. 4, 1991, pp. 157-164.

67. Graettinger T.J. The Acceleration radius: A global performance measure for robotic manipulators. IEEE Journal of Robotics and Automation, Vol. 4, No. 1, February, 1988, pp. 60-69.

68. Homsup W. and Anderson J.N. Performance evaluation of robotic mechanisms. American Control Conference, Vol. 1, Seattle, WA, June 18-20, pp. 130-136.

69. Khatib O. and Burdick J. Optimization of dynamics in manipulator design: the operational space formulation, International Journal of Robotics an Automation, Vol. 2, No. 2,1987, pp. 90-98.

70. Kosuge K., Furuta K. Kinematic and dynamic analysis of robot arm. IEEE International Conference on Robotics and Automation, St. Louis, Missouri, March 25-28, 1985, pp. 1039-1044.

71. Liang G. S. and Wang M-J. J. A fuzzy multi-criteria decision-making approach for robot selection, Robotics & Computer-Integrated Manufacturing, Vol. 10, No. 4,1993, pp. 267-274.

72. Park H.S., Cho H.S. General design conditions for an ideal robotic manipulator having simple dynamics, The Journal of Robotics Research, Vol. 10, No. 1, February, 1991, pp. 21-29.

73. Sung C.K., Thompson B.S. A methodology for synthesizing highperformance robots fabricated with optimally tailored composite laminates, Journal of Dynamic System, Measurement, and Control, Vol. 109, March, 1987, pp. 74-86.

74. Wang L.T., Ravani B. Dynamic load carrying capacity of mechanical manipulators, Journal of Dynamic System, Measurement, and Control, Vol. 110, March, 1988, pp. 46-61.

75. Wiens G.J., Sott R.A., Zarrugh M.Y. The role of inertia sensitivity in < the evaluation of manipulator performance, Journal of Dynamic

76. System, Measurement, and Control, Vol. Ill, June, 1989, pp. 194-199.

77. Yoshikawa T. Analis and design of Articulated robot arms from the viewpoint of dynamic manipulability. Ill International Symposium on Robotics Research, Gouvieux, France, Oct. 7-11,1985, pp. 273-279.

78. Yoshikawa T. Dynamic manipulability of articulated robot arms. Proposals of 15th International Symposium on Industrial Robots, Tokio, 1985, pp 879-886.

79. Yoshikawa T. Manipulability and redundancy control of robotic mechanisms. IEEE. International Conference on Robotics and Automation, St. Louis, Missouri, March 25-28, 1985, pp. 1004-1009.

80. You-lun X. Optimal design of Manipulator arms by use of minima techniques, Proposals of 15 International Symposium on Industrial Robots, Tokio, 1985, pp. 895-902.