Статья рассказывает о работах кафедры металлообрабатывающих станков и комплексов Оренбургского государственного университета, выполняемых в рамках научного направления кафедры "Компьютерное моделирование физико-технических процессов в металлорежущих станках". Рассмотрены три основных направления кафедры: исследования в области автоматизированных систем научных исследований; инженерный анализ станков; нейросетевое моделирование тепловых процессов в станках. Сформулированы ряд перспективных направлений развития научных исследований, среди которых: разработка автоматизированной системы модального синтеза термодеформационных систем станков по условиям теплоустойчивости; разработка методологии структурной оптимизации термодеформационной системы станка.

А.Н. Поляков, А.Г. Кравцов Модальный анализ экспериментальных температурных характеристик плоскошлифовального станка. Вестник Оренбургского государственного университета, 2002, 5. http://www.osu.ru/?doc=1037

В работе приведены конечно-элементные матрицы теплопроводности, теплоемкости и вектора тепловой нагрузки для пяти- и шестигранных призматических конечных элементов. Рассмотрены два пути построения тепловой модели станка: численное интегрирование уравнения нестационарной теплопроводности и модальный подход. По итогам исследований сформулированы рекомендации по совершенствованию теплового моделирования станков.

В работе показаны основные направления совершенствования конструкций современных станков, учитывающие повышение их теплоустойчивости. Выполнен анализ современного состояния теплового моделирования металлорежущих станков. Приведена классификация тепловых моделей. Показано, что наиболее перспективными направлениями дальнейшего развития теплового моделирования металлорежущих станков являются модальный и стохастический подходы.

Данная работа рассматривает проблему совершенствования тепловой модели за счет изменения ее структуры. При этом рассматривается изменение структуры модели через реализацию вероятностного подхода. В этом случае для отдельных компонентов тепловой модели использованы те же модели, что и для детерминированной. Использование вероятностного подхода в тепловом моделировании направлено на достижение адекватности математической модели реальным процессам, происходящих в металлорежущих станках.

В данной статье представлены результаты экспериментальных исследований термодинамического состояния токарного станка с ЧПУ мод.16Б16Т1. Целью данного исследования являлось установление термодинамического состояния станка на разных режимах работы холостого хода станка. Эксперимент выполнялся для трех частот вращения шпиндельного узла: 200 мин-1, 800 мин-1 и 2000 мин-1. Значения температуры и перемещений по осям X и Y фиксировались как при нагреве, так и остывании станка. Зафиксированы два эффекта "температурный всплеск" - после останова ШУ и "температурный провал" - при повторном его включении.

Приведен частный случай вероятностной термоупругой модели металлорежущего станка. В качестве системы случайных величин принимались коэффициенты теплоотдачи. При построении модели использована теория линеаризации функций случайных величин. Показано, что главный критерий эффективности практической реализации процедуры линеаризации связан с точностью нахождения соответствующей производной, поэтому выполнен анализ нескольких схем расчета производных. При этом, эффективность решения системы линейных уравнений обеспечивает качество вероятностной термоупругой модели. Учитывая большую размерность решаемой системы, была предложена новая компактная схема хранения разреженных матриц, и выполнен анализ различных численных методов решения систем линейных уравнений.

А.В. Конышев, Е.С. Журавлев, П.Г. Мазеин . Повышение класса устройств ЧПУ металлорежущих станков. Известия Челябинского научного центра, http://www.csc.ac.ru/news/, Выпуск 4(17), 2002

С.П. Пестов, О.О. Беляев, П.Г. Мазеин . Система математических моделей формообразования отверстий концевыми мерными инструментами на станках с ЧПУ. Известия Челябинского научного центра, http://www.csc.ac.ru/news/, Выпуск 4(21), 2003

Н.Д.Юсубов. Определение динамической характеристики токарно-револьверного станка с помощью модального анализа. Известия Челябинского научного центра, http://www.csc.ac.ru/news/, Выпуск 2(23), 2004