1. Цели, задачи и основные этапы экспериментального исследования станков. Уровни исследований.

Различают 2 уровня исследования: эмпирический и теоретический.

1-ый уровень эмпирический – это когда с помощью натурного эксперимента устанавливают новые сведения об объекте.

2-ой уровень теоретический связан с построением адекватной теоретической модели с анализом свойств изучаемого объекта в процессе имитационного регулирования на ЭВМ.

В настоящее время типичен системный подход к проведению исследований, т.е. объект представляется в виде системы состоящей из взаимосвязанных элементов взаимодействующих как друг с другом, так и с внешней средой и функционирующих в условиях воздействия случайных факторов.

Основные этапы исследования:

1) Осознание цели и постановка задачи;

2) Предварительный анализ имеющейся информации, условий и методов решения аналитических задач;

3) Формулирование исходных гипотез касающихся математической модели объекта;

4) Теоретический анализ гипотез;

5) Разработка методики, планирование и организация эксперимента;

6) Проведение эксперимента;

7) Анализ и обобщение результатов;

8) Проверка исходных гипотез и идентификация объекта (определение мат модели по его экспериментам);

9) Мат моделирование;

10) Обобщение результатов исследования и формулирование выводов.

Например: требуется повысить суммарную жесткость несущей системы конкретного типа станка.

Прежде всего нужно найти возможность количественной оценки этого свойства станка. В качестве критериев жесткости можно выбрать величины суммарных упругих деформаций инструмента и заготовки по координатным осям XYZ под действием силы резания. Они образуют вектор критериев и являются выходами будущей мат модели станка. Выходы должны обязательно обладать свойством наблюдаемости, т.е. удобно измеряться при эксперименте.

Постановка задач, которые могут быть:

1) На основании имеющейся информации установить необходимые значения в выбранных критериев оценки XYZ, и относительную полезность каждого из них – это позволяет более рационально расходовать резервы повышения эффективности станка.

2) По результатам эксперимента на физической модели станка построить баланс упругих перемещений и выявить слабые звенья несущей системы станка – это позволяет сконцентрировать усилия на исследовании только части станка.

3) На основании имеющейся информации выявить факторы влияющие на жесткость слабых звеньев станка, установить возможность и пределы их изменения, сформулировать функциональные ограничения на те свойства станка, которые будут изменяться при изменении его жесткости. Например: масса станка.

4) Используя баланс упругих перемещений разработать расчетную схему и мат модель слабых звеньев, проверить адекватность модели.

5) Методами мат моделирования осуществить поиск вариантов структуры и значений конструктивных параметров станка, обеспечивающих повышение жесткости.

6) Разработать рекомендации направленные на повышение жесткости несущей системы станков исследованного типа.

Формулируя цели и задачи исследования не следует забывать о системном подходе к его проведению. Например: улучшение одного из показателей может привести к ухудшению других, поэтому объект необходимо рассматривать как сложную систему.