Введение Основным технологическим оборудованием на машиностроительных предприятиях являются металлорежущие станки с числовым программным управлением (МС с ЧПУ). Современные МС с ЧПУ отличаются максимальной концентрацией технологических операций и различных методов обработки заготовок (точение, фрезерование, сверление и др.), а следовательно, высокой стоимостью [1, 2].Исследование эффективности эксплуатации двадцати тысяч МС с ЧПУ в Англии, США, Франции показало, что только 40 % из них были выбраны правильно и использовались рационально [3]. Производители МС с ЧПУ уделяют мало внимания анализу требований потребителей, т. е. производственно-технологическим условиям, характерных большинству заказчиков оборудования [4, 5].Отличительной особенностью мелкосерийного и серийного производства является широкая номенклатура изготавливаемых  деталей. Поэтому проектирование новых станков или выбора рационального оборудования из существующей гаммы является сложной задачей [6].Технологическое проектирование станков с ЧПУ- это взаимосвязь следующих элементов: характеристики деталей – группирование деталей – технологические операции – функционально- структурная модель станка – параметры, блоки и агрегаты станка.  Цель работы – оптимизация технологических возможностей токарных станков с ЧПУ (ТС с ЧПУ) на основе анализа характеристик деталей машин и приборов.Для достижения поставленной цели решены следующие задачи [7]:- формирование информационного банка данных о деталях машин и приборов;- группирование деталей по общности конструктивно-технологических характеристик;- выбор групп деталей, которые целесообразно принять в качестве информационно-технологической основы для проектирования ТС с ЧПУ;- обоснование схем построения технологических операций для изготовления групп деталей;- обоснование технических параметров ТС с ЧПУ;-  разработка функционально-структурных моделей ТС с ЧПУ;- обоснование состава унифицированных функциональных блоков для построения ТС с ЧПУ по блочно-модульному принципу.     Создание регионального банка данных о деталях Важнейшей задачей для определения технических параметров МС с ЧПУ является создание банка данных о деталях машин, позволяющего обобщить характеристики объектов производства большинства потребителей оборудования. Создание такого банка на республиканском уровне в настоящее время нереально. Поэтому для исследований нами создан региональный банк данных (РБД) о деталях Ульяновского региона, в котором действуют 15 крупных промышленных предприятий, представляющих различные отрасли промышленности: авиастроение, судостроение, станкостроение, автомобилестроение, приборостроение и др. Статистические отчеты показали, что  номенклатура выпускаемых в области изделий во многом схожа с номенклатурой других промышленно развитых областей Поволжья (в частности Республики Татарстан, Нижегородской и Самарской областей). По разработанной методике на предприятиях заполнялась информационная карта для каждой детали, в которой конструктивные признаки  кодировали  по  Классификатору  ЕСКД (К.ЕСКД), а технологические характеристики в истинных значениях с чертежа детали [8 -11].  Региональный банк данных содержит информацию о 200 тыс. наименований деталей. Анализ РБД показал, что  наибольшие номенклатуру, объем выпуска, трудоемкость имеют детали 71 класса (тела вращения) и 74 класса (плоскостные детали) (табл. 1). Таблица 1Распределение деталей РБД по классам К. ЕСКДКласс деталипо К.ЕСКДКонструктивная характеристика деталейНоменклатурадеталей,%Годовойобъёмвыпуска,%Трудоём-кость,%71Тела вращения 28,63032,872Тела вращения с элементами зубчатого зацепления.8,27,38,873Не тела вращения: корпусные6,84,26,274Не тела вращения: плоскостные; профильные37,741,938,175Карданные, кулачковые, арматуры и др.18,717,614,1 Подобные информационные банки данных о деталях созданы в г. Аахен (ФРГ), экспериментальном научно-исследовательском институте металлорежущих станков (ЭНИМС) и на предприятиях. В частности установлено, что распределения деталей по классам РБД и банка ЭНИМС совпадают более, чем на 90 %.  Группирование деталей регионального банка данных Очевидно, что в условиях многономенклатурного серийного производства технологической основой проектирования МС с ЧПУ могут быть обобщенные конструктивно –технологические характеристики правильно подобранных групп деталей.Для дальнейших исследований нами принят класс 71 К.ЕСКД – детали тела вращения, характеристики которых являются технологической основой токарных станков с ЧПУ (ТС с ЧПУ). Нами разработана методика группирования деталей в два этапа [12 - 14]: укрупненное группирование деталей путем объединения классификационных признаков по иерархичной структуре К.ЕСКД на основе теории стягивания графа. На первом этапе группирование ведется по общности конструктивных признаков К.КСКД. группирование деталей с применением кластерного анализа. На втором этапе группирования классификационные конструктивные признаки деталей заменены  соответствующими формообразующими координатами Фк, которые необходимо реализовать ТС с ЧПУ для обработки определенного классификационного признака. В качестве второго признака группирования на данном этапе принимаем отношение Ld длины L к диаметру D детали, которое во многом определяет технологию ее обработки.Отбор рациональных групп, которые экономически целесообразно изготавливать на ТС с ЧПУ, осуществляется по  следующим критериям [15]:- полная загрузка в течение года одного или нескольких ТС с ЧПУ деталями определенной группы; - выбор рациональных групп деталей средней и высокой сложности, оцениваемой по числу требуемых формообразующих координат  станка Фк = 3 -6, для изготовления на ТС с ЧПУ;- достаточно широкая распространенность групп деталей на предприятиях (не менее, чем на 50  % участвующих в данном исследовании предприятий).Конструктивно – технологические характеристики групп деталей, отвечающих вышеуказанным условиям, применяются в качестве информационной основы для разработки технологических структур ТС с ЧПУ. Технологическая структура ТС с ЧПУ – это комплекс функций, которые он реализует и функциональных блоков (агрегатов) для построения станков по блочно-модульному принципу.В результате исследований  выявлено, что трем критериям отвечают 8 групп деталей (табл. 2).Для всех групп деталей разработаны комплексные детали (КД), обобщающие все конструктивно-технологические характеристики деталей группы и групповые технологические операции (ГТО) для их изготовления. Обоснованы схемы построения ГТО по минимальным приведенным затратам Зпр на обработку комплексной детали.                    Таблица 2Примеры наиболее распространенных групп деталей типа тел вращения Характеристики деталей в группах Распространен-ность групп деталей на предприятиях, %  Сложность деталейпо числу формообразующих координат ТС с ЧПУ, ФкЭскиз комплексной детали  Группа 713321Фланцы, крышки, стаканы с цилиндрическими ступенчатыми наружными и внутренними  поверхностями  100      80       904(X; Z; U; W)                    Группа 713324Фланцы, крышки, стаканы с цилиндрическими ступенчатыми одно- и двухсторонними наружными и внутренними поверхностями; с внецентровыми отверстиями; пазами, лысками, скосами6(X; Z; U; W;Y;E)Группа 715314Валы с наружной поверхностью ступенчатой, цилиндрической; с внецентровыми отверстиями; пазами, лысками, скосами4(X; Z;Y;E)    Обоснование параметров токарных станков с ЧПУ  Расчеты показали, что обработку поверхностей КД экономически целесообразно изготавливать на ТС с ЧПУ при параллельно-последовательной схеме построения ГТО [16].Исходными данными для определения основных технологических параметров нового типажа ТС с ЧПУ или выбора наиболее подходящего существующего ТС с ЧПУ являются конструктивно-технологические характеристики КД  и схемы построения ГТО (табл. 3). Приведем основные параметры ТС с ЧПУ для обработки деталей группы 713321, которые определяют его служебное назначение и составляют основу технического задания на проектирование станка  (табл. 3). Подобным образом определены основные параметры ТС с ЧПУ для обработки всех групп деталей. Таблица 3Пример взаимосвязи характеристик деталей машин и параметров ТС с ЧПУХарактеристикии КД 713321Параметры нового ТС с ЧПУ для обработки заготовок деталей группы 713321Код КД по Классификатору ЕСКД: 713321Токарный прутковый патронный с ЧПУСтруктура основных поверхностей КД: цилиндрические наружные и внутренние, ступенчатые, одно- и двухсторонниеОперации: Токарно-расточные;Последовательно-параллельная сема обработкиДополнительные поверхности КД: пазы, отверстия и др.Операции: Фрезерные; сверлильныеКонструктивная сложность обрабатываемых КД  по Фк: 4Число и состав формообразующих координат: X, Z, U, WГабаритные размеры КД: диаметром до 40 мм и 125 мм1 типоразмер: D ≤ 40 мм2 типоразмер: D ≤ 125 ммТочность (максимальная): 10 квалитетПовышенный (П)Минимальная шероховатость поверхностей деталей Ra, мкм: 1,6Обеспечиваемая шероховатость: 1,6 – 2.5Вид заготовки КД: пруток, трубаЗаготовки: Пруток, трубаМатериал КД: Конструкционные стали, цветные металлы, коррозионно-стойкие и жаропрочные стали и сплавыИнструменты для обработки конструкционных сталей, цветных металлов, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавовЗаключение В результате обоснованы основные параметры ТС с ЧПУ для обработки восьми групп деталей. Проектирование и производство всех восьми ТС с ЧПУ целесообразно организовать по блочно-модульному принципу [17 – 20], т.е. на единой унифицированной элементной базе. Для реализации данного принципа обоснован унифицированный состав функциональных блоков (агрегатов станка) для создания всех ТС с ЧПУ с разными технологическими возможностями [21]. Таким образом, технологическое проектирование нового типажа ТС с ЧПУ позволило определить требования к станкам, во многом их эффективность на всех стадиях жизненного цикла (проектирование, производство, эксплуатация).