МОДАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ ТЯЖЕЛОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО МНОГОЦЕЛЕВОГО СТАНКА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Полный текст:


Аннотация

Целью работы является обнаружение и анализ резонансных мод крупногабаритного фрезерно- сверлильно-расточного станка. Станок имеет подвижную стойку с вертикальной прорезью, в которой перемещается симметричная каретка с горизонтальным ползуном. Статическая жесткость машины невелика из-за больших размеров, поэтому нужно оценить виброактивность. Совместно выполнены виртуальные и натурные испытания станка. Моделирование произведено с помощью метода конечных элементов (МКЭ). В МКЭ-модели учтена не только жесткость корпусных деталей, но и податливость подшипников, приводов подач и направляющих. Модальный МКЭ-анализ выявил восемь резонансных мод, охватывающих весь станок. Они образуют нежелательную для обработки область от 12 до 75 Гц. Особую опасность представляют три близко расположенных резонанса - 31-37 Гц. Они являются разными комбинациями трех простых движений: вертикальной осцилляции каретки, горизонтальных колебаний ползуна и закручивания стойки. Достоверность МКЭ-расчета подтверждена натурными измерениями вибраций.

Обнаружен эффект стабилизации резонансных мод при вариации конструктивных параметров станка. Например, виртуальная замена чугуна на сталь в корпусных деталях почти не влияет на резонансные частоты. Повышение жесткости отдельных деталей, например ползуна, также слабо воздействует на картину резонансов. С другой стороны, стабильность резонансов позволяет обходить их при выборе частоты вращения шпинделя.

Рекомендуется ставить двойные приводы на все оси. Пара вертикальных винтов препятствует «клевковому» резонансу каретки на частоте 54 Гц. В главном приводе такого тяжелого станка нужно предусмотреть работу в зарезонансной области - с частотой шпинделя более 75 Гц. Для этого надо перейти к высокоскоростной обработке (ВСО).


Об авторах

Ю. В. Василевич
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Доктор технических наук, профессор



С. С. Довнар
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Кандидат технических наук, доцент



И. И. Шумский
МЗОР
Беларусь
Инжкнер


Список литературы

1. Зенкевич, О. Конечные элементы и аппроксимация: пер. с англ. / О. Зенкевич, К. Морган. - М. : Мир, 1986. - 312 с.

2. Баланс жесткости стойки фрезерно-сверлильнорасточного станка с симметричным расположением шпиндельной бабки / В. И. Туромша [и др.] // Вестник Гомельского государственного технического университета имени П. О. Сухого. - 2012. - № 3 (50). - С. 19-29.

3. Анализ эффективности оребрения траверсы продольно-фрезерного станка с подвижным порталом / В. И. Туромша [и др.] // Вестник Белорусского национального технического университета. - 2011. - № 6. - С. 19-28.

4. Повышение жесткости ползуна продольно-фрезерного станка с подвижным порталом / В. И. Туромша [и др.] // Вестник Полоцкого государственного университета. B. Промышленность. Прикладные науки. - 2011. - № 11. - С. 104-112.

5. Анализ жесткости подвижного портала продольнофрезерного станка типа «Гентри» / В. И. Туромша [и др.] // Вестник Гомельского государственного технического университета имени П. О. Сухого. - 2011. - № 3 (46). - С. 15-28.

6. Модальный анализ портала тяжелого продольнофрезерного станка типа «Гентри» / В. И. Туромша [и др.] // Вестник Полоцкого государственного университета. Промышленность. Прикладные науки. - 2013. - № 3. – C/38-48.

7. Lopez de Lacalle, L. N. Machine Tools for High- performing Machining / L. N. Lopez de Lacalle, A. Lamikiz, A. Celaya. - Springer, 2009. - 442 p.

8. Кудинов, В. А. Динамика станков / В. А. Кудинов. - М. : Машиностроение, 1967. - 359 с.

9. Кунец, Г. Высокоскоростная обработка и традиционный технологический базис: преодоление несовместимости / Г. Кунец // Мир техники и технологий. - 2004. - № 6. - с. 35-37.

10. Schmitz, T. Three Component Receptance Coupling Substructure Analysis for Tool Point Dynamics Prediction / T. Schmitz, G. S. Duncan // ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering. - 2005. - No 127 (4). - P. 781-790.

11. Stability Prediction for Milling / J. Gradisek [et al.] // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2005. - Vol. 45. No 7-8. - P. 769-781.

12. Altintas, Y. Chatter Stability of Metal Cutting and Grinding / Y. Altintas, M. Weck // Keynote Paper, Annals of the CIRP. - 2004. - No 53 (2). - P. 619-642.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Василевич Ю.В., Довнар С.С., Шумский И.И. МОДАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ ТЯЖЕЛОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО МНОГОЦЕЛЕВОГО СТАНКА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. НАУКА и ТЕХНИКА. 2014;(4):14-24.

For citation: Vasilevich Y.V., Dovnar S.S., Shumsky I.I. MODAL ANALYSIS OF CARRIER SYSTEM FOR HEAVY HORIZONTAL MULTIFUNCTION MACHINING CENTER BY FINITE ELEMENT METHOD. Science & Technique. 2014;(4):14-24. (In Russ.)

Просмотров: 199

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)