МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ДИНАМИКИ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ ФРЕЗЕРНО-СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОГО СТАНКА С МОНОСТОЙКОЙ

Полный текст:


Аннотация

Проведен МКЭ-анализ динамики несущей системы тяжелого станка. Это перспективный структурный вариант для крупногабаритного многоцелевого станка с горизонтальным ползуном. Каретка и ползун перемещаются вертикально по субтильной моностойке. В существующем станке-аналоге используется жесткая двойная стойка. Выполнены статический, модальный и гармонический анализы несущей системы с моностойкой МКЭ-моделированием до изготовления опытного образца. Расчеты для станка-аналога показали хорошее совпадение МКЭ-расчета с экспериментами.

Выявлены шесть общестаночных резонансов несущей системы. Из них осциллирующие силы резания активно возбуждают три-четыре резонансные моды. Установлены диапазоны изгибно-крутильных (20–40 Гц) и клевковых резонансов (70–90 Гц). Существенно выше (от 140 Гц) начинается диапазон многоволновых резонансов, которые связаны с изгибными колебаниями ползуна и согласованными с ними выпучиваниями стенок стойки. Показана стабильность картины резонансов. Наиболее опасен крутильный резонанс стойки на частоте около 40 Гц. Жесткость на шпинделе падает до 3,8 Н/мкм. Наблюдается самостабилизация крутильного резонанса. Частота крутильных колебаний почти не меняется при подъеме–опускании каретки с ползуном. Это связано с миграцией динамической оси кручения.

Построены амплитудно-частотные характеристики несущей системы для различных положений каретки на стойке. Определены три интервала частот, в которых возможна обработка на станке. Первый интервал является статическим. В нем станок с моностойкой уступает станку-аналогу. Причиной является низкая статическая жесткость субтильной стойки. Второй интервал узок и находится между изгибно-крутильными и клевковыми резонансами. Наиболее эффективен третий интервал. В нем есть участок междиапазонной паузы между общестаночными и многоволновыми резонансами. Здесь наблюдается существенное увеличение динамической жесткости на шпинделе, что компенсирует субтильность стойки. Высокий потенциал динамической жесткости выявлен в направлении оси ползуна (>2000 Н/мкм). Обнаружена склонность станка к кроссингу перемещений при колебаниях. Обсуждены особенности этого эффекта. Схема с моностойкой рекомендуется к использованию на практике. Условием является переход к быстроходному главному приводу в рамках концепции высокоскоростной обработки. Требуется обеспечить жесткость осевого привода подачи.


Об авторах

Ю. В. Василевич
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Доктор физико-математических наук, профессор



С. С. Довнар
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Кандидат технических наук, доцент


А. С. Трусковский
«МЗОР» – управляющая компания холдинга «Белстанкоинструмент»
Беларусь

Инженер



И. И. Шумский
«МЗОР» – управляющая компания холдинга «Белстанкоинструмент»
Беларусь
Инженер


Список литературы

1. 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.

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

3. Василевич, Ю. В. Модальный анализ несущей системы тяжелого горизонтального многоцелевого станка с помощью МКЭ / Ю. В. Василевич, С. С. Довнар, И. И. Шумский // Наука и техника. – 2014. – № 4. – С. 14–24.

4. Василевич, Ю. В. МКЭ-анализ гармонического возбуждения горизонтального фрезерно-сверлильно-расточного станка с симметричной стойкой / Ю. В. Василевич, С. С. Довнар, А. С. Трусковский // Машиностроение: республ. межвед. сб. науч. трудов. – Минск: БНТУ, 2014. – Вып. 28. – С. 112 – 120.

5. Модальный анализ портала тяжелого продольно-фрезерного станка типа «Гентри» / В. И. Туромша [и др.] // Вестник Полоцкого государственного университета. Сер. В: Прикладные науки. Промышленность. – 2013. – № 3. – С. 38–48.

6. Гармонический анализ порталов тяжелых продольно-фрезерных станков типа «Гентри» с помощью МКЭ / С. С. Довнар [и др.] // Вестник Полоцкого государственного университета. Сер. В: Прикладные науки. Промышленность. – 2014. – № 11. – С. 24–36.

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

8. Lopez de Lacalle, L. N. Machine Tools for HighPerforming Machining / L. N. Lopez de Lacalle, A. Lamikiz. – London: Springer, 2009. – 442 p.

9. Altintas, Y. Chatter Stability of Metal Cutting and Grinding / Y. Altintas, M. Weck // CIRP Annals – Manufacturing Technology. – 2004. – Vol. 53, No 2. – Р. 619–642.

10. Кудинов, В. А. Динамика станков / В. А. Кудинов. – М.: Машиностроение, 1967. – 359 с.

11. Stability Prediction for Milling / M. Kalveram [et al.] // International Journal of Machine Tools and Manufacture. –2005. – No 45 (7–8). – Р. 769–781.

12. Кунец, Г. Высокоскоростная обработка и традиционный технологический базис: преодоление несовместимости / Г. Кунец // Мир техники и технологий. – 2004. – № 6. – С. 35–37.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Василевич Ю.В., Довнар С.С., Трусковский А.С., Шумский И.И. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ДИНАМИКИ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ ФРЕЗЕРНО-СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОГО СТАНКА С МОНОСТОЙКОЙ. НАУКА и ТЕХНИКА. 2015;(3):9-19.

For citation: Vasilevich Y.V., Dovnar S.S., Truskovsky A.S., Shumsky I.I. MODELING AND ANALYSIS OF DYNAMICS IN BEARING SYSTEM OF DRILLING, MILLING AND BORING MACHINE WITH MONO-COLUMN. Science & Technique. 2015;(3):9-19. (In Russ.)

Просмотров: 236

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)