МКЭ-анализ эффективности полимербетонного усиления токарного инверторного станка. Гармонический анализ и повышение жесткости

Abstract

С помощью МКЭ проведен гармонический анализ вертикального инверторного токарного станка. Построены АЧХ. Проанализированы линии динамической жесткости для инструмента и детали в шпинделе. Несущая система из трех корпусов рассмотрена пустотелой, а также заполненной полимербетоном. В диапазоне от 30 до 250 Гц исследовано возбуждение 12 резонансных мод, относящихся к четырем типам. Большинство мод в пустотелом станке угрожает точности и устойчивости процесса резания. Установлено, что пружинно-массовые (рельсовые) моды (33,9 и 63,3 Гц) почти не чувствительны к полимербетонному усилению. Их следует демпфировать динамическими гасителями и противорезонансным управлением приводами от ЧПУ. Полимербетон внутри суппорта, стойки и станины хорошо гасит корпусные резонансные моды (48,7 и 233,7 Гц). Здесь марка полимербетона не принципиальна. Полимербетон очень важен под револьверной головкой. Он подавляет и сдвигает вверх по частоте резонансные клевки. Поведение инструмента становится квазистатическим во всем диапазоне рабочих частот. Полимербетон эффективен против многочисленных рельсо-корпусных мод (от 80,1 до 232,3 Гц). Показано, что с помощью полимербетона можно обеспечить средний уровень динамической жесткости ∼ 70 H/мкм. Возможна точная работа станка во всем диапазоне частот, в том числе «поверх» резонансов. Для этого нужно сочетание высокой демпфирующей способности полимербетона и градиентного метода заполнения корпусов.