МКЭ-анализ вертикальной динамики системы «ползун-каретка» в прорези колонны многоцелевого станка

Abstract

Конечноэлементным моделированием установлено, что система «ползун-каретка» обладает существенной динамической автономностью. Система вертикально колеблется в прорези колонны станка. У нее есть набор из трех резонансных мод MV1 «Клевки ползуна», MV2 «Махи консолей» и MV3 «Клевки шпинделя» (~40, 80, 120 Гц соответственно). Частоты и степень возбуждения резонансов слабо зависят от жесткости приводов, опор, танкеток, подшипников. Мало влияют даже механические свойства корпусов. Существенными для резонансных мод являются вылет ползуна и выдвижение к его торцам массивных объектов. Главный двигатель на заднем торце ползуна может быть использован для гашения среднего резонанса MV2. Это происходит путем инерционно-массового демпфирования. Положение двигателя нужно подбирать специальным приводом под управлением ЧПУ. При условии ограничения моды MV2 вести обработку на станке рекомендуется в одном из трех интервалов частот – дорезонансном (статическом; <30 Гц), межрезонансном (70 – 100 Гц), зарезонансном (>150 Гц). В дорезонансном интервале выдвинутый ползун обладает невысокой статической жесткостью (7 – 10 Н/мкм). Это угрожает устойчивости резания. Для прецизионной обработки рекомендуется зарезонансный интервал частот. В нем динамическая жесткость ползуна примерно вчетверо выше, чем в статических условиях. Переход к зарезонансной обработке предполагает применение высокоскоростного привода и реализацию концепции ВСО.