Статистический и модальный МКЭ-анализ шпиндельного узла ползуна многоцелевого станка

Abstract

Проведен МКЭ-анализ статических деформаций и резонансных мод типового шпиндельного узла для фрезерно-сверлильно-расточных работ. Узел предназначен для длинных ползунов многоцелевых станков. Обнаружено, что расположение точек фактического закрепления гильзы (фланец, отверстия, посадочный поясок) почти не влияет на статическую жесткость и модальные частоты. Выяснено, что при больших вылетах инструмента (до 250 мм) жесткость на режущей кромке почти полностью определяется изгибной жесткостью макрошпинделя. Поэтому повышение радиальной жесткости подшипников не требуется. Нужно увеличение угловой жесткости передней опоры. Выявлены две основные моды M1 и M2 колебаний узла. Они связаны с изгибами передней и задней консолей шпинделя соответственно. Частота моды M1 зависит от вылета шпинделя. При вылетах больше 160 мм эта мода делит частотный диапазон узла на дорезонансный и зарезонансный диапазоны. Резонанс по моде M2 связан с раскачкой приводящего шкива на задней консоли шпиндельного узла. В большинстве случаев это почти не отражается на поведении передней консоли и режущего инструмента. Показана неожиданная инвариантность статической жесткости и частот резонансов к некоторым характеристикам узла, например, к материалу шпиндельной гильзы.