Динамический и вибрационный анализ станка в широком диапазоне режимов обработки

Abstract

Объектом исследования является многоцелевой вертикальный сверлильно-фрезерно-расточной обрабатывающий центр, предназначенный для комплексной обработки корпусных деталей, в том числе из труднообрабатываемых материалов, по заданной программе. Цель работы – проведение виртуальных испытаний проектируемого станка, оценка эффективности конструкции по критерию статической и динамической жесткости, анализ его вибрационного состояния в широком диапазоне режимов обработки, разработка рекомендаций по совершенствованию конструкции станка. В процессе исследования были разработаны геометрическая и конечно-элементная модели основных элементов (шпиндельная бабка, стойки, станины) и соединений, проведен анализ жесткости отдельных узлов и системы станка в целом, модальный и гармонический анализ конструкции, выявлены наиболее податливые элементы конструкции. Метод исследования – компьютерное моделирование методом конечных элементов. По результатам исследования предложены конструктивные меры по повышению жесткости и увеличению запаса устойчивости к возникновению колебаний в механической системе вертикального обрабатывающего центра. Определены основные собственные частоты и формы колебаний, исследована возможность возбуждении резонансов под действием сил резания для различных режимов обработки (сверление, фрезерование). Даны рекомендации по назначению и избеганию резонансных режимов обработки. Предложены рекомендации по повышению жесткости и снижению виброактивности вертикального обрабатывающего центра.