Моделирование и исследование упругой роторной системы шпиндельного узла

Моделирование и исследование упругой роторной системы шпиндельного узла

Уровень развития современного машиностроения предъявляет высокие требования к металлорежущим станкам, как базы для повышения эффективности машиностроительного производства. Основной упор машиностроительные производства делают на многоцелевые станки с высокой технологической гибкостью, соответствующей гибкости оборудования мелкосерийного производства и производительности аналогичной производительности массового производства. Таким металлорежущим оборудованием являются многоцелевые станки на базе модели ИС1250, выпускаемые Ивановским заводом тяжелого станкостроения (ИЗТС).

Свойством компоновки ИС1250 является снижение жёсткости упругой системы станка при растачивании отверстий с помощью выдвижного шпинделя, в соответствии с этим будет снижаться и точность растачиваемого отверстия.

Дополнительным средством повышения точности обработки может служить учёт систематической погрешности станка, связанной с изменением жёсткости выдвижного шпинделя, средствами числового программного управления.

Целью данной работы было установить закономерность изменения жёсткости выдвижного шпинделя от длины его вылета, для дальнейшей числовой коррекции скорости его подачи. Поставленная задача решалась математическим моделированием радиальных упругих перемещений торца выдвижного шпинделя, который представляет из себя многомассовый ротор, в зависимости от его вылета L = 0...3d, посредством численных методов. Для этого использовался, в качестве базового программного ин-струмента, пакет твердотельного моделирования Solid Works с интегрированной системой анализа и расчета физических процессов Cosmos Works c синхронной технологией [1].

Посредством метода трехмерного параметрического моделирования, согласно сборочному конструкторскому чертежу с учетом всех размеров и сечений, была разра-ботана твердотельная модель шпиндельного устройства, состоящая из фрезерного полого вала шпинделя, вращающегося в двух опорах качения и выдвижного - расточного шпинделя с монтажным зазором 10 мкм.

Расчет на жесткость шпиндельного узла проводился методом конечных элементов. Подготовка расчетной модели производится посредствам создания сетки конечных элементов [1].

По результатам расчёта жёсткости шпиндельного узла в зависимости от вылета выдвижного расточного шпинделя построен график функции j = f(L). Для аппроксимации значений жёсткости использовалась программная среда MS Excel с инструментом:

«вставки линий тренда», которые в свою очередь позволяют графически отображать тенденции полученных данных и прогнозировать их дальнейшие изменения. Результаты аппроксимации представлены на рис. 1.

Таким образом, посредствам указанной выше методики, было получено математическое описание зависимости жесткости шпиндельного узла станка ИС1250 от по-ложения расточного шпинделя, по средствам которого можно определить жесткость шпиндельного узла на любом вылете расточного шпинделя, и использовать её в виде коррекции, повышающей точность растачиваемых отверстий, средствами числового программного управления.

УДК [677.021:533.6]:519.767

Количество показов: 549