МКЭ-анализ эффективности полимербетонного усиления токарного инверторного станка. Статический и модальный анализ

Abstract

С помощью МКЭ проведен статический и модальный анализ вертикального инверторного токарного станка. Несущая система из трех корпусов рассмотрена пустой, а также заполненной полимербетоном. В статике наиболее податливым направлением оказалось поперечное (по скорости резания), а самым жестким – вертикальное (по подаче). Радиальное направление (отвечает за точность) находится посередине. Для пустотелого станка жесткости на детали составили 95, 155 и 127 Н/мкм соответственно. Применение бетона изменяет числа на 122, 179 и 153 Н/мкм (рост на 21% в среднем). Инструмент в револьверной головке более податлив, чем деталь в шпинделе. Его жесткость в горизонтальной плоскости поднимается с 59 до 70 Н/мкм в результате усиления бетоном. В ходе модального МКЭ-анализа рассмотрено применение трех марок бетона и двух вариантов заполнения. В диапазоне от 35 до 235 Гц обнаружено 12 резонансных мод (от MA до ML). Большинство мод угрожает точности станка и устойчивости резания. Моды классифицированы на 4 вида. Это пружинно-массовые (рельсовые) моды (MA, MC: 33,9 и 63,3 Гц), корпусные моды (MB, ML: 48,7 и 233,7 Гц) и многочисленные комбинированные моды. Они подразделены на продольно- и поперечно-рельсовые. Показано, что чистые рельсовые моды почти не чувствительны к бетонному усилению. Для корпусных мод бетон, наоборот, очень существенен. Самый яркий эффект дает заполнение бетоном станины. Это стабилизирует клевковые колебания инструмента в револьверной головке и поднимает частоту моды ML на 23%.