CC BY
24
ПРИМЕНЕНИЕ CAD/CAE-СИСТЕМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЖЕСТКОСТИ НЕСУЩИХ СИСТЕМ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
Хусаинов Рустем Мухаметович
канд. техн. наук, доцент Набережночелнинского института (филиала) Казанского федерального (Приволжского) университета,
г. Набережные Челны E-mail: rmh@inbox.ru Ахкиямов Дамир Рифович аспирант Набережночелнинского института (филиала) Казанского
федерального (Приволжского) университета,
г. Набережные Челны E-mail: damir-rx@mail. ru
CAD/CAE APPLICATION - SYSTEMS FOR RESEARCH OF CHARACTERISTICS OF RIGIDITY OF BEARING SYSTEMS OF METAL-
CUTTING MACHINES
Khusainov Rustem Mukhametovich
candidate of Technical Sciences, associate professor of the NaberezhnyeChelny
institute (branch) of the Kazan federal (Volga) university,
Naberezhnye Chelny Akhkiyamov Damir Rifovich graduate student of the Naberezhnye Chelny institute (branch) of the Kazan federal
(Volga) university, Naberezhnye Chelny
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается выявление главных осей жесткости с помощью средств трехмерного моделирования. Результатом такого подхода является снижение трудоемкости и материальных затрат по сравнению с экспериментальными исследованиями; повышение качества изготовления деталей
ABSTRACT
In article identification of the main axes of rigidity by means of means of three-dimensional modeling is considered. Result of such approach is decrease in labor input and material inputs in comparison with pilot studies; improvement of quality of production of details input and material inputs in comparison with pilot studies; improvement of quality of production of details
Ключевые слова: несущая система; жесткость; деформация.
Keywords: bearing system; rigidity; deformation.
Одной из главных задач при обработке изделий является обеспечение условий, для получения детали с минимальными погрешностями размеров и формы, т. е. отсутствия отклонений от заданных номинальных положений инструмента и заготовки. Такие отклонения возникают как результат различных внешних воздействий на технологическую систему станка.
Согласно [1], несущая система имеет центр жесткости и если внешние воздействия проходят через этот центр, то отклонение положений заготовки и инструмента определяются деформациями только по главным осям жесткости. Существуют ось максимальной жесткости, вдоль которой наблюдаются минимальные деформации, при действии нагрузок, и ось минимальной жесткости, вдоль которой наблюдаются максимальные деформации, при действии нагрузок. Эти оси взаимно перпендикулярны.
Таким образом, для достижения минимальных деформаций и устойчивости технологической системы необходимо, чтобы вектор равнодействующей силы резания был ка можно ближе к оси максимальной жесткости. Для этого нужно определить направление главных осей жесткости.
Определить ось максимальной жесткости можно по следующим условиям:
• вдоль этой оси наблюдаются минимальные деформации
• направление вектора деформации полностью совпадает с направление вектора сил.
Традиционно определение направление осей жесткости происходит экспериментальным путем, а это сопровождается высокой трудоемкостью и материальными затратами.
Применение средств трехмерного моделирования и инженерного анализа (CAD/CAE-системы) для исследования деформаций несущей системы в значительной степени поможет избавиться от вышеуказанных недостатков.
Для достижения поставленной цели было применено программное обеспечение Solid Edge ST5 от компании Siemens PLM Software. В этом программном обеспечении была сконструирована 3D модель зуборезного станка 5П23А, предназначенного для нарезания конических колес с круговым зубом. Данную модель сконструировали путем сборки трехмерных моделей базовых деталей станка с учетом характера соединений. Была выполнена имитация установки станины на трех опорах. Также была построена конечно-элементная сетка для анализа статических упругих деформаций системы.
Рисунок 1. Расчетная трехмерная модель несущей системы зуборезного
станка
Были приложены равнодействующие силы резания к заготовке и инструменту в точке их условного контакта (резания) и выполнена симуляция нагружения модели несущей системы этими силами. Суть вычислительного эксперимента заключалась в том, что вектор равнодействующей сил резания поворачивали на 20°(от 90° до -90°) вокруг условной точки резания и, используя функцию «Проба», определяли значение и направление деформаций при каждом угле поворота. Этот эксперимент проводился в горизонтальной и
вертикальной плоскостях в отдельности для ветви инструмента и ветви заготовки.
По условиям, определяющим ось максимальной жесткости, которые были указаны ранее, выявили оси максимальной (]щах) и минимальной (]тт) жесткости.
Лрвртм тсщ&юм т Шфартщт !т1и шеязИ/сг т
■1.00Е-02
Рисунок 2. Нагрузки и деформации в вертикальной плоскости
Итог проделанного исследования: определить главные оси жесткости возможно средствами трехмерного моделирования и конечно-элементного анализа, что дает возможность:
• Значительно снизить недостатки, которые сопровождают экспериментальные исследования.
• Повысит качество изготавливаемых зубчатых колес, путем обеспечения направления равнодействующей силы резания как можно ближе к оси максимальной жесткости, а это, в свою очередь, достигается изменением схемы резания, компоновки оснастки и, при возможности, компоновки несущей системы.
Список литература:
1. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967 — 360 с.
