ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНОГО СТАНКА С ЧПУ С ПРИМЕНЕНИЕМ СРЕДСТВ SOLID EDGE

ENSURING THE RIGIDITY OF A VERTICAL CNC MILLING MACHINE USING SOLID EDGE TOOLS

Daulet Asylbekov

student, department of mechanical engineering, Akhmet Baitursynuly Kostanay Regional University,

Kazakhstan, Kostanay

Darina Zhamalova

teacher of special disciplines, Kostanay College of Automobile Transport,

Kazakhstan, Kostanay

Beibit Kaliyev

scientific supervisor, senior lecturer department of mechanical engineering, Akhmet Baitursynuly Kostanay Regional University,

Kazakhstan, Kostanay

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы моделирования системы «станок-инструмент-деталь» для предварительной оценки упругих деформаций при обработке, что позволяет предотвратить возникновение брака.

ABSTRACT

The article discusses the issues of modeling the "machine tool-part" system for the preliminary assessment of elastic deformations during processing, which allows to prevent the occurrence of defects.

Ключевые слова: металлорежущие станки; технологическая оснастка; жесткость.

Keywords: metal-cutting machines; technological equipment; rigidity.

Жесткость системы подшипников оценивается на основе относительных перемещений инструмента и заготовки под действием сил резания [1]. Эти перемещения зависят от силы резания, внутренней жесткости отдельных компонентов станка, жесткости контакта между ними и их расположения в пространстве. При анализе погрешностей, вызванных упругими деформациями, важно также учитывать деформации оснастки, крепежных элементов и заготовок. Элементы технологической системы могут деформироваться по-разному в зависимости от их расположения и направления сил резания. Недооценка этого фактора может привести к ошибкам при обработке, особенно при изготовлении высокоточных деталей [2]. Поэтому предварительная оценка упругих деформаций технологической системы чрезвычайно важна.

Система SolidEdge была выбрана для завершения проекта из-за наличия студенческой лицензии. SolidEdge, предшественник NX CAD, имеет аналогичные модули проектирования и инженерного анализа [3]. Станок включает в себя следующие узлы: 1- стойка, 2- каретка, 3- шпиндельная бабка, 4- шпиндель, 5- рукав, 6- патрон,7- инструмент, 8- стол, 9- салазки, 10- регулирующая пластина, 11- станина (рис. 1).

Рисунок 1. Расчетная модель фрезерного станка

Деформации системы подшипников значительно влияют на формирование погрешности обрабатываемой поверхности. Для снижения этой погрешности необходимо:

1. Выполнить трехмерное моделирование и симуляцию технологической системы фрезерного станка.

2. Оцените деформации инструмента и заготовки.

3. Изменяя схему резания, взаимное расположение инструмента, приспособления и заготовки, обеспечьте общую деформацию в пределах допуска.

Используя для этой цели инструменты трехмерного моделирования, можно:

1. Устранить дефекты, вызванные недопустимыми упругими деформациями технологической системы.

2. Повысить качество изготавливаемых деталей.

Для получения дополнительной информации было предложено программное обеспечение SolidEdgeST6 (исследовательская лаборатория) от Siemens PLM Software, модули которого получили названия «Модуляция пользователя», «Настройка коллекции», «Создание карты», «Моделирование».

Для построения расчетной схемы были построены трехмерные модели деталей несущей системы и проведена их сборка с учетом характера соединений. Была смоделирована установка станины на трех опорах.

Результирующие силы резания P1 и P2 были приложены вдоль линии условного контакта (резания) инструмента и заготовки

Был проведен статический анализ, для чего была построена сетка конечных элементов. Затем моделировалось нагружение подшипниковой системы силами резания (рис. 4). Для последующего анализа было пределе значения перемещения инструмента и заготовки вдоль осей координат с помощью функции «Выборка» (рис. 5)

Конечная деформация в точке резания определяется как сумма перемещений инструмента и заготовки, определяемая с помощью функции «Выборка». В случае превышения общего допуска на деформацию при обработке поверхности необходимо:

1. Определите, какой элемент технологической системы оказывает решающее влияние на общую деформацию, и увеличьте его жесткость.

2. Измените схему резания.

3. Измените взаимное расположение инструмента, приспособления и заготовки.

В результате данного исследования была выявлена возможность предварительной оценки упругих деформаций технологической системы под действием сил резания с использованием трехмерного моделирования и конечно-элементного анализа.

Применяя эти результаты, можно обеспечить требуемое качество изготавливаемых деталей.

Список литературы:

1. Шагаева, Д. С. Лазерная резка металла на ЧПУ станке / Д. С. Шагаева, А. К. Сатубалдина // Научное сообщество студентов. Междисциплинарные исследования: сборник статей по материалам CXLI студенческой международной научно-практической конференции, Новосибирск, 19 мая 2022 года. Том 10 (141). – Новосибирск: Общество с ограниченной ответственностью "Сибирская академическая книга", 2022. – С. 61-67.
2. Никулушкина, О. М. Повышение качества деталей, получаемых на фрезерных станках с ЧПУ / О. М. Никулушкина // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2020. – № 6. – С. 227-230.
3. Хусаинов, Р. М. Проект модернизации вертикально-фрезерного станка с ЧПУ с целью обеспечения его виброустойчивости с применением средств Solid Edge / Р. М. Хусаинов, И. В. Авдеев // Теоретические и практические проблемы развития современной науки : сборник материалов 5-й международной научно-практической конференции, Махачкала, 31 июля 2014 года. – Махачкала: Общество с ограниченной ответственностью "Апробация", 2014. – С. 11-12.