Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.1 (830965), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Обобщая опыт, накопленный при использовании МКЗ для рас- Рис. 2.21. Пример представления результатов расчета, проведенного на основе использования МКЗ: — — исходное состояние; — —— †деформированн состояние чета НС металлорежущих станков, можно выделить следующие рациональные области применения различных конечно-элементных моделей в настоящее время. 1. Конечно-элементные модели из пластинчатых элементов наиболее целесообразно применять на стадии разработки технического проекта для расчетной оценки статических деформаций элементов сложной формы, в которых имеют место значительные местные деформации, для выявления рациональной системы перегородок, ребер, толщины стенок и т.
п. Такие задачи не могут' быть решены каким-либо другим методом. Использование конечно-элементных пластинчатых моделей для рассмотрения поведения системы в целом требует значительных затрат времени, а достоверность получаемых при этом результатов не безусловна, в частности, из-за ненадежности данных о характеристиках жесткости соединений и демпфирования. При рассмотрении деформаций отдельных элементов характер распределения нагрузки, вызывающей их деформирование, целесообразно определять, исходя из решения приближенных задач, учитывающих взаимодействие отдельных элементов, например, из решения задачи о распределении давлений в направляющих при условии недеформируемости контактирующих тел.
При этом, поскольку поведение системы в целом определяется взаимодействием элементов, за показатель качества отдельных деталей следует принимать перемещения в зоне приложения нагрузки. В качестве примера на рис. 2.21 показана конечно-элементная модель стойки многоцелевого станка. 2. Модели НС из стержневых конечных элементов и жестких тел следует использовать для определения рационального распределения масс и жесткостей между элементами НС и оптимизации их основных параметров, для сравнения различных компоновок НС.
Такие модели можно использовать на стадиях разработки как технического, так и эскизного проектов, пока детально не проработаны конструктивные формы элементов. Сравнительная простота моделей и малое время, ! требуемое для получения численных зна- чений показателей качества, обеспечи- ! в ают возможность проведения много- вариантных расчетов и решения задач ! ! оптимизации. ! ! При решении задач на основе ! ! ! ! ! ! Стержневых моделей используют следу- ющие основные статические и динами- ! ческие характеристики НС. У г Статические характеристики.
1. х Суммарная статическая податливость '2 в зоне резания в направлении координатных осей при действии силы, имитирующей равнодействующую силы резания. Суммарную статическую податливость можно определять в одной точке рабочего пространства для типовых условий обработки, соответствующих средним типовым размерам детали. Для характеристики жесткости различных компоновок используют также значения наибольшей из суммарных податливостей по координатным осям в пределах рабочего пространства при действии отдельных составляющих силы резания, средние значения по всему рабочему пространству, матожидания суммарной податливости, определяемые при некотором вероятностном законе распределения параметров обрабатываемых деталей, и т. п.
Суммарная статическая податливость является основной условной характеристикой жесткости системы. 2. Переменность (перепад) относительных перемещений инструмента и заготовки по нормали к обрабатываемой поверхности под действием силы резания, соответствующей условиям черновой обработки типовых деталей. Эта характеристика представляет интерес с позиций влияния жесткости системы на производительность, поскольку связана с выбором припусков под чистовую обработку.
В ряде случаев перепад значений податливости в направлении координатных осей при действии отдельных составляющих силы резания, рассчитанный по всему рабочему пространству станка, используют как некоторую условную характеристику жесткости разных компоновок НС. 3. Переменность относительных перемещений инструмента и заготовки по нормали к обрабатываемой поверхности под действием веса перемещающихся узлов, характеризующая влияние упругих деформаций системы, главным образом тяжелых станков, на точность обработки.
4. Переменность перемещений инструмента в пределах рабочего пространства под действием веса перемещающихся узлов тяжелых станков, характеризующая влияние упругих деформацйй системы на точность позиционирования. динамические характеристики. 1. Дисперсия относительных колебаний 'инструмента и заготовки по нормали к обрабатываемой поверхности под действием ~внешних возмущений. Поскольку в настоящее время нет достаточно полных сведений о параметрах внешних возмущений, вызывающих вынужденные колебания при работе станков, расчетное значение дисперсии относительных колебаний можно определять от каждого источника .возмущений отдельно и рассматривать его как некоторую условную характеристику. При этом целесообразно принять простейшие предположения относительно характера возмущений и рассматривать их как «белый шум».
2. Нижние собственные частоты несущей системы, значения которых представляют интерес для быстроходных станков и при прерывистом характере процесса резания. Эти значения используют для проверки возможности нежелательных резонансных явлений, заставляющих менять режимы работы станка. 3. Суммарная максимальная динамическая податливость системы в направлении по нормали к обрабатываемой поверхности (или в направлении координатных осей) при действии возмущающей силы, имитирующей переменную составляющую силы резания.
Суммарную динамическую податливость определяют в одной точке рабочего пространства для типовых условий обработки, соответствующих средним типовым размерам детали. В ряде случаев определяют значения суммарной максимальной динамической податливости во всех точках рабочего пространства и соответствующие усредненные характеристики. Суммарная максимальная динамическая податливость является основной условной динамической характеристикой системы. 4.
Максимальное по модулю отрицательное действительное значение Ке;„амплитудно-фазовой частотной характеристики динамической податливости, определяемой в направлении приращения толщины среза под действием возмущающей силы, имитирующей переменную составляющую силы резания. Эта характеристика является основной при оценке влияния параметров НС на устойчивость процесса обработки. 5. Переменность максимальной динамической податливости и соответствующей собственной частоты колебаний в пределах рабочего пространства. Диапазон изменения этих параметров позволяет оценить необходимость соответствующей коррекции условий обработки в разных зонах рабочего пространства и уточнить область возможного использования станка.
По наиболее неблагоприятным значениям соответствующих характеристик могут быть уточнены условия для основных расчетов. Кроме статических и динамических характеристик НС важнейшими показателями ее качества являются характеристики металлоемкости, поскольку масса НС определяет массу станка (в крупных и тяжелых станках масса НС достигает 80 — 90% общей массы). При расчетах используют характеристики как абсолютные, такие, как масса всего станка (за исключением гидропривода, пультов, электрошкафов и т. п.) или масса элементов, определяющих компоновку НС, так и относительные, например произведение массы на соответствующую статическую или динамическую податливость. При определении температурных деформаций приближенными методами корпусные детали рассматривают как брусья или коробки, состоящие из тонких стенок.
Установившиеся температуры определяют путем рассмотрения теплового баланса при работе механизмов станка и в процессе резания. Критерием качества являются температурные деформации, влияющие на точность обработки или правильность работы механизмов. В настоящее время для определения температурных деформаций преимущественно используют конечно-элементные модели из пластинчатых элементов. Приближенная оценка жесткости элементов несущих систем Как отмечалось выше, при проектировании базовых деталей в большинстве случаев имеется возможность обеспечить высокую жесткость контура и жесткость стенок при деформировании их в плоскости меньшей жесткости путем введения поперечных перегородок с окнами соответствующей формы и размеров, поперечных ребер, косынок и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
