Динамічний аналіз шпиндельного вузла токарного патронно- центрового верстату з ЧПК SPU 40 CNC

Abstract

Кваліфікаційна робота присвячена динамічному аналізу шпиндельного вузла токарного патронно- центрового верстату з ЧПК SPU 40 CNC. Здійснено огляд багатьох робіт по забезпеченню динамічної якості ШВ показав, що одним із методів вивчення поведінки ШВ в динаміці є його математичні моделі. В результаті аналізу встановлено, що в даний час найбільш поширені так звані детерміновані методи побудови математичних моделей ШВ, які засновані на детермінованому описі властивостей об'єкта у вигляді системи диференціальних рівнянь. Розроблено кінематичну схему приводу обертання шпинделя, що включає привідний електродвигун постійного струму, двоступеневу планетарну коробку швидкостей з гідравлічним приводом перемикання та клинопасову передачу. За допомогою CAD-системи розроблена конструкція ШВ на опорах кочення токарного патронно-центрового верстата з ЧПК мод. SPU 40 CNC Приведено методику методика визначення власних частот і форм коливань шпинделя токарного патронно-центрового верстата з ЧПК, як багатомасової дискретної системи з кінцевим числом ступеней вільності. Розроблено повні і приведені динамічні моделі згинних коливань шпинделя токарного патронно-центрового верстата з ЧПК із затискним пристроєм та к і без затискного пристрою. З використанням пакету прикладних програм MathCAD проведено приведення відповідно для 12-ти і 9-ти масових моделей згинних коливань шпинделя токарного патронно-центрового верстата з ЧПК із затискним пристроєм відповідно до 5-ти і 4-ти масової. Проведено з використанням пакету прикладних програм MathCAD розрахунок коефіцієнтів впливу податливості для відповідно 5-ти і 4-ти масової моделі. Проведено моделювання власних частот коливань шпинделя проводилися з використанням матричного числення в пакеті прикладних програм MathCAD. В результаті розрахунків отримані наступні значення (спектр) власних частот коливань. За спектром власних частот коливань шпинделя токарного патронно-центрового верстата з ЧПК мод. SPU 40 CNC перша власна частота коливань шпинделя без затискного механізму у 1,98 раз вища, ніж перша власна частота коливань шпинделя із затискним механізмом. Відповідно друга – у 4,92 рази, третя - у 2,48 рази та четверта – у 5,87 рази.

Qualification work is devoted to the dynamic analysis of the spindle assembly of the lathe chuck-center machine with CNC SPU 40 CNC. A review of many works to ensure the dynamic quality of SW has shown that one of the methods of studying the behavior of SW in dynamics is its mathematical models. As a result of the analysis it is established that at present the most widespread so-called deterministic methods of construction of mathematical models of SHV which are based on the deterministic description of properties of object in the form of system of differential equations. A kinematic scheme of the spindle rotation drive has been developed, which includes a DC electric motor, a two-stage planetary gearbox with a hydraulic shift drive and a V-belt transmission. With the help of CAD-system the design of SHV on rolling bearings of the lathe cartridge-center machine with ChPK of fashions is developed. SPU 40 CNC. The method of determination of natural frequencies and forms of oscillations of the spindle of a lathe chuck-center lathe with CNC as a multi-mass discrete system with a finite number of degrees of freedom is given. Complete and reduced dynamic models of bending oscillations of the spindle of a lathe chuck-center lathe with CNC with a clamping device and to and without a clamping device are developed. Using the MathCAD application package, the spindle bending oscillations of the CNC lathe with a clamping device were adjusted for 12 and 9 mass models of the spindle bending oscillations, respectively, in accordance with the 5th and 4th mass. The coefficients of influence of pliability for 5 and 4 mass models, respectively, were calculated using the MathCAD application package. The simulation of the natural spindle oscillations was performed using matrix calculus in the MathCAD application package. As a result of calculations the following values (spectrum) of natural frequencies of fluctuations are received. According to the spectrum of natural frequencies of oscillations of the spindle of the lathe chuck-center machine with CNC mod. SPU 40 CNC first natural spindle oscillation frequency without clamping mechanism is 1.98 times higher than the first natural spindle oscillation frequency with clamping mechanism. Respectively, the second - 4.92 times, the third - 2.48 times and the fourth - 5.87 times.