Расчет жесткости станины станка

[fluent3000 0]

Добрый день.

При обработке алюминия встает вопрос жесткости станины и портала станка. Нужен софт, который поможет расчитать хотя бы грубо задачу. Главное чтобы CAE был попроще. Немного знаком с CAE, которое считают потоки. А вот с прочностными совсем не знаком.

Отсюда вопросы:

1) Какую CAE посоветуте? Нужно будет считать жесткость деталий из следующийх материалов: чугун, сталь, алюминий, гранит, полимер гранит.

2) Как узнать граничные условия? Фреза на определенных оборотах врезается в алюминий (или даже сталь) при этом могут происходить биения всего станка (если он не достаточно жесткий). Как упрощенно определить эти исходные данные?

[Солнцеворот 207]

Вы станину хотите посчитать или что?

[fluent3000 0]

конструкцию в сборе

[zwee 9]

Я задачи прочности и жесткости считаю в СолидВоксе. Вроде бы ничего сложного.

[fluent3000 0]

ок. может и солдиворкс сойдет. по крайней мере расчет потоков там простой и вроде даже удобный.

вопрос остался за малым. это физика процесса.

как определить нагрузки и биения, которые генерируются при фрезеровании.

[soklakov 1 475]

Какую CAE посоветуте?

Если уж fluent'ом считаете, так почему бы и для задач прочности Ansys не использовать?

Как узнать граничные условия? Фреза на определенных оборотах врезается в алюминий (или даже сталь) при этом могут происходить биения всего станка (если он не достаточно жесткий). Как упрощенно определить эти исходные данные?

Для начала определить собственные частоты. А там может больше ничего и не понадобится. От резонанса отстроитесь и успокоитесь.

[MFS 248]

Для начала определить собственные частоты. А там может больше ничего и не понадобится. От резонанса отстроитесь и успокоитесь.

Не могу согласиться. Частоты там, в зависимости от оборотов и числа зубъев фрезы будут самые разные, поэтому виброгашению показаны скорее общие мероприятия - заливка/засыпка, демпфирование и т.п., а считать надо именно на жесткость.

[Гость ISPA]

Для начала определить собственные частоты. А там может больше ничего и не понадобится. От резонанса отстроитесь и успокоитесь.

Собственные частоты мало помогут ответить на вопрос "Как узнать граничные условия?"

[Борман 2 375]

Не могу согласиться. Частоты там, в зависимости от оборотов и числа зубъев фрезы будут самые разные, поэтому виброгашению показаны скорее общие мероприятия - заливка/засыпка, демпфирование и т.п., а считать надо именно на жесткость.

Это вынужденные, а не собственные.

Собственные частоты мало помогут ответить на вопрос "Как узнать граничные условия?"

Если непонятка только с ГУ на фрезе, то можно, по обыкновению, не париться, а считать задачу вынужденных колебаний, приложив к фрезе смещение, которое хоть и маленькое, но все равно будет. Из этого анализа можно найти опасные частоты... можно их назвать собственными.

[Гость ISPA]

Из этого анализа можно найти опасные частоты... можно их назвать собственными.

Ну, конечно, можно вынужденные колебания называть собственными.

Кто бы спорил, только не я.

[MFS 248]

Это вынужденные, а не собственные.

Которые опасны, если совпадают с собственными, я правильно понимаю? Так вот, вынужденные будут самые разные, нефиг о них и париться.

Из этого анализа можно найти опасные частоты... можно их назвать собственными.

Зачем?

Жесткость надо считать. А частоты в самодельном станке будт слишком сильно отличаться от высчитанных чтобы о них вообще думать на данном этапе.

[Гость ISPA]

Жесткость надо считать. А частоты в самодельном станке будт слишком сильно отличаться от высчитанных чтобы о них вообще думать на данном этапе.

Если будут частоты слишком сильно отличаться, то и жесткость будет сильно отличаться.

[MFS 248]

Ок. Признаю что профан в расчетах таких конструкций. Почему, если требуется обеспечить жесткость расчетчики в один голос велят считать частоты. Есть некая однозначная связь?

[Гость ISPA]

Ок. Признаю что профан в расчетах таких конструкций. Почему, если требуется обеспечить жесткость расчетчики в один голос велят считать частоты. Есть некая однозначная связь?

Связь конечно есть.

На уровне уравнений это легко объяснить.

А вот на пальцах я не возьмусь объяснять.

Добавлю, что помимо собствееных частот нужно определять собственные вектора. И их анализировать.

[soklakov 1 475]

Ок. Признаю что профан в расчетах таких конструкций. Почему, если требуется обеспечить жесткость расчетчики в один голос велят считать частоты. Есть некая однозначная связь?

Между толщиной струны и тоном звука связь чувствуете? Вот звук струны - ее собственная частота. Ее толщина - жесткость.

[soklakov 1 475]

Не могу согласиться. Частоты там, в зависимости от оборотов и числа зубъев фрезы будут самые разные, поэтому виброгашению показаны скорее общие мероприятия - заливка/засыпка, демпфирование и т.п., а считать надо именно на жесткость.

Жесткость определяется из статического анализа. Но это не та жесткость(не те дроиды), которую Вы ищете. Здесь тогда будет нужен гармонический, из которого можно найти виброперемещения. В принципе, зная силу и полученные перемещения, эмпирики, бывает, считают "виброжесткость". Но в данном варианте она будет неактуальна.

[Гость ISPA]

Между толщиной струны и тоном звука связь чувствуете? Вот звук струны - ее собственная частота. Ее толщина - жесткость.

Не совсем удачный пример.

Тон звука струны зависит не столько от толщины сколько от силы натяжения струны. Чем сильнее сила натяжения тем больше собственные частоты. Толщина струны при этом не меняется.

А жесткость зависит от напряжений возникающих в струне.

Ненатянутая струна вообще не будет звучать.

Это более сложная задача. Нужно определить собственные формы и частоты с учетом приложенных нагрузок.

[MFS 248]

А жесткость зависит от напряжений возникающих в струне.

Тактактак. И почему бы сразу в статике напряжения-перемещения не посчитать-то?

Жесткость определяется из статического анализа. Но это не та жесткость(не те дроиды), которую Вы ищете.

Меня на "Технологии машиностроения" учили, что для станочного оборудования важна именно статическая жесткость. И измеряли ее простым статическим нагружением. ЧЯ(они)ДНТ?

[Гость ISPA]

Тактактак. И почему бы сразу в статике напряжения-перемещения не посчитать-то?

Вот-вот-вот мы и подходим к тому. Можно ли линейным называть расчет когда жесткость конструкции зависит от внешних сил.

Из линейного статического расчета мы определяем напряжения. То есть мы уже провели линейный расчет.

Далее на основании полученных напряжений меняем матрицу жесткости и определяем собственные частоты и формы.

А если определять собственные частоты струны без учета внешних сил она не будет звучать.

А для станочного оборудования, внешние силы практически не меняют собственные частоты. Поэтому их и не учитывают.

На самом деле меняют, но очень мало.

[evgw 22]

Меня на "Технологии машиностроения" учили, что для станочного оборудования важна именно статическая жесткость. И измеряли ее простым статическим нагружением. ЧЯ(они)ДНТ?

Ну так у нас "Технология машиностроения" советская, а это значит массивный чугунный станок и очень медленное силовое фрезерование. Мне на гигантских советских станках фрезеруют детали с подачей около 10 мм/мин и оборотами фрезы примерно 30-40 об/мин. В таких случая, конечно, надо считать статику.

А вот если ТС планирует делать ВСО со скоростью более 1000 об./мин, то моё мнение, надо считать динамику. Закладывать максимальные ускорения, а они там будут большие и определять, что будет со станком при таких ускорениях.

На основе моего опыта я предлагаю такой вариант расчета:

1. Набросать конструкцию приблизительно, прикинуть сколько металла примерно будет, вес примерный определить.

2. Оптимизировать конструкцию, т.е. сделать её максимально жёсткой при минимальном расходе материалов. Такие вещи инженер должен соображать. Делать можно итерационно, в каждом шаге считать статику.

В итоге какую жесткость получите, такую получите. Далее сравните конструкцию и вес примерно с аналогичными станками и поймёте, что Вы сможете делать в плане силового фрезерования. Можно посмотреть Чипмейкер.ру и увидеть, что люди делают на каких станках.

Если Вас не устроят возможности станка, тогда накидываете металла, увеличиваете вес и повторяете пункт сначала, пока не получите удовлетворительный результат.

3. Посчитать динамику. Взять скорости больше 1000 мм/мин и ускорения (На днях я посмотрю, какие я использовал ускорения на своём станке для примера). Ускорение нужно такое, чтобы из-за поворотов на сложных контурах скорость сильно не падала. Я установил это на основе личного опыта.

Вам бы в идеале самому чего-нибудь пофрезеровать, тогда поймёте. Желательно пофрезеровать то, что Вам надо фрезеровать, тогда точно будете знать сколько чего надо. И вообще, режимы надо чувствовать.

Вобщем посчитаете динамику, если надо, докинете где-нибудь металла.

При этом нагрузку на фрезу я предлагаю не ставить, т.к. на большой скорости Вы будете мало материала снимать. Учитывать только нагрузки в результате ускорений.

4. На каждом этапе согласовывать расчеты с возможностями Ваших электроприводов, чтобы они потянули.

Софт советую NX. Он позволит Вам сконструировать и рассчитать всё, что нужно. При этом у Вас будет ассоциативная связь между сетками и моделью. Можно будет где-то добавить, где-то убавить и всё это быстро пересчитать.

А по частотам - не заморачивайтесь. Всех возможных режимов не предусмотрите. Если будет резонанс, поменяте обороты, подачу и всё будет в порядке.