Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dynamic properties of hybrid machine tool body - theoretical and experimental investigation

Kępczak Norbert, Pawłowski Witold

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 25, nr 1

6--14

EN

The article presents theoretical and experimental investigation in order to obtain dynamic properties of hybrid machine tool body in comparison with cast iron body. For this purpose, the theoretical and experimental modal analyses were carried out. The influence of the mineral cast material for filling voids on the dynamic properties of the machine tool body was discussed. During the analysis, the modes and frequencies of free vibrations, the amplitude values and the damping ratios were compared. Despite lowering the free vibration frequency of the hybrid construction, compared to the cast iron body, in some cases, the dynamic propertieswere affected. This could be determined on the basis of decreasing the amplitude value of the transfer function (from 12.16% to 58.66%) and the increasing the vibration damping coefficient ratio (from 12.22% to 75.24%) in the case of a hybrid body as compared to a cast iron body. The final conclusions were drawn about the application of mineral casts in the construction of machine tools and its impact on the dynamic properties of the structure.

2

Porównanie metod optymalizacji bazujących na prymitywach i wstępnym modelu geometrycznym

Wilk P., Kosmol J.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 1 (163)

54--60

PL

W artykule przedstawiono porównanie dwóch metod optymalizacji korpusów maszyn. Obie metody wykorzystują zarówno metodę elementów skończonych jak i algorytm ewolucyjny. Pierwsza z nich zakłada, że znany jest model wstępny obiektu i wówczas należy użyć tylko optymalizacji parametrycznej. Natomiast w drugim przypadku, kiedy nie ma żadnych informacji o modelu obiektu należy zastosować zarówno optymalizacje topologiczną jak i parametryczną. Ta druga metoda wykorzystuje prymitywy, jako modele wstępne obiektu. W artykule zamieszczono wyniki porównania obu metod dla wybranego korpusu obrabiarki. Porównaniu podlegały optymalne rozwiązania w postaci: wskaźników sztywności, ich rozrzutu, masy korpusów i częstotliwość drgań własnych. Wyniki tych porównań są dosyć oczywiste: metoda optymalizacji, bazująca na prymitywach daje korzystniejsze efekty niż metoda bazująca na projekcie wstępnym. Dotyczy to w szczególności masy zoptymalizowanego korpusu, która może być nawet o 10 mniejsza.

EN

The paper presents comparison of two optimisation methods of machine frames. Both methods use Finite Element Methods and Evolutionary Algorithm simultanously. The first of the method assumes that the initail model of the body is known and in such situation the parametric optimisation should be applied only. In the second case when one has no information about the object’s model, the Topology optimisation and Parametric optimisation should be applied. The second method uses Prymitives as preliminary model of object. The paper presents results of comparision of both metof applied to an example frame. Such parameters were compared: coefficients of stiffness, dispersion of stiffness, masses od frames, free frequency of vibration. Results of comparision are very obviousness: method of optimisation based on primitives gives better results than method based on initialy project. First of all it concerns on the mass of opimised frame, which may be even 10% smaller.

3

Teoretyczne badania właściwości dynamicznych łóż obrabiarki wykonanych z żeliwa i hybrydowego połączenia żeliwa z odlewem mineralnym

Kępczak N., Pawłowski W.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 8-9CD1

199--203

PL

W artykule przedstawiono teoretyczną analizę modalną dwóch korpusów obrabiarki: jednego wykonanego z żeliwa szarego oraz drugiego wykonanego z hybrydowego połączenia żeliwa i odlewu mineralnego. Analiza została przeprowadzona w celu określenia właściwości dynamicznych dwóch korpusów o podobnych kształtach wykonanych w tradycyjnej oraz nowatorskiej technologii odlewniczej. Dodatkowo przeprowadzono analizę sztywności statycznej konstrukcji obu korpusów. Podczas badań symulacyjnych stwierdzono wzrost sztywności dynamicznej oraz wzrost sztywności statycznej korpusu obrabiarki wykonanego z hybrydowego połączenia żeliwa szarego i odlewu mineralnego.

EN

The paper presents a theoretical modal analysis of the two machine tool bodies: one made of gray cast iron and the second made of hybrid connection of cast iron and mineral cast. The analysis was conducted in order to determine the dynamic properties of two bodies of similar shapes made in the traditional and innovative casting technology. In addition, an analysis of the static stiffness of the structure of two bodies was performed. During the simulation studies it was found an increase in dynamic stiffness and increase in static rigidity of the machine tool body made of hybrid connection of cast iron and mineral cast. The results of theoretical studies have confirmed the desirability of using hybrid construction because the dynamic properties of so formed body are more favorable in comparison with the conventional body made of cast iron.

4

Zastosowanie algorytmów ewolucyjnych i Metody Elementów Skończonych w optymalizacji korpusów obrabiarek

Wilk P.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2011

|

nr 1

5-207

PL

Rozwój obrabiarek skrawających zmierzający w kierunku podnoszenia wymagań związanych z dokładnością i wydajnością obróbki pociąga za sobą wzrost parametrów kinematycznych (m. in. prędkość posuwu, prędkość obrotowa wrzeciona, itp.), a co za tym idzie oddziaływań siłowych i cieplnych. Fakt ten stawia konstruktora w sytuacji konieczności stosowania nowoczesnych metod obliczeniowych (np. MES) pozwalających na symulację maszyny poddanej obciążeniom oraz stosunkowo łatwe wariantowanie. W niniejszej rozprawie zaproponowano wprowadzenie do procesu projektowo-konstrukcyjnego obrabiarki metod optymalizacji opartych na algorytmie ewolucyjnym wspomagających proces poszukiwania najkorzystniejszej postaci geometrycznej korpusów. Dzięki temu, na etapie opracowania projektu wstępnego, możliwe jest kształtowanie własności statycznych, dynamicznych oraz cieplnych m.in. korpusów, a co za tym idzie całej obrabiarki. W ramach przeprowadzonych działań opracowano metody pozwalające na dobór parametrów geometrycznych (wymiary i położenie ścian oraz otworów, grubości ścian, itp.) oraz optymalnego rozmieszczenia materiału w obrębie korpusu (optymalizacja topologiczna). Przy czym skupiono się przede wszystkim na problemie redukcji masy, zachowując jednocześnie odpowiednią sztywność statyczną. Jednakże z powodzeniem w procesie optymalizacji można stosować inne kryteria, np. dynamiczne, cieplne, wytrzymałościowe. W wyniku optymalizacji topologicznej otrzymuje się zgrubny model geometryczny o najkorzystniejszym rozmieszczeniu materiału. Stanowi on podstawę do dalszych działań mających na celu opracowanie optymalnej postaci geometrycznej korpusów. Po uszczegółowieniu modelu zaleca się przeprowadzenie doboru parametrów geometrycznych, co pozwala na zbliżenie rozwiązania do optimum globalnego. Niejednokrotnie poprawy własności korpusów dokonuje się bazując na już istniejących rozwiązaniach, korzystając z optymalizacji parametrycznej. Jednakże takie działanie może prowadzić do rozwiązania dalekiego od optimum globalnego. Wynika to z faktu, iż niejednokrotnie wstępna postać geometryczna korpusu jest rezultatem wykorzystania intuicji konstruktora oraz tradycyjnych metod obliczeniowych. Finalnym skutkiem przeprowadzonych działań było opracowanie metodyki optymalizacji korpusów zawierającej liczne wskazówki i zalecenia. Dotyczą one zarówno czynności przygotowawczych, jak również przebiegu procesu doboru najlepszej postaci konstrukcyjnej korpusów.

EN

The development of machine tool, a result of inereasing requirements linked with machining precision and efficiency, has led to an inerease of kinematic parameters, and what follows, an inerease of the impact of various forces as well as heat. Due to this, a designer must use modern calculation methods (Finite Element Method) which allow for the simulation of the machine's behavior under the impact of loads and relatively simple variant estimates. The dissertation contains an introduction to the machining optimization design-construction process based on an evolutionary ałgorithm, which facilitates the process of identifying the best forms of geometrie corpuses. As a result, determining static, dynamic and thermal properties of corpuses and the machine tool is possible during the preliminary design stage. As part of the conducted study a method enabling the selection of geometrie parameters was elaborated (dimensions and layout of walls and holes, as well walls thickness); this includes the optimal placement of materiał within the corpus (topology optimization). Although the emphasis was mainly placed on the problem of mass reduction while maintaining adequate static rigidity, the optimization process can successfully be used with other criteria, i.e. dynamie, thermal, strength parameters. As a result of the topologic optimization a rough geometrie model can be elaborated, with the most favorable material layout. The model becomes the basis for further elaboration of an optimal geometry corpus. Once the model is particularized it is recommended to conduct a selection of geometric parameters, which allows the designer to create a solution close to a global optimum. Often improvement of corpus qualities is conducted based on a preexisting solution with the help of parameter optimization. However, this can lead to a result falling short of the global optimum, as the initial geometrie corpus is often the result of the designer's intuition and traditional calculation methods. The end result of the study was the elaboration of a corpus optimization methodology, which includes multiple suggestions and recommendations. These encompass both preliminary activities, as well as the process of selecting the most advantageous corpus construction.

5

Optymalizacja konstrukcji obrabiarek HSC

Kosmol J., Lehrich K., Wilk P.

Mechanik

|

2011

|

R. 84, nr 12

XII-XIII

PL

Nowe podejście do projektowania korpusów obrabiarek HSC bazujące na optymalizacji ich konstrukcji poprzez osiągnięcie możliwie małej masy korpusu i jednocześnie wysokiej sztywności statycznej a więc, z wykorzystaniem optymalizacji wielokryterialnej. Dwa możliwe rozwiązania problemu optymalizacji: za pomocą tzw. optymalizacji parametrycznej przy znanej postaci konstrukcyjnej korpusu i na drodze optymalizacji postaciowej, gdy punktem wyjścia jest prymityw klasy prostopadłościan czy walec.

6

Optymalizacja topologiczna korpusów za pomocą algorytmu ewolucyjnego

Wilk P.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2010

|

nr 1

71-80

PL

Niniejszy artykuł zawiera omówienie problemów związanych z optymalizacją korpusów obrabiarek. Skupiono się przede wszystkim na przebiegu procesu optymalizacji topologicznej, prowadzącej do odpowiedniego rozmieszczenia materiału, a w konsekwencji do opracowania optymalnego kształtu korpusów. Przedstawiony w artykule proces optymalizacji topologicznej przeprowadzono przyjmując jako cel maksymalizację sztywności statycznej oraz redukcję masy.

EN

The presented article contains the discussion of problems connected with optimization of machine tool frames. Such frames should be designed taking into account at least two criterions: mechanical stiffness and weight. Coefficient of stiffhess should be as big as possibly but the weight of the frame should be as Iow as possible. This article contains also the course of topological optimization of machine tool frames. This technique uses design variables that are optimal coefficients assigned to each finite element. Solution which was obtained in process of optimization frames was compared with variant proposed through constructor.

7

Analiza wpływu wielkości siatki i warunków brzegowych na wyniki analiz MES korpusu obrabiarki

Lehrich K., Banczarek K., Wylężek M.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2010

|

nr 1

63-70

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu sposobu dyskretyzacji oraz warunków brzegowych na wyniki analiz Metodą Elementów Skończonych. Badania przeprowadzono w systemie Algor, na przykładzie korpusu wrzeciennika centrum frezarskiego. Dokonano zestawienia wyników analiz dla różnych rodzajów i wielkości elementów skończonych.

EN

The paper presents analysis of mesh options and boundary conditions impact onto results of Finite Element Analysis. The simulations of the headstock of vertical milling center were done in Algor system. Listing of the analyses results for different type and size of finite elements was done.

8

Próba optymalizacji korpusu obrabiarki z zastosowaniem MES i algorytmu genetycznego

Kosmol J., Wilk P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2008

|

T. 4, nr 35

59-66

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji komputerowej stojaka prototypowego centrum frezarskiego przeznaczonego do obróbki szybkościowej HSC (High Speed Machining). Celem tej symulacji było znalezienie optymalnych wymiarów żeber stojaka. Kryteria optymalizacji wynikały z funkcji, jakie ma pełnić wymieniony korpus obrabiarki i sprowadzały się do minimalizacji masy i maksymalizacji jego sztywności statycznej. Do badań optymalizacyjnych użyto połączonych metod: elementów skończonych i algorytmów genetycznych, wykorzystując do tego celu system Ansys.

EN

The paper presents results of simulation of a prototype of vertical milling machine tool with movable column designed for High Speed Cutting (HSC). The simulation were made using Finite Element Method (FEM). The main goal of our research is connected with optimisation of machine tool frazes especially movable frames. Such frames should be designed taking into account at least two criterions: mechanical stiffness and weight. Coefficient of stiffness should be as big as possibly but the weight of the frame should be as low as possible.

9

Badania własności dynamicznych układów korpusowych obrabiarek w procesie projektowo-konstrukcyjnym

Pajor M., Okulik T., Marchelek K., Chodźko M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2008

|

T. 4, nr 35

85-92

PL

W pracy przedstawiono numeryczną analizę modalną wybranych elementów korpusowych nowo projektowanej frezarki wspornikowej. Zaproponowano zastosowanie tego rodzaju symulacji numerycznej na etapie projektowania do poprawy właściwości dynamicznych elementów układu korpusowego. Porównano jakościowe wyniki otrzymane dla modeli numerycznych z wynikami badań doświadczalnych. Zaproponowano zmianę konstrukcji elementu korpusowego, która poprawia własności dynamiczne obrabiarki.

EN

A paper presents results of theoretical modal analysis of selected machine tool elements of the newly designed milling machine. Results of the theoretical modal analysis are compared with the experimental tests. A modification of machine tool aimed at improvement of dynamic performance is proposed.