Do analizy stabilności podczas frezowania niezbędna jest znajomość dynamicznej charakterystyki frezu. Jej wyznaczanie dla mikrofrezowania jest trudne ze względu na małą średnicę narzędzia. Stąd zaproponowano metodykę opartą na uderzeniu kulką łożyskową wystrzeliwaną sprężonym powietrzem.
When grinding high demands are usually placed on the geometrical tolerances of the workpiece surface. For this reason, the spindles of the grinding machines are normally designed with requirements for a minimum position change of the grinding disks due to external forces and bending moments. The design theory of these spindles is relatively well elaborated, as it represents the most frequently used solution in practice. However, there are also cases where it is necessary to grind some hard-to-reach areas, using a great ejection of the spindle. In these cases, it is necessary to reassess the required geometrical tolerances with regard to its necessity to comply with the minimal changes in the position of the grinding discs due to the great ejection. Where it is necessary to maintain high geometrical tolerances, it is necessary to ensure a greater rigidity of the spindle. This rigidity is usually improved by increasing its diameter. By doing this we also increase the weight of the spindle that is heavily ejected, and thus its deformation can occur due to gravity forces. That is why it is necessary to analyse the deflection of the spindle depending on its ejection in the course of its design. In the case we increase the diameter of the grinder spindle the possible applicable grinding disc diameter decreases, due to the growing size of its housing. Any grinding of hard-to-reach surfaces is therefore done in particular to improve the quality of the surface with low requirements on the geometrical tolerances. This article deals with the design patterns for a spindle used in axial grinding for inner rotating surfaces. The article contains a spindle design solution and an analysis of its deflections, depending on its ejection, and the size of the passive forces.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Mikrofrezowanie jest konkurencyjną metodą wytwarzania małych elementów i kształtowania powierzchni o wysokiej jakości przy niskich kosztach ustawiania. Stwarza jednak nowe wyzwania, ponieważ proces nie jest do końca poznany. Tu analizowany jest wpływ pochylenia osi frezu na jakość powierzchni obrobionej.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono projekt innowacyjnego mechanizmu otwierania tulei zaciskowej tokarki. W zaproponowanym rozwiązaniu tuleja jest wkręcona we wrzeciono w sposób uniemożliwiający wzajemne przesuwanie się tych elementów. Dzięki takiemu zamocowaniu otwieranie i zamykanie tulei nie powoduje jej wzdłużnego ruchu względem obrabianego materiału, co zapewnia wysoką dokładność i powtarzalność mocowania obrabianego przedmiotu.
EN
Presented is an innovative lathe collet opener mechanism design. In the proposed solution collet is screwed into the spindle to prevent mutual sliding of these elements. By such attachment the opening and closing of the collet does not cause any longitudinal movement of the workpiece which enhances the accuracy and repeatability of the workpiece clamping.
Promising ways of energy efficiency gain of spindles with fluid flow bearings are offered. New design of journal hybrid flow bearing which contains spherical bearing pockets and adjustable valves with relay control system is offered to improve energy efficiency of spindle units of machine tools. To reduce power losses of fluid bearings at high speed special lubrication based on water with integrated system of corrosion protection is offered. Results of theoretical research of energy consumption of grinding machine tool with a new design of spindle hybrid bearings are presented. Power losses of the spindle unit with both new design and base design of journal bearings are assessed. Effectiveness of new design of spindle hybrid bearings at high operating speeds is shown.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Producenci pilarek formatowych do drewna dążą do zwiększania dokładności przecinania. Można to osiągnąć np. przez poprawę zachowania się wrzeciona, gdyż od niego w dużej mierze zależą efekty przecinania. Przedstawiono metodykę wyznaczania prędkości krytycznych wrzeciona pilarki formatowej w funkcji cech konstrukcyjnych wrzeciona i jego napędu.
EN
Producers of sliding table saws constantly strive for improvement in sawing accuracy. One of the method is an upswing in a spindle behavior, since, it affects to a large degree sawing effects. Methodology of determination of critical rotational speeds of the spindle in a function of the spindle design features and its driving system is presented.
The work is devoted to the research ofprecision regularities in a spindle unit by the trajectory of the spindle installed on hydrostatic bearings.The mathematical model of trajectories spindle with lumped parameters that allows to define the position of the spindle with regard the simultaneous influence of design parameters, geometrical deviations ofform, temperature deformation bearing surfaces, the random nature of operational parameters and technical loads of hydrostatic bearings has been developed. Based on the results of numerical modeling the influence of shape errors of bearing surface of hydrostatic bearing on the statistical characteristics of the radius vector trajectories of the spindle by varying the values rotational speed of the spindle and oil pressure in front hydrostatic bearing has been developed. The obtained statistical regularities of precision spindle unit have been confirmed experimentally. It has been shown that an effective way to increase the precision of spindle units is to regulate the size of the gap in hydrostatic spindle bearings. The new design of an adjustable hydrostatic bearing, which can improve the accuracy of regulation size gap has been proposed.
Magnetic bearings are used in several applications, but they didn’t succeed in the machine tool industry, due basically to their low damping, with its associated low chatter free cutting capacity. This work shows the development of a high speed milling spindle supported on magnetic bearings with high chatter resistance. That is achieved by using control strategies which add damping to the bearings. Excitation by means of the magnetic bearings is used to identify its dynamic behaviour and to optimize the damping parameters. Finally the results of the industrial validation are presented; showing an increase of six times in the cutting capacity.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano możliwości systemu komputerowego COMSOL Multiphysics w analizie obliczeniowej wrzecion obrabiarek skrawających. Przedstawiono sposób modelowania geometrii wrzecion, obciążeń od sił skrawania oraz podpór łożyskowych. Opisano modelowanie uchwytu obróbkowego wraz z przedmiotem obrabianym. Na przykładzie modelu zespołu wrzecionowego tokarki średniej wielkości wykonano analizę obliczeniową w zakresie statycznym i dynamicznym. Określono deformacje wrzeciona oraz wielkości przemieszczeń w miejscu skrawania. Wyznaczono trzy pierwsze częstości drgań własnych i odpowiadające im postacie drgań. W pracy potwierdzono przydatność systemu komputerowego COMSOL do efektywnej analizy obliczeniowej wrzecion obrabiarek.
EN
This paper presents the opportunities of COMSOL Multiphysics computer system for computation analysis of machine tool spindles. The method of modelling of spindle geometry and load from cutting forces and bearing support was presented. Modelling of a work-piece holder with the workpiece was also discussed. With the example of the model of spindle assembly in a medium-size lathe, the computational analysis within static and dynamic range was carried out. The deformations of the spindle and the values of displacement at the location of the cutting point were found. Three first frequencies of free vibrations and the corresponding forms of vibrations were also determined. The study confirmed the usefulness of the COMSOL computer software for effective computational analysis for machine tool spindles.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The results of the theoretical study of friction losses in the multilobe journal bearings applied in bearing systems of grinding spindle are presented in this paper. Friction losses were obtained from the solution of the basic equations of the hydrodynamic theory of lubrication. These equations, i.e. Reynold’s, energy, viscosity of lubricant and oil film geometry equations were solved numerically using finite differences method.
Ważnym wskaźnikiem stanu frezarki, a zwłaszcza skłonności do drgań samowzbudnych jest podatność dynamiczna jej wrzeciona. Może ona zostać określona poprzez eksperymentalną analizę modalną. Artykuł prezentuje metodykę, algorytmy oraz oprogramowanie umożliwiające przeprowadzenie automatycznej analizy modalnej o jednym wejściu i jednym wyjściu przez operatora nieposiadającego wiedzy na temat tej analizy. Artykuł prezentuje przykłady wykorzystania oprogramowania w warunkach przemysłowych.
EN
An important indicator of milling machine tool condition is the dynamic compliance of its spindle. It can be identified with experimental modal analysis (tap test). The paper presents the methodology, algorithms and software for automatic SISO modal analysis. It enables performing of such test and obtaining proper results by an operator without any knowledge on modal analysis. The paper presents examples of the software application in factory floor conditions.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych w celu wyznaczania parametrów technologicznych wykonywania połączeń wciskowych wspomaganych termicznie małych tulejek wrzecion. Wyniki badań przedstawiono w postacji nomogramów umożliwiających łatwy i optymalny dobór tych parametrów w przypadku montażu podobnych połączeń.
Jedną z nowoczesnych technologii wytwarzania jest frezowanie z dużymi prędkościami skrawania (ang. High Speed Cutting - HSC), umożliwiające, w porównaniu z obróbką konwencjonalną wzrost wydajności, dokładności i jakości wyrobów (chropowatości powierzchni obrobionej), przy jednoczesnym obniżeniu jej kosztów. Przy tej technologii niemal całe ciepło odprowadzane jest wraz z wiórem. Narzędzie i detal po obróbce z wysokimi prędkościami można dotknąć.
Omówiono rozwiązania konstrukcyjne napędów głównych obrabiarek CNC. Zaproponowano procedurę wyznaczania parametrów opisujących łożyska kulkowe skośne, po ich zamontowaniu we wrzecienniku. Omówiono modelowanie wymiany ciepła przez chłodnice, a także modelowanie wymiany ciepła między olejem chłodząco - smarującym a przekładniami zębatymi, wałkami i ściankami wrzeciennika. W modelowaniu wymiany ciepła wewnątrz wrzeciennika zaproponowano posłużenie się dodatkowymi elementami przestrzennymi typu "Ciecz" i "Powietrze". Omówiono model MES i jego weryfikację dla obliczeń nagrzewania się i odkształceń cieplnych wrzecienników. Zamieszczono wyniki obliczeń wrzeciennika ze złożonym napędem, uzyskane z wykorzystaniem: proponowanej procedury dla łożysk i modeli wymiany ciepła wewnątrz wrzeciennika.
EN
Design solutions for main drives of CNC machine tools are discussed. The authors propose the procedure of determining parameters describing angular contact ball bearings, after they are mounted in a headstock. Modelling of heat exchange by radiators is discussed, as well as modelling of heat exchange between cooling-lubricating oil and gear transmissions, shafts and headstock walls. In modelling of heat exchange inside the headstock, the use of additional space elements of type "Fluid" and "Air" is proposed. FEM model and its verification for headstocks heating and thermal deformations was described. Paper also includes computation results of the headstock with a complex drive acquired with the use of proposed procedure for bearings and models of heat exchange inside the headstock.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Influence of the machine frame on the dynamic properties of spindle and tool is investigated using an example of a real machine tool. Model of the whole mechanical system is created as a coupled system of the tool, spindle and machine frame single submodels. Experimental verification of the model has shown a good match of the system critical frequencies and compliances. It has been proved that properties of the machine frame limit the dynamic properties at the tool tip especially in the case, if a compact tool is used.
To achieve a higher reconfigurability of machine tools, the Institute for Machine Tools at the University of Stuttgart developed a new spindle module in cooperation with the company INDEX-Werke GmbH & Co. KG (Esslingen, Germany) within the framework of a transfer project (TFB59), supported by the DFG. This spindle module enables the operator to exchange the spindle in clearly less time and hence represents an important device for the reconfigurability of machine tools. This paper describes important steps in the development and design of the new machine module.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.