آناليز ارتعاشاتي سازه ماشين فرز CNC دروازه‌اي به روش المان محدود

Vibrational analysis of structure of gantry CNC milling machine using FEM

ارتعاشات به وجود آمده در فرآيند ماشين كاري علاوه بر ايجاد صدمات بر دستگاه، بر روي بسياري از پارامترهاي مهم خروجي فرآيند، از جمله صافي سطح قطعه‌كار تاثير بسزايي دارد. طراحي بهينه ماشين ابزار و همچنين كيفيت بالاي قطعه‌كار، با تعيين مشخصات ارتعاشي سازه ماشين ابزار امكان پذير خواهد بود. در اين مقاله به بررسي رفتار ديناميكي گذرا و هارمونيك ماشين فرز CNC دروازه اي (DMC 1000) پرداخته شده است. براي انجام اين مهم، در ابتدا سازه ي دستگاه و مجموعه هاي اصلي آن در نرم افزار ساليدورك مدل سازي شده و در ادامه با استفاده از نرم-افزار المان محدود آباكوس فركانس هاي طبيعي و پاسخ سيستم در هر دو حالت ديناميكي گذرا و هارمونيك استخراج گرديده و شرايط پايداري سيستم مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به نتايج حاصل، پاسخ سيستم در باند فركانسي زير 400 هرتز حايز اهميت بوده و بيشترين جابه جايي در حالت 1 قرارگيري اسپيندل در راستاي X رخ مي دهد.

Meanwhile damages on machine, the created vibrations during the machining process will effect on the significant results of the process, such as surface finishing. Optimized design of the machine tool and high quality of the workpiece would be possible by determining the vibration characteristics of machine structure. In this paper, transient and harmonic dynamic behavior of gantry CNC milling machine (DMC 1000) has been studied. For this reason, rudimentary structure of the machine and its main complex are modeled in the commercial Solidworks software. Then, the natural frequency and dynamic response are evaluated in both transient and harmonic moods using ABAQUS. Finally, the stability condition is investigated for the current machine. Results showed that the system response is more sensitive under frequency of 400 Hz and the largest displacement occurs at first locating position of spindle.