Численное моделирование упругих деформаций при статическом нагружении шпинделей металлорежущих станков

Abstract

Основным этапом проектирования шпиндельных узлов для металлорежущих станков является оптимизация его размеров. Изучение опыта ведущих фирм показывает, что конструктивное оформление шпинделей производится при соблюдении определенных соотношений расстояния между подшипниками, толщины стенки и регламентированных величин статической жесткости подшипниковых опор. При этом базовыми являются расчеты на статическую жесткость и динамическую устойчивость. Расчеты на прочность производятся только для тяжелонагруженных станков. В работе проведен статический анализ шпиндельных узлов для металлорежущих станков по методу конечных элементов при помощи пакета программ COSMOSWorks. Моделированы и определены экспериментальным путем деформации шпинделя между подшипниками и для его консольной части.

A major emphasis of the designing of spindle knots for metal-cutting machines is the optimization of the knot’s size. Based on research conducted by leading companies, the spindles are constructed observing spe-cific proportions for inter-bearing space, width of the wall and values for static stability of bearing brackets. Calculations of static stability and dynamic steadiness are pivotal. Strength computation are done only for heavily charged machines. In this paper a static analysis of spindle knots for metal-cutting machines is done using the finite elements method with the help ofthe commercial product COSMOSWorks. The deformations of the spindle between the bearings and in its console are modeled and experimentally defined.