Дослідження технічних характеристик малогабаритного верстата
Автор: Дмитренко Андрій Валерійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: В даний час у галузі машинобудування застосовуються малогабаритні переносні настільні верстати і призначені для обробки методами фрезерування пластику, дерева, кольорових сплавів. На таких верстатах здійснюють обробку різних деталей які за своїми параметрами відносяться до прецизійної групи. Забезпечити точність, стабільність при виготовленні таких деталей можна тільки застосувавши технологічні методи розмірності які мають різне технологічне забезпечення інші умови виконання, технологічні параметри, схеми установки заготовки та ін. Так як різновидність їх велика і встановити точність обробки деталей на таких верстатах є неможливим, тому що технічні дані верстатів відсутні або є відмінності між ними. На верстатах здійснюють механічну, електрохімічну обробки, проводять різання лазером і маркують. В них формується деталь геометрично з забезпеченням точності. Обробка це формування пазу що має різну форму, відрізання, розрізання, гравіювання фрезою. Такого типу верстати оснащуються обладнанням для обробки лазером, друку 3D з використанням полімерів та контрольними головками Для того, щоб провести хорошу обробку деталі верстат повинен мати відповідну жорсткість конструкції, різних з’єднань і стиків, гасіння динамічних збурень, точність переміщення вузлів верстата та ін. Тому маючи невеликі габаритні розміри таке обладнання і має незначну жорсткість і при обробці деталі виникають різні збурюючі динамічні процеси, вони належать до автоколивань і вимушених. Мета роботи – комплексна систематизація вимог до малогабаритним верстатам портального типу, призначених для фрезерних та гравірувальних робіт та розробка методики для забезпечення та визначення його параметрів. Об’єктом дослідження є технологічний процес фрезерувальних та гравірувальних робіт малогабаритним верстатом портального типу. Наведено огляд і аналіз методів діагностування та випробувань технологічного обладнання, основні положення методики випробовування верстатів та особливості їх роботи. Подана методика згідно стандарту для визначення точності і жорсткості верстата з визначенням характеристики повторюваності та дискретності позиціонування. Наведені в першому розділі роботи методи машинного навчання дають змогу інженеру-конструктору отримати інформацію про процес обробки , характеристику верстата математичну модель процесу. Проведено аналіз інформації про ефективність обробки деталей на верстатах. В другому розділі подано загальні положення про процес фрезерування деталі, математична модель фрезерування малогабаритним верстатом з кінцевою фрезою та певною кількістю зубів, що враховує вплив комплексних вібрацій на параметри обробки. Було встановлено вплив конструктивно- технологічних параметрів фрезерного верстата з дрібно розмірним інструментом на коливання. Наведені рівняння для оптимізації процесу фрезерування, структурні схеми елементів обробки та результати моделювання. Третій розділ. Наведено методику проведення вимірювань жорсткості верстата та встановлення деформації шпинделя і досліджено геометричну точність верстата з наведенням 3D моделі в різних проекціях, розмірної схеми каретки зі шпинделем верстата та рівнянням з визначення розмірного ланцюга. Запропоновано методику на проведення тесту на стабільність системи верстата. Проведено комп’ютерне моделювання жорсткості та інших параметрів верстата з використанням програми ANSYS методом кінцевих елементів. Загальна деформація у площинах зсувів за координатами x-y становили наступні значення: максимальна деформація на шпинделі верстата становить 0,0000518 м, по осі х – 0,000039 м-коду. Нижній стан каретки. Розрахунок статичної деформації, був здійснений з різними варіантами для різних положень каретки на напрямних, це дало змогу встановити, що при зміні положень каретки змінюється і деформація. Проведено модальний аналіз, який дає змогу встановити власні частоти елементів верстата. Результатом є визначення власних гармонік коливань і подані форми цих коливань які дають інформацію про присутність деформації у всіх вузлах верстату на даних частотах. Це дає змогу визначити при обробці деталей режим різання без вібрацій, що не потрапляє у діапазони гармонік вузлів верстату для запобігання резонансу, що в свою чергу призводить підвищення вібростійкості верстата. Ключові слова: фрезерний верстат, деформація, комп’ютерне моделювання, діагностика, фреза.