Sliwka Sztywnosc Statyczna Im 1 2014

7/25/2019 Sliwka Sztywnosc Statyczna Im 1 2014

1/14

Inynieria Maszyn, R. 19, z. 1, 2014

sztywnostatyczna

obrabiarka, serwonapd

Janusz LIWKA1

SZTYWNOSTATYCZNA SERWONAPDW OBRABIAREK

Zarwno sztywnostatyczna jak i dynamiczna snajwaniejszymi cechami wpywajcymi na dokadnopracyobrabiarek. Podczas gdy sztywno w tradycyjnych obrabiarkach zaley wycznie od waciwocimechanicznym, w obrabiarkach CNC sztywno zaley rwnie od waciwoci systemu sterowania. Przyuyciu tradycyjnej metody okrelania statycznych wspczynnikw sztywnoci, nie stwierdzono istotnych rnicmidzy tradycyjnymi i nowoczesnymi obrabiarkami CNC. Jednak, w przypadku zastosowania metodywykorzystujcej sidynamicznie zmienno niskiej czstotliwoci (metoda DWSS), pojawiy sipewne istotnernice w uzyskanych wartociach wskanikw sztywnoci statycznej.

1. WPROWADZENIE

Eksperymentalne wyznaczanie wskanikw sztywnoci statycznej jest najbardziejpopularn metod oceny sztywnoci statycznej obrabiarek. W przypadku tradycyjnychbadapolegajcych na symulowaniu statycznych obciesiami skrawania o sztywnocidecyduj jedynie mechaniczne waciwoci obrabiarki. W Katedrze Budowy MaszynPolitechniki lskiej w Gliwicach opracowano metod pomiaru sztywnoci statycznejbazujcej na obcieniu dynamicznie zmiennym (metoda DWSS) [1]. Wyniki pomiarwsztywnoci statycznej metod DWSS mog by uwarunkowane nie tylko waciwociamimechanicznymi ukadu nonego obrabiarki, ale rwnie waciwociami serwonapdu,

jeeli bierze on udzia w przejmowaniu obcie.Znajomo wskanika sztywnoci statycznej wzdunej serwonapdu odgrywa

znaczcrolw konstruowaniu tego typu napdu. Sztywnostatyczna ma duy wpyw naczstotliwo rezonansoworaz strefnieczuoci serwonapdu [3]. Sztywno statyczn,a w konsekwencji czstotliwoci rezonansowe, mona wyznaczy na drodze analitycznej,stosujc np. metod elementw skoczonych. Niewtpliwie najwiksz dokadnowynikw mona uzyska, stosujc metody dowiadczalne. Spowodowane jest totrudnociami zwizanymi z modelowaniem czci elektryczno-elektronicznej serwonapduoraz sztywnoci stykowej [4].

_______________1

Katedra Budowy Maszyn, Politechnika lska w Gliwicach,E-mail: [email protected]


2/14

Sztywnostatyczna serwonapdw obrabiarek 35

2. METODA DWSS

Metoda wyznaczania sztywnoci statycznej bazuje na powszechnie znanej rwnociprzemieszczenia wywoanego si statycznz amplitud przemieszczenia wywoanego sizmienn harmonicznie, o amplitudzie rwnej wartoci siy statycznej. Z tak rwnociprzemieszczemamy do czynienia w przypadku, gdy czstotliwosiy wymuszajcej jestznacznie mniejsza od pierwszej czstotliwoci drgawasnych wymuszanego obiektu.

Metoda DWSS polega na pomiarze drga wymuszonych si harmoniczno czstotliwoci maej w porwnaniu z czstotliwoci drga wasnych badanego obiektu.Do pomiaru drgastosowane ssejsmiczne czujniki drga. Sztywnostatycznoblicza si,

jako stosunek amplitudy harmonicznej siy wymuszajcej do amplitudy przemieszczeniawywoanego tsi (obliczonego z amplitudy przyspieszenia drgamierzonego czujnikamisejsmicznymi). W omawianej metodzie zachodzi, zatem konieczno okrelenia wartociamplitud przemieszczena podstawie amplitud przyspieszedrga.

3. STANOWISKO BADAWCZE

Badania laboratoryjne przeprowadzono na stanowisku badawczym serwonapdwpokazanym na rys. 1.

a) b)

Rys. 1. Stanowisko do badania sztywnoci statycznej serwonapdw: a) model CAD; b) widok stanowiska [2]Fig. 1. Investigation stand for studying static stiffness of servo-drives: a) CAD model; b) stand view [2]

Stanowisko to skada siz nastpujcych podzespow:

eliwnego oa o dugoci L=2300mm,dwch prowadnic tocznych INA KUVE 20 wraz z czterema wzkami,

przekadni rubowo-tocznej,


3/14

36 Janusz LIWKA

dwch serwonapdw firmy Yaskawa z silnikami Sigma SGMGH 13 DAi sterownikami SGDM-15DE,

ukadu sterowania numerycznego CNC S-100T firmy SoftServo,

liniau pomiarowego LS 176 firmy Heidenhain,

zespow opraw oyskowych ruby tocznej.Stanowisko badawcze zostao zbudowane w wersji dwuwariantowej, tj. w wersji

z napdzan nakrtk oraz w wersji z napdzan rub pocigow. Stanowiskow konfiguracji z napdzannakrtkzostao pokazane na rys. 2.

Rys. 2. Wersja stanowiska z napdzannakrtktoczn: a) model CAD; b) widok stanowiskaFig. 2. Variation of the stand with a propelled nut: a) CAD model; b) stand view

Badania sztywnoci statycznej serwonapdu przeprowadzono metod konwencjonalni metod DWSS dla dwch rnych pooe stou wzgldem silnika napdowego (tak jak topokazano na rys. 3), dla czterech wartoci wspczynnika wzmocnienia prdkociowego Kv(5, 15,30 i 45 1/s) oraz siy obciajcej z zakresu od 1 do 8kN.

Rys. 3. Pooenia stou serwonapdu podczas badasztywnociFig. 3. Setting of the servo-drive table during stiffness investigation


4/14


W przypadku pomiarw metod DWSS zastosowano si wymuszajco czstotliwoci z zakresu od 1 do 10Hz oraz dwa sposoby realizacji ptli sprzeniazwrotnego pooeniowego (w postaci enkodera obrotowego albo liniau pomiarowego).Testy przeprowadzono zarwno dla stanowiska z napdzan rub, jak i stanowiskaz napdzannakrtk.

4. WYBRANE WYNIKI BADA

Serwonapd zawiera skadniki mechaniczne (ruba, nakrtka, oyska, prowadnice,przekadnie mechaniczne) i elektryczno-elektroniczne (silnik, sterownik silnika, ukady

pomiarowe drogi i prdkoci, obwody regulacyjne drogi, prdkoci, prdu), dlatego jegosztywnozaley od sztywnoci skadnikw mechanicznych i elektryczno-elektronicznych.Sztywno serwonapdu bardzo istotnie zaley od rodzaju zastosowanego ukadu pomiaruprzemieszczenia. Serwonapd z bezporednim ukadem pomiarowym charakteryzuje sibardzo du sztywnoci statyczn, tzn. trudn do praktycznego wyznaczenia metodamitradycyjnymi. Natomiast serwonapd z ukadem pomiarowym porednim charakteryzuje sisztywnoci wielokrotnie mniejsz i zalen od wielu rnych czynnikw. W przypadkuserwonapdu z porednim ukadem pomiaru pooenia, mierzon wartoci jest ktowepooenie wirnika silnika, a co za tym idzie nieuwzgldniane s odksztacenia sprystei cieplne czci mechanicznej serwonapdu. Na rys. 4 pokazano wskaniki sztywnociserwonapdu wyznaczone metod konwencjonaln. Jak mona zauway, wskaniki tezale silnie od sposobu napdu oraz czynnej dugoci ruby tocznej (pozycji suportu),a mniej zaleod wartoci wspczynnika wzmocnienia prdkociowego Kv.

Rys. 4. Wskaniki sztywnoci serwonapdu wyznaczone metodkonwencjonaln

Fig. 4. Stiffness factor of the servo-drive determined by conventional method

Legenda


5/14

38 Janusz LIWKA

Sztywnoci serwonapdu wyznaczone metodkonwencjonalni metodDWSS rnisi znaczco i, co jest istotne w przypadku metody DWSS, sztywno ta nie jest staai zaley od:

sposobu napdu, tj. czy napdzana jest ruba toczna czy nakrtka toczna,

parametrw mechanicznych (pooenie nakrtki wzgldem silnika, ktre definiujedugo ruby biorcej udzia w przeniesieniu obcienia) i parametrw elektryczno-elektronicznych (przede wszystkim wspczynnika wzmocnienia prdkociowego Kv),

czstotliwoci, amplitudy i skadowej staej siy wymuszajcej.Waniejsze szczegowe spostrzeenia, jakie poczyniono odnonie sztywnoci

statycznej serwonapdw z porednimi ukadami pomiarowymi pooenia, zamieszczonoponiej. Uwagi te dotyczsztywnoci statycznej wyznaczanej metodDWSS.1.Sztywno serwonapdu z napdzan rub toczn rni si istotnie od sztywnoci

serwonapdu z napdzan nakrtk toczn. Sztywno serwonapdu z napdzannakrtk toczn jest znaczco wiksza od sztywnoci serwonapdu z napdzan rubtoczn. Na rys. 5 pokazano wpyw sposobu napdzania serwonapdu oraz czstotliwocisiy wymuszajcej na wielko wskanika sztywnoci statycznej dla wspczynnikawzmocnienia prdkociowego Kv, wynoszcego 30 1/s. Na przedstawionych w tymrozdziale wykresach, ilustrujcych wskaniki sztywnoci serwonapdu, punktamioznaczono uzyskane wyniki pomiarw oraz, w celu lepszego zobrazowania zalenoci odczstotliwoci siy wymuszajcej, dodano linitrendu.

Rys. 5. Wpyw sposobu napdu i czstotliwoci siy wymuszajcej na sztywnoserwonapdu wyznaczanmetodDWSS, dla Kv=30 1/s

Fig. 5. The influence of the drive mode and frequency of the exciting force on servo-dive stiffness as determined

by DDSS method, for Kv=30 1/s

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100110

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Wskaniksztywnocistatycznej

[kN/mm]

Czstotliwosiy wymuszajcej Hz

Kv=30 1/s

napdzana ruba napdzana nakrtka


6/14


Na kolejnym rysunku (rys. 6) przedstawiono zalenowskanika sztywnoci od sposobunapdu oraz czstotliwoci siy wymuszajcej dla wspczynnika wzmocnieniaprdkociowego Kv, wynoszcego 5 1/s.

Rys. 6. Wpyw sposobu napdu i czstotliwoci siy wymuszajcej na sztywnoserwonapduwyznaczanmetodDWSS, dla Kv=5 1/s

Fig. 6. The influence of the drive mode and frequency of the exciting force on servo-dive stiffness

as determined by DDSS method, for Kv=5 1/s

Zaleno wskanika sztywnoci od sposobu napdu (napdzana ruba lub napdzananakrtka), widoczna na rys. 5 i rys. 6 spowodowana jest przede wszystkim wpywembezwadnoci ruby tocznej. W przypadku napdu ruby tocznej jej znaczco wikszabezwadno (w porwnaniu z bezwadnocinakrtki) utrudnia ukadowi napdowemuutrzymanie zadanej pozycji (szczeglnie w przypadku dziaania siy dynamicznie

zmiennej), co w konsekwencji powoduje spadek sztywnoci. To samo zjawisko jestprzyczyn tego, e w przypadku napdzanej ruby tocznej wystpuje widocznazalenoci wskanika sztywnoci od czstotliwoci siy wymuszajcej, a w przypadkunapdzanej nakrtki zalenoci takiej nie mona zauway.

2. Sztywno serwonapdu jest wielkoci zalen od parametrw mechanicznychi elektrycznych. W pierwszym rzdzie sztywno ta zmienia si z pooeniem nakrtkiwzgldem silnika serwonapdu. W miar oddalania si nakrtki od silnika sztywnomaleje istotnie, co pokazane zostao na kolejnym rysunku (rys. 7). Zmiana ta

spowodowana jest zwikszeniem czynnej dugoci ruby tocznej. Skutkiem dziaania siywzdunej jest powstanie odksztacesprystych ruby, prowadzcych do jej skrcenia

lub wyduenia. Powstae odksztacenia spryste sproporcjonalne do czynnej dugoci

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Wskaniksztywnoc

istatycznejkN/mm

Czstotliwosiy wymuszajcej [Hz]

Kv=5Hz napdzana ruba napdzana nakrtka


7/14

40 Janusz LIWKA

ruby. Zaleno ta jest widoczna zarwno w konfiguracji serwonapdu z napdzanrub, jak i w konfiguracji z napdzannakrtk.

Rys. 7. Wpyw czynnej dugoci ruby tocznej oraz czstotliwoci siy wymuszajcej na wartowskanikw

sztywnoci serwonapdu w konfiguracji z napdzannakrtkFig. 7. The influence of virtue length of the nut and the frequency of the exciting force on values of stiffness factorsof the servo-drive for the configuration including propelled nut

3.

Jak mona zauwayna rys. 8 i rys. 9, dla badanego zakresu zmiennoci Kvod 5 do 451/s wskanik sztywnoci statycznej w rnym stopniu zaley od wspczynnikawzmocnienia prdkociowego Kv. Dla serwonapdu w konfiguracji z napdzannakrtk(rys. 8) sztywno wyznaczana dla rnych wartoci wspczynnika Kv rnia sinieznacznie, maksymalnie o ok. 10%. Dla serwonapdu w konfiguracji z napdzanrub(rys. 9) wida, e wzrost wspczynnika Kvprowadzi do wzrostu sztywnoci. Faktten pozwala wnioskowa, e wzrost wartoci wspczynnika Kv powoduje wzrostodpornoci serwonapdu na oddziaywanie si statycznych i dynamicznych.Obserwowana zalenojest zjawiskiem oczekiwanym, poniewadla tej samej wartociuchybu pooeniowego , ale dla wikszej wartoci Kv, prdkozmniejszania uchybubdzie wiksza, a co za tym idzie sztywno serwonapdu wzronie. Zjawisko to jestdobrze widoczne w przypadku napdzanej ruby, a praktycznie niezauwaalnew przypadku napdzanej nakrtki, z powodw omwionych w punkcie 1. Naleyrwnie zauway, e zwikszanie wartoci wspczynnika wzmocnieniaprdkociowego nie moe by atwym sposobem na zwikszanie sztywnociserwonapdu, z uwagi na niebezpieczestwo utraty stabilnoci.

0102030405060708090

100110120130140150

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Wskaniksztyw

nocistatycznejkN/mm


pozycja 1 pozycja 2


8/14


Rys. 8. Zalenowspczynnika sztywnoci statycznej serwonapdu od czstotliwoci siy wymuszajcej dla rnychwartoci wspczynnika wzmocnienia prdkociowego Kvw serwonapdzie z napdzannakrtk

Fig. 8. Dependence of the static stiffness coefficient of the servo-drive on the frequency of the exciting force for various

values of velocity amplification coefficient Kv for servomotor with driven nut

.

Rys. 9. Zalenowspczynnika sztywnoci statycznej serwonapdu od czstotliwoci siy wymuszajcej dla rnychwartoci wspczynnika wzmocnienia prdkociowego Kvw serwonapdzie z napdzanrub

Fig. 9. Dependence of static stiffness coefficient of the servo-drive on the frequency of the exciting force for various

values of velocity amplification coefficient Kvservomotor with driven nut

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10W

skaniksztywnocistatycznejkN/mm


Napdzana nakrtka

Kv=5 Kv=15 Kv=30 Kv=45

0

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

WskaniksztywnocistatycznejkN/mm


Napdzana ruba

Kv=5 Kv=15 Kv=30 Kv=45


9/14

42 Janusz LIWKA

4.Wpyw czstotliwoci siy wymuszajcej na sztywno serwonapdu jest znaczcy, aleniejednoznaczny. Na og jest tak, e dla niskich czstotliwoci siy wymuszajcejsztywnojest wysza nidla czstotliwoci wyszych, co widaprzykadowo na rys. 5i rys. 9. Przy czym w niektrych przypadkach mona zaobserwowa wystpowanieekstremum (minimum) sztywnoci (dotyczy to ukadu z napdzan rub toczni odlegych pooenakrtki wzgldem silnika). Przykadowo (patrz rys. 6 i rys. 9), dlaskrajnego pooenia nakrtki wzgldem silnika sztywno minimalna wystpowaa dlaczstotliwoci wymusze ok. 35Hz (w zalenoci od Kv) i rnia si od najwikszejnawet o 100%. W miarjak pooenie nakrtki byo blisze silnika serwonapdu, wpywczstotliwoci wymuszenia mala, tzn. obserwuje si coraz mniejsze zmiany wraz zezmian czstotliwoci. Dla rodkowego pooenia nakrtki wzgldem silnika (dotyczybadanego stanowiska) wpyw zmian czstotliwoci nie przekracza 1020%.

5.Takiego wpywu czstotliwoci wymuszenia na sztywno serwonapdu nie obserwujesidla ukadu z napdzannakrtk, co widana rys. 6 i rys. 7. Dla skrajnego pooenianakrtki wzgldem silnika zmiana czstotliwoci siy w zakresie 110Hz powodowaazmiany sztywnoci nieprzekraczajce 10%. Mona wic uzna, e w tym przypadkuczstotliwosiy wymuszajcej nie ma wpywu na sztywnoserwonapdu.

6.Znaczcy wpyw na sztywnoserwonapdu wywiera amplituda siy wymuszajcej, przyczym obserwuje si nastpujce prawidowoci charakterystyczne dla ukaduz napdzanrubtoczn. Po pierwsze, jeeli amplituda siy wymuszajcej jest maa, tj.rzdu 20% wartoci skadowej staej, to sztywno radykalnie wzrasta. Po drugie, jeeliamplituda siy wymuszajcej jest stosunkowo dua, tj. rzdu 50% wartoci skadowejstaej, to sztywnoosi OSN maleje. Rnice sztywnoci mogsiga100% (dotyczy tomaych wartoci Kv). W miarwzrostu Kv wpyw amplitudy jest malejcy.

Rys. 10. Zalenowspczynnika sztywnoci statycznej serwonapdu od amplitudy siy wymuszajcejw serwonapdzie z napdzanrub(FA amplituda siy wymuszajcej)

Fig. 10. Dependence of static stiffness coefficient of the servo-drive on the amplitude of the exciting force for the servo-

drive propelled by a bolt (FAamplitude of the exciting force)

0

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


kN/mm


Napdzana ruba

FA=1,0 kN FA=1,5 kN FA=2,0 kN


10/14


7.

W przypadku ukadu napdowego z napdzan nakrtk nie obserwuje si znaczcegowpywu amplitudy siy wymuszajcej na sztywno serwonapdu. Rnice sztywnociz tytuu zwikszenia amplitudy siy z 20% do 50% wartoci skadowej staej siymieszcz siw granicach bdu pomiaru. Wykres ilustrujcy to zjawisko pokazano narys. 11.

Rys. 11. Zalenowspczynnika sztywnoci statycznej serwonapdu od amplitudy siy wymuszajcejw serwonapdzie z napdzannakrtk

Fig. 11. Dependence of static stiffness coefficient of the servo-drive on the amplitude of the exciting force

for the servo-drive propelled by a nut

Rys. 12. Zalenowspczynnika sztywnoci statycznej serwonapdu od skadowej staej siy wymuszajcej |w serwonapdzie z napdzanrub(F0 skadowa staa siy)

Fig. 12. Dependence of the static stiffness coefficient of the servo-drive on a component constant exciting force for

the servo-drive propelled by a bolt (F0 the constant force

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Wskaniks

ztywnocistatycznej

kN/mm


Napdzana nakrtka

FA=1,0 kN FA=1,5 kN FA=2,0 kN

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


kN/mm


Napdzana ruba

F0=2,7 kN F0=3,3 kN F0=4,0 kN


11/14

44 Janusz LIWKA

8.Na sztywnoserwonapdu wpyw ma take skadowa staa siy wymuszajcej. Jest toszczeglnie widoczne w przypadku ukadu z napdzan rub toczn. W badaniachrealizowano przypadki, dla ktrych skadowa staa siy wymuszajcej rnia sinaweto 100%. Z tego tytuu obserwowano zmiansztywnoci (na og wzrost) rzdu 1025%,co widana rys. 12.

9.W przypadku ukadu z napdzan nakrtk wpyw skadowej staej na sztywno bywyranie sabszy (kilkuprocentowy) i, co istotne, nie tak regularny jak w przypadkuwpywu amplitudy (tzn. wzrost skadowej staej nie zawsze prowadzi do wzrostu

sztywnoci).

Rys. 13. Zalenowspczynnika sztywnoci statycznej serwonapdu od skadowej staej siy wymuszajcej |w serwonapdzie z napdzannakrtk

Fig. 13. Dependence of the static stiffness coefficient of the servo-drive on a component constant exciting force for

the servo-drive propelled by a nut

Wpyw waciwoci serwonapdu na wyznaczane wskaniki sztywnoci zauwaalny

jest podczas badaobrabiarek cikich. Na rys. 14 zobrazowano dwa podstawowe kierunkidziaania obcie podczas bada sztywnoci. Obcienie dziaajce w kierunku osiX przenoszone jest przez serwonapd suportu. Obcienie dziaajce w kierunku osiY dociska suport do belki suportowej, w tym przypadku serwonapd nie przenosi adnychobcie. Naley zaznaczy, e w przypadku obrbki bez wykorzystania posuwu w osiX istnieje moliwo pracy obrabiarki z zakleszczonym hydraulicznie suportem, copowoduje naturalne odcienie serwonapdu.

Przykadowo, na rys. 15a pokazano zaleno wskanika sztywnoci jyy tokarskiegocentrum obrbczego od czstotliwoci siy wymuszajcej podczas bada metod DWSS.Dla uzyskanych wynikw nie mona wskazawyranego trendu pomidzy wyznaczonymi

wskanikami a czstotliwocisiy wymuszajcej.

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


kN/mm


Napdzana nakrtka

F0=3,3 kN F0=4,0 kN


12/14


Rys. 14. Kierunki dziaania obciepodczas wyznaczania wskanikw sztywnoci statycznej tokarskiego

centrum karuzelowegoFig. 14. Directions of load performance during determination of static stiffness of a vertical machining center unit

Na rys. 15b zestawiono wskaniki sztywnoci jxx uzyskane w przypadku, kiedy toserwonapd przejmuje obcienie. Widoczna jest wyrana zaleno uzyskanych wartociwskanikw sztywnoci od czstotliwoci siy wymuszajcej. Zwikszanie czstotliwocisiy powoduje spadek wskanika sztywnoci.

a) b)

Rys. 15. Zalenowskanikw sztywnoci suwaka tokarskiego centrum obrbczego KDC od czstotliwoci siywymuszajcej podczas badametodDWSS: a) wskanik sztywnoci jyy, b) wskanik sztywnoci jxx

Fig. 15. Dependency of stiffness factors of the slider in a machining center KDC on the frequency of the exciting force

during DDSS investigation: a) stiffness factor jyy, b) stiffness factor jxx

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 3 5 7 10



0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 3 5 7 1




13/14

46 Janusz LIWKA

Dla pokazanego przypadku rnica pomidzy wskanikiem sztywnoci wyznaczonymdla czstotliwoci siy wymuszajcej 1Hz a wskanikiem wyznaczonym dla 10Hz wynosiokoo 40%.

5. PODSUMOWANIE

Porwnujc sztywno serwonapdu wyznaczon metod konwencjonaln i metodDWSS, nasuwajsinastpujce uoglnienia:1.Sztywnoci te rni si jakociowo i ilociowo, tzn. sztywno wyznaczona metod

DWSS nie jest wielkoci sta, ale istotnie zmienia si z czstotliwoci, amplitudi skadow sta siy wymuszajcej, wspczynnikiem Kv czy sposobem napdu (napdruby tocznej lub nakrtki tocznej), podczas gdy sztywno wyznaczona metod

konwencjonaln jest wielkociw przyblieniu sta(zaley jedynie istotnie od sposobunapdu).2.

Sztywnowyznaczona metodDWSS, w przypadku napdu ruby tocznej, jest na ogmniejsza od sztywnoci wyznaczonej metod konwencjonaln. W zalenoci odczstotliwoci, amplitudy, skadowej staej siy wymuszajcej oraz wspczynnika Kv,wspczynniki sztywnoci mogrnisinawet do 24 razy.

3.

W przypadku napdzanej nakrtki tocznej wystpuje zasadniczo inna sytuacja.Sztywno serwonapdu wyznaczona metod DWSS jest albo na poziomie sztywnociwyznaczonej metod konwencjonaln, albo o kilka procent wysza. Taka sytuacja mamiejsce niezalenie od czstotliwoci, amplitudy skadowej staej siy wymuszajcej czy

wspczynnika Kv.4.Z uwagi na dynamiczny charakter si skrawania mona stwierdzi, e wyniki uzyskane

metodDWSS lepiej odzwierciedlajwpyw sztywnoci statycznej serwonapdu posuwuna rzeczywist dokadno obrabiarki sterowanej numerycznie, ni ma to miejsce wprzypadku wynikw uzyskanych metodkonwencjonaln.

Wyniki prezentowane w tej czci pracy s wycinkiem bada realizowanychw Katedrze Budowy Maszyn w ramach projektu badawczego pt. Wyznaczanie sztywnocistatycznej obrabiarek sterowanych numerycznie metoddynamiczn, finansowanego przezKomitet Bada Naukowych. W raporcie z tego projektu [2] znale mona pene opisyprzeprowadzonych bada. Prezentowane wyniki bdwykorzystane w pracach majcych na

celu stworzenie penego modelu matematycznego serwonapdu obejmujcego swymzakresem zarwno czmechaniczn, jak i czelektryczno-elektroniczn.

Praca wykonana w ramach projektubadawczego nr 5 T07D 002 23 finansowanego przez KBN.

LITERATURA

[1] LIWKA J., 2000, Wyznaczanie sztywnoci statycznej obrabiarek metod wymuszenia dynamicznego, ZeszytyNaukowe Katedry Budowy Maszyn Politechniki lskiej, 2, Gliwice.

[2] Praca zbiorowa, 2005, Wyznaczanie sztywnoci statycznej obrabiarek sterowanych numerycznie metod

dynamiczn,Projekt badawczy KBN nr 5 T07D 002 23, Gliwice.


14/14


[3] KOSMOL J., 1998, Serwonapdy obrabiarek sterowanych numerycznie, WNT, Warszawa.

[4] GRZYWOCZ J., SOKOOWSKI A., 2013, Badania sztywnoci statycznej obrabiarki KCI 210/280 NM

w konwencji hybrydowej metody elementw skoczonych, Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn Politechniki

lskiej, 2, Gliwice.

STATIC STIFFNESS OF MACHINE TOOLS SERVO DRIVES

Both static and dynamic types of stiffness are the key features influencing the accuracy of a machine tool performance.

Whereas the stiffness of a traditional machine tool depends solely on the mechanic system used, the CNC machine tool

stiffness is determined not only by its mechanic system but by the control system as well. Using the traditional methodfor determining static stiffness factors, no significant differences were observed between traditional and modern CNC

machine tools. However, having applied the method using dynamically variable force of low frequency (DDSS

method), some essential discrepancies appeared in the static stiffness factors obtained.

Keywords: static stiffness, machine tool, servo drive

Sliwka Sztywnosc Statyczna Im 1 2014

Documents

Transcript of Sliwka Sztywnosc Statyczna Im 1 2014