Modelando los comportamientos estáticos y dinámicos de una máquina de torno pesado de gran tamaño bajo cargas nominales
Autores: Lin, Chien-Yu; Luh, Yuan-Ping; Lin, Wei-Zhu; Lin, Bo-Chen; Hung, Jui-Pin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelando los comportamientos estáticos y dinámicos de una máquina de torno pesado de gran tamaño bajo cargas nominales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Máquina herramienta
Respuesta dinámica
Características estáticas
Carga de la pieza de trabajo
Modos de vibración
Carga de corte
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
El rendimiento estático y dinámico de la estructura de una máquina herramienta se consideran como los principales factores que afectan la capacidad de carga, precisión geométrica y precisión de la superficie de la pieza de trabajo. El rendimiento de mecanizado de una máquina herramienta grande en condiciones estables está determinado de manera efectiva por su respuesta dinámica a la fuerza de corte en excitación de baja frecuencia. Este estudio investigó las características estáticas y dinámicas de un torno pesado grande en el que el cabezal y el contrapunto constituían módulos críticos de componentes que soportaban una pieza de trabajo grande durante el mecanizado a baja velocidad. Utilizando un modelo de elementos finitos, se analizaron las influencias de los módulos estructurales en las características estáticas y dinámicas del torno, considerando los efectos de la carga de la pieza de trabajo. Los resultados indicaron que los modos de vibración fundamentales del torno estaban dominados principalmente por los comportamientos del cabezal, contrapunto y pieza de trabajo. Las complacencias máximas del torno bajo carga nominal se encontraron que ocurrían a frecuencias relativamente bajas (22, 40.7 y 82.7 Hz) y aumentaban con la reducción del peso de la pieza de trabajo. Es importante destacar que estas frecuencias modales eran significativamente más altas que la velocidad de rotación máxima del husillo (450 rpm). Además, la rigidez dinámica correspondiente a la velocidad nominal era mayor que la inducida en la frecuencia natural. Estos resultados indican que el torno en cuestión posee suficiente capacidad para soportar la carga de corte durante el mecanizado de torneado estable. Este estudio puede, por lo tanto, ayudar a los diseñadores a mejorar el rendimiento de las máquinas herramienta para futuras fabricaciones.
Descripción
El rendimiento estático y dinámico de la estructura de una máquina herramienta se consideran como los principales factores que afectan la capacidad de carga, precisión geométrica y precisión de la superficie de la pieza de trabajo. El rendimiento de mecanizado de una máquina herramienta grande en condiciones estables está determinado de manera efectiva por su respuesta dinámica a la fuerza de corte en excitación de baja frecuencia. Este estudio investigó las características estáticas y dinámicas de un torno pesado grande en el que el cabezal y el contrapunto constituían módulos críticos de componentes que soportaban una pieza de trabajo grande durante el mecanizado a baja velocidad. Utilizando un modelo de elementos finitos, se analizaron las influencias de los módulos estructurales en las características estáticas y dinámicas del torno, considerando los efectos de la carga de la pieza de trabajo. Los resultados indicaron que los modos de vibración fundamentales del torno estaban dominados principalmente por los comportamientos del cabezal, contrapunto y pieza de trabajo. Las complacencias máximas del torno bajo carga nominal se encontraron que ocurrían a frecuencias relativamente bajas (22, 40.7 y 82.7 Hz) y aumentaban con la reducción del peso de la pieza de trabajo. Es importante destacar que estas frecuencias modales eran significativamente más altas que la velocidad de rotación máxima del husillo (450 rpm). Además, la rigidez dinámica correspondiente a la velocidad nominal era mayor que la inducida en la frecuencia natural. Estos resultados indican que el torno en cuestión posee suficiente capacidad para soportar la carga de corte durante el mecanizado de torneado estable. Este estudio puede, por lo tanto, ayudar a los diseñadores a mejorar el rendimiento de las máquinas herramienta para futuras fabricaciones.