Optymalizacja topologiczna korpusów suportów obrabiarek specjalnych z uwzględnieniem sił skrawania

W artykule przedstawiono metodę optymalizacji topologicznej wybranych korpusów układu suportowego obrabiarki do kolejnictwa. Na przykładzie suwaka głównego przeprowadzono optymalizację topologiczną mającą na celu zredukowanie objętości obszarów biernych. Obliczenia numeryczne uwzględniają działanie sił skrawania, zapewniając dostateczną sztywność węzła.

Do uzyskania wydajnej, a zatem dokładnej obróbki skrawaniem wymagane jest spełnienie kilku warunków, takich jak: dostateczna sztywność UOPN (Układ Obrabiarka-Przedmiot-Narzędzie), a także odporność układu na wpadanie w rezonans, co mogłoby w konsekwencji powodować drgania [1]. Pierwszy problem można identyfikować za pomocą badań sztywności
statycznej, natomiast drugi za pomocą badań modalnych. Obydwa rodzaje badań można zatem zrealizować na rzeczywistych obrabiarkach, jak również na modelach 3D z pomocą metody elementów skończonych [2].

Powyższe badania mogą dostarczyć informacji nt. jakości konstrukcji obrabiarek. Nasuwa się jednak pytanie: co w przypadku, gdy analizowana konstrukcja jest przesztywniona? O ile niedostateczna sztywność lub efekt rezonansu są zjawiskami krytycznymi, których należy bezwzględnie unikać, to na ocenę konstrukcji spojrzeć można w odmienny sposób. Można znaleźć rozwiązanie optymalne, czyli dopasowane na miarę potrzeb występujących obciążeń.

Obrabiarki specjalne

Obrabiarki specjalne – w tym przypadku obrabiarki dla kolejnictwa – są produktem niszowym na rynku światowym obrabiarek. Co za tym idzie, charakteryzuje je produkcja jednostkowa lub małoseryjna. Oznacza to, że często spotykane jest każdorazowe, indywidualne przeprojektowywanie danego typu obrabiarki pod konkretne potrzeby klienta (np. specyfiki przedmiotu obrabianego...