بهبود سفتی ماشین فرز با استفاده از بهینه‌سازی آرایش تقویت‌کننده‌های داخلی و توزیع ضخامت دیواره ستون

Abstract

ماشین فرز عمودی از پرکاربردترین ماشین‌ابزارها برای تولید قطعات دقیق می‌باشد. خیز استاتیکی مجموعه ماشین‌ابزار در اثر نیروهای بالای ماشین‌کاری و به‌تبع آن جابه‌جایی سر ابزار مهم‌ترین عامل کاهش دقت ابعادی قطعه کار می‌باشد. همچنین انطباق محدوده فرکانس کاری با فرکانس‌های طبیعی موجب پدیده نامطلوب تشدید و ابزارلرزه می‌شود. کاهش انرژی کرنشی ستون و به‌تبع آن کاهش جابه‌جایی سر ابزار و افزایش فرکانس طبیعی اول ماشین فرز، با توجه به اینکه محدوده فرکانس کاری زیر فرکانس اول می‌باشد، تغییرات مطلوبی است که با بهینه‌سازی توزیع ضخامت دیواره ستون و آرایش تقویت‌کننده‌های داخلی متصل به آن میسر است. در این مقاله روشی مستقیم مبتنی بر تحلیل حساسیت، برای بهینه‌سازی آرایش تقویت‌کننده‌های متصل به سازه‌های صفحه‌ای و پوسته‌ای ارائه ‌شده است. در این روش در هر مرحله از بهینه‌سازی، با ایجاد حلقه ارتباط بین نرم‌افزارهای متلب و آباکوس و بر اساس تحلیل حساسیت انجام شده توسط حلگر اجزا محدود آباکوس، تقویت‌کننده‌هایی که بیشترین تأثیر را در بهینه‌سازی تابع هدف دارند به فضای طراحی افزوده می‌شوند. پس از بهینه‌سازی توزیع ضخامت دیواره ستون با استفاده از ابزار بهینه‌سازی اندازه نرم‌افزار آباکوس، از روش ارائه‌شده در این مقاله برای بهینه‌سازی آرایش تقویت‌کننده‌های داخلی متصل به دیواره ستون استفاده شد. نهایتاً باوجود کاهش تقریباً 0.5 درصدی وزن ستون، بیشینه جابه‌جایی ماشین فرز 6.9 درصد کاهش و فرکانس طبیعی اول آن 16.5 درصد افزایش می‌یابد. بنابراین با تغییرات جزئی در هندسه ستون مشخصه‌های مکانیکی ماشین فرز بهبود یافت.