Аннотация 3
Введение 3
1.1 Характеристики Станка с ЧПУ 4
2 Физическая постановка задачи 7
3 Математическая постановка задачи 8
3.1 Граничные условия: 8
4 Алгоритм решения 9
5 Результаты 10
5.1 Сравнение сходимости на разных сетках 19
5.2 Сравнение абсолютного поля скоростей в среднем сечении 20
5.3 Сравнение полей давления 22
5.4 Изменение количества итераций, при одинаковых граничных условиях 24
5.5 Расчет для изменившихся граничных условий на входе и отводе воздуха 29
Заключение 32
Литература 33
Эта исследовательская работа фокусируется на разработке системы утилизации стружки. Распространенной проблемой является то, что стружка разлетается в разные стороны, прилипая к двигателю, направляющим и осям ЧПУ станка (рисунок 1), а также к обрабатываемой детали. Из-за увеличенной нагрузки, двигатели могут перегреваться до критических температур, что приводит к их поломке. Дополнительно, рабочая зона часто загрязняется пылью и другими примесями. Задачей данного исследования является создание эффективной системы утилизации стружки. Необходимо определить режимы поддува, который будет направлять стружку в систему утилизации, предотвращая её разлет в стороны. В настоящее время большинство станков поставляются без встроенной системы утилизации стружки.
Рисунок 1 - Конструкция фрезерных станков с ЧПУ
(1- Продольные направляющие, 2- Винт ,3- Портал, 4- Поперечные направляющие, 5-
Суппорт поперечного перемещения, 6- суппорт вертикального перемещения, 7- Шпиндель)
1.1 Характеристики Станка с ЧПУ
ЧПУ станок дает возможность выполнять обработку деталей в автоматическом или полуавтоматическом режиме и создает условия для простой, точной регулировки и настройки станка введения в него предварительно рассчитанной и записной программы управления. Установив конкретные параметры, можно ввести необходимые поправки для обеспечения более высокой точности заготовки. Благодаря этому улучшился процесс обработки материала. ЧПУ станок — это станок с числовым программным управлением, который использует компьютер для автоматизации управления инструментами, выполняющими различные виды обработки материалов. ЧПУ означает "числовое программное управление". Вот основные характеристики ЧПУ станков:
• Автоматизация: ЧПУ станки автоматически выполняют заданную программу операций, что уменьшает необходимость в ручном управлении и повышает точность.
• Программирование: Операторы создают программы, которые указывают станку, какие движения выполнять и как обрабатывать материал, часто с использованием языка G-кода или специализированного ПО.
• Гибкость: ЧПУ станки могут быстро перенастраиваться для выполнения различных задач, что делает их идеальными для мелкосерийного и индивидуального производства.
• Точность: Они обеспечивают высокую точность обработки, что критически важно для сложных и детализированных проектов.
• Совместимость с материалами: ЧПУ станки могут работать с широким спектром материалов, включая металлы, пластик, дерево и композиты.
• Эффективность: Станки с ЧПУ повышают производительность за счет сокращения времени настройки и уменьшения времени простоя.
Эти станки широко используются в различных отраслях, включая авиационную, автомобильную, медицинскую и многие другие, где требуется высокая точность и эффективность производства.
На сегодняшний день ЧПУ — это в первую очередь повышенная надежность, быстродействие, высокая точность выполнения работы и возможность полнойавтоматизации. Данная технология будет только развиваться, получая все больше преимуществ по сравнению с ручным трудом. Поэтому актуальность системы по удалению стружки не пропадет.
Цель работы: состоит в изучении аэродинамики предложенной системы утилизации стружки ЧПУ станка оснащенного поддувом.
Новизна работы: В ходе поиска и анализа по выбранной теме не удалось найти примеры системы для утилизации стружки в рабочей зоне ЧПУ станка с поддувом. Были предложены инновационные решения, включающие в себя использование поддува и создание конструкций полусферической формы. Задачей исследования является анализ аэродинамических характеристик этой системы. Предполагается, что благодаря предложенной полусферической конструкции в ней не должны образовываться застойные зоны.
Преимущество и недостатки системы утилизации стружки с поддувом: Преимущество:
• Улучшение качества обработки детали: Удаление стружки в процессе работы предотвращает её попадание на обрабатываемую поверхность, что может привести к дефектам.
• Эффективное удаление стружки: Поддув помогает быстро и эффективно удалять стружку с рабочей зоны.
• Поддержание чистоты рабочего пространства: Система способствует поддержанию порядка и чистоты на производстве.
• Снижение риска повреждения оборудования: Удаление стружки с помощью поддува предотвращает её скопление и возможное повреждение механизмов станка.
Недостатки:
• Стоимость: Дополнительные расходы на установку и обслуживание системы могут быть значительными.
• Сложность установки: В некоторых случаях, может потребоваться модификация станка для интеграции системы удаления стружки.
• Необходимость обслуживания: Система требует регулярного обслуживания для предотвращения засорения и поддержания эффективности.
• Занимает место: В зависимости от конструкции, система может занимать дополнительное пространство в рабочей зоне.
В ходе выполнения работы достигнутые следующие результаты:
1. Освоена программа Rhinoceros для построения трехмерных компьютерных моделей.
2. Предложена на основе имеющихся коммерческих решений предложен новый концепт системы утилизации стружки.
3. Спроектирована трехмерная компьютерная модель на основе предложенного концепта
4. Проведено моделирование аэродинамики предложенной системы утилизации стружки в программном комплексе Ansys Fluent.
5. Результаты полученные в ходе решения соответствует физики процесса.
6. Достоверность полученных результатов подтверждается тестовыми расчетами:
7. Тестами на итерационную и сеточную сходимость, тест ламинарной задачи.
