Застосування CAD/CAE-системи Autodesk Inventor для удосконалення фрезерно-гравірувального верстата з ЧПК

Abstract

Сучасні фрезерно-гравірувальні верстати з числовим програмним керуванням (ЧПК) бюджетного рівня є типовим рішенням для дрібного та середнього виробництва в Україні та у світі. Вони дешевші за аналогічні промислові зразки фрезерних верстатів з ЧПК, проте можуть забезпечувати досить якісні характеристики точності для обробки нескладних виробів з кольорових металів, неметалів та інших матеріалів невисокої твердості. Фрезерно-гравірувальні верстати з ЧПК зазвичай досить компактні, мають зручну систему керування та можуть виконувати широкий ряд технологічних операцій: торцювання, утворення лисок і уступів, відрізання, гравірування і маркування, нарізання різі, зубів та шліців, фрезерування шпонкових та Т-подібних пазів тощо. Суттєвим недоліком верстатів є обмеженість в номенклатурі оброблюваних матеріалів, невисокі параметри жорсткості системи верстат-пристосування-інструмент-деталь та порівняно низькі значення параметрів режимів різання. В статті наведено результати аналізу конструкцій фрезерно-гравірувальних верстатів з числовим програмним управлінням. Розглянуто тривимірну модель прототипу фрезерно-гравірувального верстата з ЧПК, розроблену в CAD/CAE-системі Autodesk Inventor. Проаналізовано сили різання для фрезерно-гравірувального верстата та запропоновано рішення для підвищення потужності. Методом скінченних елементів виконано аналіз елементів конструкції фрезерно-гравірувального верстата. Знайдено напруження по Мізесу та величину деформації елементів корпусу фрезерно-гравірувального верстата для матеріалів: алюмінієвий сплав 6061 і текстоліт (на основі фенол-формальдегідної смоли). Отримані результати дозволяють удосконалити фрезерно-гравірувальний верстат з ЧПК за рахунок підвищення його потужності та забезпечити необхідні параметри жорсткості його корпусу.