Modelowanie odkształceń cieplnych obrabiarki precyzyjnej metodą MES

W artykule przedstawiono wyniki zamodelowanych, za pomocą metody elementów skończonych, odkształceń cieplnych frezarki CNC wynikające z pracy jej napędu głównego. Omówiono model cieplny obrabiarki, jej model mechaniczny oraz procedury umożliwiające obliczenie warunków granicznych dla wspomnianych modeli. Celem publikacji jest ukazanie wpływu, jaki wywierają poszczególne warunki brzegowe przyjmowane w toku modelowania na wyniki końcowe analiz odkształceń cieplnych. Proces szacowania poszczególnych warunków brzegowych jest czasochłonny, szczególnie w przypadku braku gotowych aplikacji umożliwiających ich obliczenie. Ponadto wymaga on często specjalistycznej wiedzy. Dlatego możliwość pominięcia niektórych zjawisk lub dopuszczenia większego marginesu błędu ich oszacowania, bez znaczącego pływu na wyniki końcowe analizy, jest korzystna dla konstruktorów oceniających wartości odkształceń cieplnych obrabiarek precyzyjnych za pomocą metody MES.

---

The paper presents results of FEM analysis of CNC milling machine thermal error arising during its spindle work. The thermal and mechanical model were presented. Procedures allowing to estimate the border conditions were described. The paper aims to assess the influence of relevant border conditions on FEM analysis results. The process of evaluating the border conditions requires specific knowledge and is time-consuming, especially if no dedicated software is accessible. Therefore possibility to neglect insignificant phenomena or to widen allowed estimation error margin, without noticeably influencing analysis result, is valuable for designers evaluating thermal errors by means of FEM analysis.