Tlumení hydrostatických vedení

Abstract

Dynamické vlastnosti obráběcích strojů jsou klíčové pro produktivitu obrábění. Proto bylo v posledních dekádách věnováno velké úsilí modelování tuhosti a tlumení nosných struktur, komponent a spojů, které by umožnily prediktivní určení dynamický vlastností již během fáze návrhu stroje. Modelováním tuhosti a tlumení běžných komponent obráběcích strojů, jako jsou ložiska, lineární valivá vedení, kuličkové šrouby a spojky se už někteří autoři zabývaly. Nicméně hydrostatickým (HS) vedením byla dosud věnována jen malá pozornost i přesto, že se HS vedení vyznačují vysokým tlumením a mají tudíž potenciál snížit dynamickou poddajnost stroje a tím zvýšit produktivitu. Proto byly v rámci této práce určeny modely tuhosti a tlumení HS vedení vhodné pro modely obráběcích strojů. Byly určeny modely pro HS vedení s kapilárním a progresivním regulátorem, které zahrnují tlumení HS kapsy, vliv stlačitelnosti kapaliny a squeeze efekt. Dále byly určeny modely tuhosti a tlumení HS kapes s mělkou dutinou. Nové modely byly verifikovány experimenty. Bylo popsáno propojení modelu HS kapsy s mechanickou strukturou a popsány přístupy k návrhu tuhosti a tlumení uložení obráběcích strojů.The dynamic properties of machine tools are essential for machining productivity. Therefore, in recent decades, significant effort has been devoted to modelling the stiffness and damping structures, components, and joints to enable the predictive determination of dynamic properties during the machine design phase. Some authors have addressed the modelling of stiffness and damping of common machine tool components, such as bearings, linear rolling guides, ball screws, and couplings. However, hydrostatic (HS) guideways have received little attention, despite being characterized by high damping. HS guideways have the potential to reduce the dynamic compliance of the machine and increase productivity. Therefore, this work identified models of HS guideways stiffness and damping suitable for machine tool models. Models were determined for HS guideways with capillary and progressive regulator, which include HS pocket damping, the effect of fluid compressibility, and the squeeze effect. Additionally, models for the stiffness and damping of HS pockets with shallow recess were determined. The new models were verified through experiments. The article describes the coupling of the HS pocket model with the mechanical structure and approaches to designing the stiffness and damping of machine tool joints.