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Journal Européen des Systèmes Automatisés

1269-6935
Revues des Systèmes
 

 ARTICLE VOL 50/3 - 2017  - pp.285-298  - doi:10.3166/jesa.50.285-298
TITRE
Caractéristiques dynamiques et structure de banc de tour optimale du centre d'usinage horizontal

TITLE
Dynamic features and optimal lathe bed structure of horizontal machining center

RÉSUMÉ
Les performances statiques et dynamiques de la structure du banc du tour sont essentielles à la performance de la machine entière. Ciblant le banc de tour d'un centre d'usinage horizontal, cet article analyse les caractéristiques dynamiques et optimise la structure du banc de tour. Tout d'abord, un modèle simplifié par éléments finis du banc de tour a été mis en place et le logiciel d'analyse par éléments finis ANSYS Workbench a été adopté pour une analyse ultérieure. Deuxièmement, les fréquences propres des quatre premiers ordres et les modes de vibration du banc du tour ont été étudiés par analyse statique et analyse modale de vibration de la structure de la glissière, mesurant ainsi la performance dynamique du banc du tour par la fréquence naturelle. Ensuite, l’auteur a identifié les maillons faibles de la rigidité structurelle du banc du tour et proposé une solution efficace à ces faiblesses. La solution a réduit la déformation maximale du banc de tour optimisé de 8,3% et la contrainte maximale de 0,13%, ce qui permet d'atteindre l'objectif d'optimisation. Enfin, des expérimentations d’usinage ont été menées sur une machine d’essai et une machine de réglage ayant les mêmes contours et spécifications. Les résultats montrent que la solution d'optimisation proposée est réalisable pour l'amélioration du banc du tour. Les résultats de la recherche ont une signification profonde pour des études similaires.


ABSTRACT
The static and dynamic performance of the lathe bed structure is essential to the performance of the entire machine. Targeting the lathe bed of a horizontal machining center, this paper analyses the dynamic features and optimizes the lathe bed structure. Firstly, a simplified finite-element model of the lathe bed was established, and the finite-element analysis software ANSYS Workbench was adopted for futher analysis. Secondly, the natural frequencies of the first four orders and vibration modes of the lathe bed were investigated through the static analysis and vibration modal analysis of the slide structure, thereby measuring the dynamic performance of the lathe bed by the natural frequency. Next, the author identified the weak links of the structural stiffness of the lathe bed and proposed an effective solution to these weaknesses. The solution reduced the maximum deformation of the optimized lathe bed by 8.3% and the maximum stress by 0.13%, which achieves the optimization goal. Finally, machining experiments were conducted on a trial machine and a setting machine with the same contour and specifications. The results show that the proposed optimization solution is feasible for the improvement of the lathe bed. The research findings boast profound significance for similar studies.


AUTEUR(S)
Wei WANG

MOTS-CLÉS
fréquence naturelle, performance dynamique, optimisation structurelle.

KEYWORDS
natural frequency, dynamic performance, structural optimization.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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