Výzkumné centrum pro strojírenskou techniku a technologii

1.4.3 Virtuální modely obráběcích strojů

vedoucí Ing. Matěj Sulitka, Ph.D.

Cíle projektu


Zpřesňování komplexních mechatronických modelů celých strojů. Výzkum a vývoj modelů a simulačních technik umožňujících virtuální testování strojů s cílem virtuální simulace dosažené kvality obrobeného povrchu.

Řešení projektu


2011

 

Cíle roku

Vývoj modulu vizualizace obrobeného povrchu v rámci vývoje výpočetních prostředků pro virtuální testování.Vývoj aplikací pro virtuální testování a virtuální obrábění frézováním.Praktické použití virtuálních modelů strojů pro úkoly v průmyslu.

2010

 

Cíle roku

Aplikace metody propojování modelů dynamických vlastností dílů a skupin obráběcích strojů:a) propojování modelů nástrojů, vřeten a strojů,b) vývoj efektivního způsobu pro sestavení hybridních modelů (propojení naměřených a modelovaných dat),c) analýza soustavy nástroj - vřeteno - nosná struktura stroje se zahrnutím vlivu řízení pohonu.Verifikace vlastního systému pro rychlou analýzu vlastností pohonů OS. Využití submodelů komponent stavby OS pro predikci rozptylu stanovení frekvenčních charakteristik pohonů (návaznost na projekt 1.4.1).Praktické použití virtuálních modelů strojů pro úkoly v průmyslu.

Průběh řešení

Simulace dynamických vlastností propojených poddajných soustav
V r. 2010 byl navržen a vyroben zkušební stand pinoly a zjednodušené náhrady vřetene pro verifikaci vlastností modelů propojených poddajných systémů. Vytvořeny a verifikovány byly výpočetní modely soustavy. Dále byl vytvořen propojený model pohonů, rámu skutečného stroje a vřetene s nástrojem pro výzkum vlivu pohonů na dynamické vlastnosti vyšetřované na nástroji. Provedno porovnání dynamických vlastností s modelem se zjednodušenou náhradou pohonů tuhostními prvky. Byl rovněž vytvořen výpočetní systém a GUI pro tvorbu identifikovaných modelů měřených dynamických vlastností soustav. Proběhlo i studium metody Receptance coupling pro tvorbu popisu vlastností propojených soustav stroj - vřeteno - nástroj s kombinací měřených a simulovaných charakteristik.

Vývoj a zpřesňování komplexních mechatronických modelů celých strojů
V této části je vyvíjen systém s GUI pro rychlé simulace dynamických vlastností řízení pohonů s volbou řídicích schémat “Vlastní”, “Siemens” a “Heidenhain”. Provedeno bylo studium skutečných schémat řízení jednotlivých systémů a převodů jednotlivých parametrů do systému “Vlastní”. Byl vyvinut program pro komplexní vyhodnocování vlastností spojek. Se spojkami s experimentálně vyšetřenými tuhostmi byla prováděna měření na zkušebním standu STD-3 a simulace pro studium vlivu prvků pohonu s torzní poddajností na predikci frekvenčních charakteristik pohonů. Dále je vyvíjen systém pro rychlou extrakci velkých matic M a K s počtem stupňů volnosti v řádu 106 z MKP modelů strojů a byla vyvinuta metoda pro redukci MKP modelů s vylepšenou korekcí na vypuštěné vlastní frekvence s využitím plné matice tuhosti výchozího modelu.

Systém Hardware in the loop
Zde je vyvíjena aplikace “SinSimul” pro přímou ko-simulaci jádra řídicího systému Siemens VNCK s prostředím Matlab/Simulink. Vyřešeny byly otázky možností komunikace a časové synchronizace. Pro provádění off-line simulací virtuálního obrábění byly vytvořeny datové výstupy odbaveného NC kódu v časové synchronizaci s taktem CNC interpolátoru.

Simulace virtuálního obrábění
Provedeny byly skutečné a virtuální testy obrábění s využitím jádra řídicího systému VNCK a komplexního propojeného modelu pohybových os stroje LM-2 a byl zkoumán vliv parametrů nastavení CNC systému a řízení pohonů na kvalitu obrobeného povrchu. Dále byl navržen nový způsob matematického popisu ploch vzniklých průnikem obálky nástroje a materiálu obrobku. Metoda zprostředkovává reálný pohled na kvalitu obrobeného povrchu. Hledány jsou možnosti optimalizace časové náročnosti tvorby vizualizace výsledků virtuálního obrábění.


VaV výsledky

Publikace: 22
Oponované výzkumné práce: 2

 

© VCSVTT 2017
Kruhy
Technologie třískového obrábění Laserové technologie Řídicí a pohonová technika Vývoj strojů a elementů Zkoušení a diagnostika strojů Automatizace výrobních zařízení Programování CNC strojů