МКЭ-анализ эффективности бионической исторической консоли в качестве колонны крупногабаритного станка

Abstract

Concept of machine tool’s column in the appearance of vertical bionic console is proposed. Console was 3D-transformed from the shape of legacy oak-like structure – Eddystone lighthouse. It is proposed to create the variable-section column with “layer-by-layer” technics from the polymer concrete.FEA shows high stiffness of the column. It increases from 1500 to 11000 N/μm from top to bottom along vertical guideways. Such stiffness needs only 19.3 ton of concrete for the instance of 4.5 m height’s column. FEMmodelling pointed out rather high eigenmode’s frequencies (˃49 Hz). FRF is appropriate for pre-resonance heavy cutting as for post-resonance finishing. Proposed bionic-shape column is perspective as for stand-alone variant so for portal composition created by two opposite columns.Предложена концепция станочной колонны в виде вертикальной бионической консоли. Консоль получена виртуальной 3D-трансформацией древоподобной башни исторического маяка Эдистон. Колонну предложено создавать из полимербетона с послойным формированием переменного сечения.МКЭ-анализ показал высокую жесткость колонны (от ~1500 до ~11000 Н/мкм сверху вниз). Такая жесткость достигнута для высоты колонны в 4,5 м при массе бетона только 19,3 т. МКЭ-моделирование указывает, что резонансы колонны располагаются высоко (˃49 Гц). АЧХ благоприятна для силового резания на дорезонансых частотах и для чистовой зарезонансной обработки. Возможно использование как уединенной бионической колонны, так и создание из двух оппозитно размещенных колонн портала с динамической траверсой