Simulation Assessment of X Axis Damping Possibilities of Heavy Machine Tool

Tato diplomová práce se zabývá simulační možnosti tlumení osy X těžkého obráběcího stroje. CAD model osy X poskytla společnost TOSHULIN, a.s. V práci je popsáno vytvoření sestavy osy X jako vázané mechanické tělesy s tuhými a následně i poddajnými tělesy. Cílem práce je vytvořit zjednodušený model a na základě simulování dynamického chování získat podklady pro strategické rozhodnutí výrobce o využití navrženého způsobu tlumení osy X. Při řešení tohoto problému byly použity programy: SolidWorks 2013 - pro zjednodušení CAD modelů, Ansys 14.5 pro modelování poddajných těles, MSC.Adams 2013 pro modelování vázaných mechanických soustav a Matlab 2012 pro zpracování dat a optimalizaci.This master's thesis deals with the simulation assessment of axis X damping possibilities of Heavy Machine Tools. CAD model has been provided by company TOSHULIN a.s. In the thesis, there is described modelling of axis X as multi body system consisting of rigid and flexible bodies. The main goal is to create simplified model and get the information for strategic decision of manufacturer about damping possibilities of axis X. For the solution has been used several software products: SolidWorks 2013 - for simplifying the CAD models, Ansys 14.5. for modelling od flexible bodies, MSC.Adams for modelling multi body systems and Matlab 2012 for data processing and optimization.

Dynamic analysis of aerostatic guideway and FEA model development

A dynamically optimal design is essential for a motion system to perform high speed operation without compromising its accuracy, settling time and vibration specification. Good design practice which accounts for dynamic characteristics in the modelling of a motion system warrants higher performance precision machines and cuts down redevelopment effort to ‘patch’ inherent shortcoming of the machine dynamics. This research aimed to accurately describe the non-linear dynamics of a non-mechanical contact aerostatic guideway system in order to achieve an accurate FEA model of the design stage. The single axis aerostatic guideway is comprised of several machine in¬terfaces that impact the dynamic behaviour of the guideway. Modelling each air bear¬ing pad by a single stiffness element is not adequate to predict the guideway modal behaviour accurately. The aerostatic guideway has been broken down into several key machine interface elements. In-depth investigation of the air film and the air bearing mounting mechanism was carried out. A dedicated air film test rig was designed and built to acquire insight of the air film dynamic characteristics. It is observed that the mounting mechanism of the air bearing constitutes to a signifi-cant dynamic effect to the entire air bearing setup. Based on the findings of the mount-ing mechanism’s stiffness properties, a method was developed to estimate ‘true’ air gap heights which cannot be easily assessed and measured directly in most aerostatic guideway carriages. The estimation method enables a more rigorous FE model of the aerostatic guideway system. The comprehensive dynamic analysis methodology pro-posed in this research greatly increases the confidence and accuracy of the aerostatic guideway’s FE model.EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo

Metodología integral para el diseño y propuesta de operación mejorada de fresadoras portables con criterios de optimización global de capacidades

358 p.La fabricación y el mantenimiento de piezas de gran tamaño se realizan a día de hoy mediante máquinas grandes cuando se realizan en taller y máquinas especiales cuando las tareas se llevan a cabo in-situ. Ambas soluciones presentan problemas que en los últimos años han desembocado en el planteamiento de una nueva clase de máquina: las máquinas portables. Son estas máquinas pequeñas (en consecuencia, transportables), que se puedan adaptar a la pieza (independientemente de su tamaño) y trabajan de forma autónoma y libre referenciadas con respecto a las características geométricas de las piezas. A pesar de su utilidad, son máquinas complejas de diseñar y analizar. Para solucionar estos problemas, esta tesis propone una metodología basada en técnicas virtuales que combina en un solo modelo virtual tres elementos clave de las máquinas portables: un modelo multibody flexible de la estructura y de fuerzas de proceso, un modelo de errores geométricos y un modelo del sistema de referenciación. Esta metodología integrada se emplea en el desarrollo y la optimización de una máquina portable en miniatura de tres ejes en serie para las operaciones post-soldadura de la vasija ITER. Como primera aportación de la tesis, esta actividad demuestra que la metodología permite la optimización del sistema y presentar mejoras contrastables sobre las máquinas del estado de la técnica. Estas mejoras se centran en los subsistemas estructurales y de referenciación de la máquina. Las mismas herramientas virtuales se emplean a continuación para evaluar los límites funcionales de las máquinas portables, pues se estiman los errores del uso de estas máquinas y se realiza el presupuesto de errores, obteniendo así nuevo conocimiento acerca del impacto de cada subsistema en el funcionamiento global y marcando el camino para mejoras tecnológicas futuras. Por último, se plantea un sistema de control automático y autónomo para máquinas portables. Para demostrar la validez del método virtual y las conclusiones obtenidas gracias a su uso, se emplea éste sobre una máquina fresadora existente convencional de tres ejes donde se comprueba que la metodología aquí planteada es efectiva a la luz de los resultados experimentales obtenidos, al anticipar fielmente el funcionamiento de la máquina real. Esta metodología permitirá mejorar tanto el proceso de desarrollo como las capacidades de las máquinas portables destinadas al mecanizado de grandes piezas y por tanto lograr un avance en el sector de la máquina herramienta

Metodología integral para el diseño y propuesta de operación mejorada de fresadoras portables con criterios de optimización global de capacidades

358 p.La fabricación y el mantenimiento de piezas de gran tamaño se realizan a día de hoy mediante máquinas grandes cuando se realizan en taller y máquinas especiales cuando las tareas se llevan a cabo in-situ. Ambas soluciones presentan problemas que en los últimos años han desembocado en el planteamiento de una nueva clase de máquina: las máquinas portables. Son estas máquinas pequeñas (en consecuencia, transportables), que se puedan adaptar a la pieza (independientemente de su tamaño) y trabajan de forma autónoma y libre referenciadas con respecto a las características geométricas de las piezas. A pesar de su utilidad, son máquinas complejas de diseñar y analizar. Para solucionar estos problemas, esta tesis propone una metodología basada en técnicas virtuales que combina en un solo modelo virtual tres elementos clave de las máquinas portables: un modelo multibody flexible de la estructura y de fuerzas de proceso, un modelo de errores geométricos y un modelo del sistema de referenciación. Esta metodología integrada se emplea en el desarrollo y la optimización de una máquina portable en miniatura de tres ejes en serie para las operaciones post-soldadura de la vasija ITER. Como primera aportación de la tesis, esta actividad demuestra que la metodología permite la optimización del sistema y presentar mejoras contrastables sobre las máquinas del estado de la técnica. Estas mejoras se centran en los subsistemas estructurales y de referenciación de la máquina. Las mismas herramientas virtuales se emplean a continuación para evaluar los límites funcionales de las máquinas portables, pues se estiman los errores del uso de estas máquinas y se realiza el presupuesto de errores, obteniendo así nuevo conocimiento acerca del impacto de cada subsistema en el funcionamiento global y marcando el camino para mejoras tecnológicas futuras. Por último, se plantea un sistema de control automático y autónomo para máquinas portables. Para demostrar la validez del método virtual y las conclusiones obtenidas gracias a su uso, se emplea éste sobre una máquina fresadora existente convencional de tres ejes donde se comprueba que la metodología aquí planteada es efectiva a la luz de los resultados experimentales obtenidos, al anticipar fielmente el funcionamiento de la máquina real. Esta metodología permitirá mejorar tanto el proceso de desarrollo como las capacidades de las máquinas portables destinadas al mecanizado de grandes piezas y por tanto lograr un avance en el sector de la máquina herramienta