فاصلۀ مطلوب ریل‌ها در فرز سنتر عمودی نکته ها

در ماشین‌های ابزار موتور اسپیندل و موتورهای حرکت خطی محورها منبع تولید ارتعاش‌اند. قطعات مختلف ماشین هم‌فرکانس با موتورها مرتعش می‌شود و حرکت ارتعاشی ابزار نسبت به قطعه‌کار موجب کاهش دقت ابعادی و پایین آمدن کیفیت سطح و نیز کاهش عمر ابزار خواهد شد. لذا یکی از معیارهای مهم طراحی ماشین‌های ابزار صلبیت ماشین است که باعث جذب و دمپ ارتعاشات می‌شود.

یکی از راه های بررسی صلبیت ماشین فرز سنتر عمودی، بررسی فاصله ریل های محور Y می باشد. در نظر اول فاصله ریلها هر چه بیشتر باشد از لحاظ مقاومت در برابر گشتاور بهتر به نظر می رسد. اما از نظر علمی این تصور درست نیست.

Saddle محور Y را می‌توان با یک تیر دو سر ساده (Simply Supported Beam) شبیه‌سازی کرد که روی ۲ تکیه‌گاه یعنی ریل‌های خود قرار دارد.

وقتی که تیرها را در مهندسی ماشین‌های دقیق به کار می‌بریم سوال اصلی این است که نقاط بهینه برای قرار دادن تکیه‌گاه‌ها کجاست؟ پاسخ به این سوال به نوع کاربرد بستگی دارد. این پرسش نه تنها در طراحی ماشین های ابزار بلکه در طراحی ابزارهای اندازه گیری و دیگر مواردی که تغییر شکل و دقت مطرح است، پرسشی اساسی می باشد. به طور کلی ۴ روش کلاسیک برای تعیین موقعیت تکیه‌گاه‌ها وجود دارد:

۱٫ نقاط آیری (Airy Points):

نقاطی هستند که اگر تکیه‌گاه تیر واقع شوند، پس از خمش، دو انتهای تیر کاملاً موازی هم و کاملاً افقی باقی می‌ماند. (برای گیج‌های انتهایی و خط کش‌های بلند کاربرد دارد)

۲٫ نقاط بسل (Bessel Points):

نقاط بسل نقاطی هستند که اگر تکیه‌گاه را در آنها بگذاریم، تیر مورد نظر پس از خمش کمترین تغییر طول را خواهد داشت. (برای خط‌کش‌هایی کاربرد دارد که الگوی آنها روی صفحه‌ی تار خنثی قرار دارد)

۳٫ نقاط کمترین خیز (Minimum Deflection Points):

این نقاط موقعیت تکیه‌گاه‌هایی را مشخص می‌کنند که تیر پس از خمش کمترین خیز را خواهد داشت. این حالت وقتی اتفاق می‌افتد که خیز دو انتهای تیر با خیز نقطه وسط تیر برابر باشد. در این حالت فاصله‌ی دو تکیه‌گاه عبارت است از:

S = 0.5536 L

۴٫ نقاط نودال(Nodal Points) :

نقاط نودال به نقاطی گفته می‌شود که در هنگام ارتعاش تیر بدون جابجایی باقی می‌مانند. همانطور که می‌دانیم، یک سیستم پیوسته مانند تیر، بی‌نهایت فرکانس طبیعی دارد. در حالت کلی یک سیستم ارتعاشی با ترکیبی از همه‌ی فرکانس‌های طبیعی خود نوسان می‌کند. اما سهم مود ارتعاشی اول از همه بیشتر است.

حال اگر تکیه‌گاه‌ها را در این نقاط نودال قرار دهیم، فرکانس طبیعی مود اول تیر دو سر ساده‌ی مان با فرکانس طبیعی تیر دو سر آزاد برابر می‌شود و بیشترین مقدار خود را می‌یابد. ماکزیمم شدن فرکانس نوسان تیر به معنای کم شدن جابجایی یا دفرم شدن تیر در هنگام ارتعاش است. این حالت وقتی اتفاق می‌افتد که :

S = 0.5516 L

سازندگان درجه یک ماشین‌های ابزار همیشه سعی می کنند که فاصله محورهای Y را به این میزان نزدیک نمایند. برای مثال در یک فرز سنتر عمودی که طول Saddle آن (L) 1600 میلیمتر است، بهترین فاصله‌ی ریل‌ها (S) بر اساس چهار معیار بالا عبارت است از:

بر اساس نقاط آیری: S = 0.577 * 1600 = 923.2

بر اساس نقاط بسل: S = 0.5594 * 1600 = 895

بر اساس کمترین خیز: S = 0.5536 * 1600 = 885.7

بر اساس نقاط نودال: S = 0.5516 * 1600 = 882.5

(کمترین جابجایی در هنگام ارتعاش)