Accoppiamento termico-strutturale macchina EduCNC

Orlandini, Maarten (2019) Accoppiamento termico-strutturale macchina EduCNC. Bachelor thesis, Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana.

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Abstract

L’obiettivo del progetto di diploma consiste nella costruzione di un modello termomeccanico applicato alla macchina EduCNC, un piccolo e versatile centro di lavorazione a comando numerico presente nel laboratorio del MeMTi, con lo scopo di valutare la precisione del posizionamento degli assi in funzione dei flussi termici provenienti dai motori di movimentazione e dal mandrino. Prima di procedere con il progetto, è stato sviluppato uno stato dell’arte per definire il concetto di analisi termomeccanica e per sviluppare un metodo di ottimizzazione del calcolo termico e meccanico di elementi di macchine come le viti a ricircolo di sfere. Come prima attività sono state svolte delle stime teoriche sulla distribuzione delle temperature all’interno dell’asse primario della macchina EduCNC. Esse sono servite per comprendere quali fenomeni termici è necessario considerare, in modo da inserire correttamente i parametri all’interno della simulazione. Questi calcoli sono utili anche come verifica dei responsi ottenuti dalla simulazione termica. Successivamente, sono state svolte le simulazioni termiche e strutturali con lo scopo di valutare lo spostamento della punta dell’utensile provocato dalle dilatazioni termiche. A partire da questa analisi è stato sviluppato un modello statistico DOE, ovvero Design of Experiments, che permette di descrivere lo spostamento della punta dell’utensile in funzione di tre parametri: la potenza dissipata dal motore di movimentazione degli assi, perdita di potenza del mandrino e la posizione dell’utensile lungo l’asse. Dall’analisi precedente, è stato sviluppato un modello matematico in Matlab, un software di calcolo che consente di descrivere il comportamento dei tre assi della macchina EduCNC in maniera altrettanto accurata con il vantaggio di avere dei tempi di calcolo più rapidi e di occupare meno spazio in memoria rispetto ad un’analisi agli elementi finiti.

Item Type: Thesis (Bachelor)
Corso: UNSPECIFIED
Supervisors: Diviani, Luca and Brugnetti, Ivan
Subjects: Meccanica
Divisions: Dipartimento tecnologie innovative > Ingegneria meccanica
URI: http://tesi.supsi.ch/id/eprint/3046

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