數(shù)控機床時變結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特性研究.pdf

1、高速、高精、高效是現(xiàn)代機械加工工業(yè)的主要發(fā)展方向。各行各業(yè)對機械產(chǎn)品的性能提出了更高的要求,特別是機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)加工條件下對機床動態(tài)性能影響不大的因素在現(xiàn)代加工中可能引起機床振動和精度弱化。機床結(jié)構(gòu)的時變特性就是其中一個重要因素。當加工工序確定之后,機床的工作位置的變化就成了時間的函數(shù),這種工作空間的時變特性將引起機床整機的剛度以及質(zhì)量分布的時變,從而導(dǎo)致機床動態(tài)特性的時變。本文主要研究內(nèi)容和相關(guān)結(jié)論如下:

2、
　　本文基于數(shù)控機床時變結(jié)構(gòu)的位置相關(guān)性,采用位置離散方法進行機床工作空間劃分,劃分得到的機床工作子空間近似按時不變結(jié)構(gòu)進行分析,進而構(gòu)建數(shù)控機床工作空間結(jié)構(gòu)模態(tài)譜,揭示數(shù)控機床工作空間時變結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特性分布規(guī)律,為提高加工穩(wěn)定性做鋪墊。
　　為了使用有限元法構(gòu)建數(shù)控機床工作空間的動態(tài)特性譜,本文以各進給軸的進給量為變量參數(shù),建立了參數(shù)化仿真分析模型;由于數(shù)控機床的可動結(jié)合部的特征參數(shù)對整機的動態(tài)特性影響很大,因此本文還

3、建立直線滾珠導(dǎo)軌副以及滾珠絲杠副的力學(xué)模型,并結(jié)合赫茲接觸理論,推導(dǎo)了直線導(dǎo)軌副以及滾珠絲杠副的接觸剛度計算公式。
　　對數(shù)控機床的工作空間進行了模態(tài)譜分析和實驗驗證。以XHK5140立式加工中心為對象,通過數(shù)控機床的典型工作位置以及以各個進給軸工作位置為變量進行模態(tài)敲擊實驗,提取模態(tài)參數(shù),對比仿真分析結(jié)果,驗證了仿真分析模型的有效性,同時構(gòu)建了加工中心的模態(tài)譜。通過分析各階模態(tài)頻率譜的譜規(guī)律,可以看出各階模態(tài)頻率譜的譜規(guī)律具有振