MKQ8312凸輪軸磨床磨頭系統(tǒng)動態(tài)特性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著機床日益向高速度、高精密和自動化方向發(fā)展,機床的動態(tài)特性對其加工質(zhì)量和效率的影響越來越顯著。采用傳統(tǒng)的類比、靜態(tài)和經(jīng)驗法設(shè)計已難以滿足機床動態(tài)性能的要求,必須采用動態(tài)設(shè)計法。而現(xiàn)有的動態(tài)特性分析在對機床結(jié)合部參數(shù)識別多依賴試驗測得,雖然試驗識別精度高但成本高且對復(fù)雜系統(tǒng)實施困難；針對精密磨床而言,不僅各部件結(jié)合面對整機的動態(tài)性能有重要影響,而且磨頭系統(tǒng)的滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)合面軸向剛度也會直接影響砂輪進(jìn)給精度,但現(xiàn)有文獻(xiàn)對其研究尚不充

2、分。本文在汲取前人研究成果上,結(jié)合某企業(yè)項目“MKQ8312凸輪軸磨床磨頭系統(tǒng)動態(tài)性能分析及優(yōu)化改進(jìn)”,進(jìn)行了系統(tǒng)專門的研究。
　　 本文首先應(yīng)用有限元法對磨頭系統(tǒng)支撐零部件進(jìn)行了動力學(xué)建模分析和結(jié)構(gòu)改進(jìn)。研究結(jié)果表明,在不改變部件外形尺寸的前提下可通過優(yōu)化其內(nèi)部結(jié)構(gòu)(主要是筋板結(jié)構(gòu)和參數(shù))的方法來提高部件的動態(tài)特性。其次本文專門研究了各部件結(jié)合面動態(tài)參數(shù)的理論計算方法。應(yīng)用面積分法計算了床身與墊板,墊板與底座,以及底座與磨頭箱

3、之間結(jié)合面的剛度和阻尼；根據(jù)赫茲接觸理論建立了磨頭滾珠絲杠副進(jìn)給系統(tǒng)軸向剛度的計算模型,并利用Matlab編制了相應(yīng)的源程序,為后續(xù)研究整機動態(tài)特性提供了依據(jù)。然后本文在分析部件特性及計算結(jié)合面參數(shù)特性基礎(chǔ)上進(jìn)行了整機動態(tài)特性研究。建立了磨頭系統(tǒng)剛性連接的整機CAE模型、考慮各種常規(guī)結(jié)合面的整機CAE模型和考慮各種常規(guī)結(jié)合面及滾珠絲杠副進(jìn)給系統(tǒng)軸向剛度的整機CAE模型。通過三種模型動力學(xué)仿真結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),相對于前兩種模型,后一種模型更符

4、合實際。最后本文采用力錘激振法對磨頭系統(tǒng)的靜動態(tài)特性進(jìn)行了試驗研究。通過實測信號的頻譜分析得出了磨床的前幾階固有頻率,并與仿真結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明,理論計算值與實測值吻合較好,從而驗證了所建立的動力學(xué)模型的正確性。在對比仿真和試驗的基礎(chǔ)上,確定了磨頭系統(tǒng)振動模態(tài)的薄弱環(huán)節(jié),磨床禁止加工頻率以及提高磨頭系統(tǒng)動態(tài)特性的改進(jìn)措施,指出可適當(dāng)提高進(jìn)給系統(tǒng)軸向剛度來優(yōu)化砂輪進(jìn)給方向的抗振能力,以及改進(jìn)與整機振動特性相似的組件(如床身)結(jié)構(gòu)來優(yōu)