GSVM5030L3銑削加工中心主軸部件動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、機(jī)床結(jié)構(gòu)動(dòng)、靜態(tài)特性的研究已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)床行業(yè)中的重要環(huán)節(jié)之一，由于計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的不斷提高，目前應(yīng)用有限元法研究機(jī)床整機(jī)或部件的動(dòng)、靜態(tài)性能是當(dāng)前優(yōu)化并改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)床結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)開發(fā)機(jī)床新產(chǎn)品的新方法。主軸部件是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件，直接參與切削加工。主軸部件的結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)特性在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的切削能力和加工質(zhì)量，也是影響其加工精度的重要因素。主軸部件剛度的研究和支承結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，對(duì)于進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的工作性能有十分重要的意義。

2、 本文采用有限元分析方法和試驗(yàn)分析方法，對(duì)GSVM5030L3銑削加工中心主軸部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析，具體包括： 1.對(duì)主軸部件進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，考慮了軸上零件的附加質(zhì)量、約束條件，合理確定單元類型及形態(tài)，正確處理主軸與軸承結(jié)合部問題，分析了軸承的徑向剛度和軸向剛度對(duì)機(jī)床動(dòng)態(tài)特性的影響，建立了結(jié)合部等效動(dòng)力學(xué)模型。由于前軸承既承受徑向力又承受軸向力，因此將前支承等效為四個(gè)徑向彈簧-阻尼單元和四個(gè)軸向彈簧-阻尼單元；后軸承只承受徑向

3、力，因此等效為四個(gè)徑向彈簧-阻尼單元。由于考慮了主軸的附加質(zhì)量和軸承的軸向剛度，使所建立的動(dòng)力學(xué)模型更精確。 2.使用ANSYS軟件對(duì)主軸系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行有限元分析，得到了主軸系統(tǒng)前12階模態(tài)固有頻率和振型。分別對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行軸向和徑向兩個(gè)方向諧響應(yīng)分析，分析結(jié)果以幅頻響應(yīng)曲線的形式體現(xiàn)，最終獲得主軸系統(tǒng)的前三階模態(tài)附近的響應(yīng)曲線。由分析結(jié)果可知，主軸的工作區(qū)間能有效避開共振區(qū)。分析銑刀切入切出時(shí)切削力的變化情況和影響規(guī)律，對(duì)

4、主軸系統(tǒng)進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析，得到主軸系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)特性。 3.分析了軸承跨距對(duì)主軸徑向剛度的影響，利用傳統(tǒng)計(jì)算方法和卡丹公式法得到了機(jī)床主軸的最優(yōu)跨距，并利用ANSYS進(jìn)行了不同跨距下主軸有限元模態(tài)分析，得出跨距改變量對(duì)主軸動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律。 4.對(duì)機(jī)床物理樣機(jī)進(jìn)行工作模態(tài)試驗(yàn)，分別在機(jī)床100r/min、200r/min、300r/min、600r/min和1000r/min五種工況下進(jìn)行了工作模態(tài)分析，得到了這五種轉(zhuǎn)速