數(shù)控機床時變結構的動力學特性研究.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,特別是機械結構的動態(tài)特性。隨著數(shù)控技術的發(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。機床結構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量分布的時變,從而導致機床動態(tài)特性的時變。本文主要研究內容和相關結論如下:

2、
　　本文基于數(shù)控機床時變結構的位置相關性,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構進行分析,進而構建數(shù)控機床工作空間結構模態(tài)譜,揭示數(shù)控機床工作空間時變結構的動力學特性分布規(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、建立直線滾珠導軌副以及滾珠絲杠副的力學模型,并結合赫茲接觸理論,推導了直線導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),對比仿真分析結果,驗證了仿真分析模型的有效性,同時構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