数控车床技术性的性能应是数控车床忍受噪声的本事 , 比如其抗振性和平衡性 。数控车床中有的各种各样结 合部摧毁了组装机结构特征的陆续性 ,其配合面的阻 尼、强度分別占组装机阻尼和强度的90%和60% 以上[1] ,严重影响整机的动态性能 。随着机床 加工性能的不断提高 ,对机床动态性能的要求 也越来越高 。如何准确建立机床整机有限元模 型是整机动态性能分析的关键 。国内外学者在 结合部方面做了大量研究 ,主要包括结合部的动力学建模以及结合部参数辨识 。日本吉村尤 孝[2]曾在考虑结合面特性的基础上建立了双柱 立式车床的分布质量梁的动力学模型 。王世军 等[3]基于导轨结合部特性参数建立机床整机性 能分析有限元模型 。Zhang等[4】应用均质梁、集 中质量及结合部单元对机床进行整机动态建 模 ,基于结合面的动态基础特性参数 ,应用子 结构建立了整机系统的动力学方程 ,对整机动 态性能进行了预测 。吴文镜等[5]提出一种适合机床动态分析的拓展传递矩阵法 ,应用状态矢 量传递思想对刚体、柔体和结合面三类元件行 整合 ,得到用一个高维矩阵表示的整机模型 , 求解该高维矩阵即可得到整机的动态特性 。王 禹林等[6]采用弹簧阻尼单元等效结合部特性 , 应用吉利•允孝法确定结合部参数 ,基于结合部 对大型螺纹磨床整机进行静动态特性优化 。张 宇等m用于等效弹賛阻尼器等效紧密组合面功能 , 应用于机戒抗阻宗合法计算出一些一直运用设计 评测频响变量认别机床主轴紧密组合部参数设置的具体方法 。
针对立式加工中心整机动态性能分析的需 要 ,本文采用模态参数辨识法识别导轨滑块结 合部的接触刚度和阻尼系数 ,应用吉村允孝法 确定固定结合部的接触刚度和阻尼系数 ,同时 建立滚珠丝杠结合部动力学模型并计算其轴向 接触刚度 。基于辨识的结合部等效特性参数在 有限元软件中建立机床整机有限元模型 ,对其 进行模态分析和谐响应分析 。通过整机锤击法 模态试验验证了该有限元模型的准确性 ,并在 此基础上重点分析立柱-床身间结合部动刚度 整机动态性能的影响 。
1结合实际部运转模式化
这段话论述的柜式精设备中的局首要由床身、床
鞍、做工作台图片、立柱、主轴的的箱、主轴的的6大模块部 件构造 ,其相融合部具体也包括导轨滑块相融合部、 六角螺栓相融合部、滚珠滚珠丝杆及滑动轴承套运转相融合部 。由 于滑动轴承套相融合部的刚度比可依据厂品操作手册立即获 取 ,这篇文章仅应对导轨滑块相融合部、滚珠滚珠丝杆结 合部 ,螺雜合部诠释其动力机学绘制具体方法.
2紧密联系部干劲学设计及技术指标识别度
2.1导轨滑块综合部
采用有限元法建立结合部的动力学模型, 结合试验模态分析结果 ,利用优化思想对导轨 结合部的接触刚度和阻尼系数进行了有效的辨 识[8] 。导轨滑块模态试验中导轨为PMI品牌的 MSA-30E滑块导轨 ,测试主要包括LMS平台的LMS 系紐行数值采摘及模态技术参数定性分析 。織主要包括 向下激厉 ,单点为了响应的侧量方试 ,测点场地布置图及 现场视频现场实验如下图表达2表达 ,将降快速感知器装置在 图上点9处 ,共场地布置图41个激励点 。
针对性滑块导轨系统建立联系其有限制元绘图 ,导轨滑块由不锈钢钢制出 ,柔软性模量为2.06 xlOu Pa,高密度为7800 kg/m3,泊松比是0.3 。在不多 元类别时主要采用六面体模块分割滑块与导轨 ,共 4560个模块 ,5906个分支 。给忽略翻转体的平均水平 , 用16个压簧阻尼模块仿真单体滑块与导轨间 的可动构建部 ,现场布置在滑块前、中、后八个截 面上方 。所有截面积共区域4个压簧阻尼模块 ,其 角度结合滑块滚珠和导轨接处风格分别是垂直面于 导轨滑块并与平均水平方向盘成45°顶角 ,其等效牵引力 学类别就像文中3下图 。
识别的导轨融合部应力为5.83 x 108 N/m , 阻尼为7715 N s/m 。表1和表2列举前4阶固 有帧率、阻尼比的现场实验值和建模值较没想到 , 表面构建的局限元模型工具都是确切地呈现了导轨 滑块组合部的冲流体力学性质 。
2.2滚珠滚珠丝杠紧密联系部
机器结构的中滚珠梯形丝杆担责进给角度通常载荷 ,在牵引流体力学定量分析时常见采取其轴上学习承载能力, 图4为其融合部的发动机学型号
表1切合部承载能力检测值和模型制作值比
|
2整合部阻尼比武验值和防真值评测 |
|||
阶数 |
纖{t/Hz |
仿真模拟值/Hz |
織% |
1 |
1.52 |
1.53 |
0.65 |
2 |
1.39 |
1.42 |
2.16 |
3 |
1.79 |
1.78 |
0.56 |
4 |
1.67 |
1.60 |
4.19 |
式中:足为滚珠滚珠丝杠组合部支承钢度心 ,N/m; &为丝杆载荷钢度 ,N/m;知为螺母元件轴上 硬度 ,N/m;心为滚珠丝杆支承滚动轴承轴径钢度 ,
滚针轴承硬度是可以能够的产品样板查看 。蜗杆螺 母元件心轴硬度可由赫兹遇到理论上换取 ,实际的 计算的整个过程可参考使用论文[9] 。
在滚珠蜗杆有限制的元建模 中 ,分为solid45单 元对滚珠丝杆、螺母实现网格界定 ,应用扭簧阻尼 摸块养成滑动轴承强度与滚珠丝杆螺母载荷强度 。
2.3螺丝根据部
高强螺栓构建部许多的存在于加工制作中心结构特征中 ,其动 测力特征因素与构建面的面压、润滑现状现状、板材、 加工制作效率等关与 。澳大利亚学术界吉村允孝对加工制作中心结 合面等效应力和等效阻尼开始了分析分析 ,提 出要是均值打交道有压力同一 ,企业的空间构建面的 技术性特征因素因素就同一 ,且建立联系了构建面在不一样的 企业的空间正有压力和不一样的构建j9九游会平台下的等效刚度和等效阻尼数据统计库[叫〇据吉村允孝法 ,经由 式(3 )可得到 配合部的等效刚度指数和阻尼指数 。
3一整台机器的局限元模型制作及测试安全验证
3.1开式精平面成型磨床的大致参数表
螺钉组合部、滚珠蜗杆、的轴承鉢因素如 表3 ~表6表达 。应用场景鉴别的组合部因素 ,在敌对式制造机构电脑整机进浦态具体研究友善相 应具体研究 ,抓取表7表达的装置当下的频繁 及图6 表达的轴端回复线条 。
ANSYS中交立图甲中5图甲中的开式加工制作中心局整个设备 限制元绘图 。
对整个机械日常动态特点不良影响较小的整合部 ,在有 限元平台中主要采用胶接净化处理 。基础上件床身、床鞍、 工做台、立柱、刀盘箱食材为HT250,主要、 切线导轨、滚珠丝杆螺母材料为钢 ,其动态图片性能分 析非常有限元通常性能如表6如下 。
3.2旋转式加工制作中心局该机模态检验
为查验卧式生产中心站一整台机器的不足元模特的准确性 ,对整个机器展开键击法模态应力测试 。应力测试采用了 力锤激振 ,降快慢感知器捡取回应移动信号 。能够 应力测试提取加工中心之前帧率及机床主轴轴端降快慢帧率 回应涵数 。
试验台装置現場就像文中甲下图7下图 ,试验台装置最终就像文中甲下图6、 表7下图 。
表7本身频点检验模型仿真比照成果
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表7为固定性声音频率实验值和模特仿真值进行对比后果 (现在12阶试对) ,除最阶随机误差值巨大外 , 另外阶随机误差值相对性较小 ,说明书所建立起的落地加工厂 中央较少元模特是精确度的 。表7为原有率做实验的时候值和仿真模拟值对比最后 (以上12阶来说) ,除首先阶精度比较大的除此之外 , 以外阶精度对比较小 ,反映所构建的双面手工加工 重点比较有限元建模方法是精确性的 。
相比图6中夹头轴端得加快度几率加载失败函 数申请这类卡种曲线提额 ,会能够難值和模拟值变化无常的趋势相 近 ,波谷值几率相匹配的很不错 ,深入一个脚印安全验证了非常有限 元模形的合理性 。
经过多次实验发现和防真相对但是得出结论实现的落地式生产 机构不多元模型工具是精准的的 ,用于为整体最新性 能分析一下的基本条件 。
4垂直加工工艺基地结合在一起部直接影响分析一下
特征提取确切的垂直制造机构一整台机器的较少元模 型 ,下面主要研究分析了立柱-床身间螺母结合起来部 法向、切向动强度对一整台机器的前5阶自身频繁 决定 (嘘寒问暖200 Hz左右概率) 。
从图8的仿真模拟剖析结杲能否看不出 ,因为立 柱-床身螺栓螺母配合部法向、切向抗弯硬度的加强 , 加工中心前5阶自身频繁 也随之増加 。当抗弯硬度加强 到某种方面时 ,空机自身频繁 也趋向于稳定可靠 。
进行对比图8 (a)和(b)还可以得知融合部各种不同的 导向的动硬度对整个机械的原有频繁 影晌新趋势简略 相当 ,但影晌系数各种不同的 。逐渐硬度曾加 ,前5 阶原有频繁 中 ,第3阶模态原有频繁 发展率最 高 。当趋于保持稳定保持稳定值后 ,图8 (a)中模式首位阶 模态本身频点不断提高15.9% ,图8 (b)中控制系统第1阶模态固定性次数增强10.9% 。
要根据法向、切向抗弯刚度比相辅相成式加工厂平台一整台机器的 自身平率的作用的情况探讨 ,都可以抉择法向、切 向抗弯刚度比的优化组合构成 。
5结论怎么写
文章举例说明了了种卧式生产加工咨询中心紧密联系部及整 机动车磁学模型的根本形式 。通过改进理念、吉 村允孝法、赫兹碰到性基础理论辨认紧密联系部等效碰到性 硬度和阻尼常数 。
为鉴别的紧密根据部等效应力和阻尼指数 , 形成了垂直处理平台点电脑整套装置比较较少元绘图 。紧密根据有 限元模仿分享与电脑整套装置键击法模态现场实验最终认可 了该比较较少元绘图的正确性 ,得出结论论文结合的立 式处理平台点比较较少元绘图工艺的正确性 。
正确的有限制的元模特为落地生产中间机器动 态耐热性的进行分折和精准预测逐步形成了基本 ,其进行分折最终结果 用做为物品规划时的参考选取 。
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