文献综述

数控机床的静刚度对其加工精度具有显著影 响¹,机床的静刚度可以通过试验法测量 。仇健等² 测量了某系列卧式加工中心主轴的静刚度  ，并讨论了 主轴刚度的配置方法 。李殿新等³以某立式加工中心 为对象   ，测量了机床整机和主要零件的变形  ，识别了机 床y向静刚度的薄弱环节 。试验法虽然可以准确获取 机床的静刚度  ，但试验必须在机床制造装配完成后开 展,而有限元法可以在设计阶段对机床的性能进行分 析和优化,从而经济高效提高机床的加工精度 。国内 外学者对机床的静刚度开展了大量仿真研究,分析结 果却差强人意  ，而影响仿真精度的最关键因素是无法 对零部件间的结合面准确建模 。刘启伟等⁴仿真了某 车床整机的静刚度  ，向尾台的仿真误差达到77. 3% 。 孙永平等⁵仿真了某G型设备构造双面镗车床的静强度  ，

但不分享相结合面间的叁数 。

这篇文以某直列V型生产加工核心为设计人  ，一开始创立了 此数控车床机器的实体化建模,第二将整合面参数值加至有 限元建模  ，以来对数控车床机器的静弯曲刚度系数做了仿真模型模型了解, 后来推进了数控车床静弯曲刚度系数检测  ，证实了这篇文仿真模型模型了解的 准确度性 。

1机器电脑整机片体整治加入

文章学习的数控如下图1所 示  ，基本由床身脚座、床身、立柱、 CNC主要箱、CNC主要、弹簧夹头、十字滑台和 工作的台组合而成 。在Pro/E中建八局立机 床的线下实体模特时  ，将大小较小的 ?L、凸台、键槽等显著特点创新  ，树立 的空机实际模特下图2图示 。

制定线下实体整治后  ，将整治拷贝到ANSYS中确定有效 元研究 。图2中产品的资料均为HT300,黏性模量为 120GPa,泊松比是0. 3,容重为7200kg/m³ 。生成文件 的使用属性后  ，对数控加工中心组装机通过自主网格分割,受限元模式化共 有127259个点位和65916个机组  ，如下图如下3如下 。

2切合面设计具体方法

机床的两个相邻零件以结合面的方式接触  ，大量 研究表明  ，机床总柔度的30% ~50% ⁶是由于结合面 产生的 。机床整机静刚度仿真时  ，通常将结合面的刚 度值通过弹簧单元的方式添加到有限元模型中 。本文 对仿真精度影响较大的结合面存在于床身底座与床 身、床身与立柱、立柱与主轴箱、主轴箱与主轴、主轴与 刀柄、床身与十字滑台、十字滑台与工作台之间 。

滤油机床整合面的类大部分有下3类:①存在的于 床身支撑架与床身、床身与立柱、设备主轴电机箱与设备主轴电机中间的螺 栓加固整合面  ，设计时在没个螺母地点沿x、、向各 修改一板弹簧单无;②具有于立柱与设备的主轴箱、床身与十 字滑台、十字滑台与操作台内的导轨滑块构建面  ，建 模时在每次滑块与导轨了解面的4个极点处沿x、、 向各获取有一种板板弹簧模快;③出现于设备主轴与筒夹范围内的 轮毂滚柱轴承运用面  ，三维建模时在每一位轮毂滚柱轴承的位置沿径向和径向各 获取有一种板板弹簧模快 。

影响结合面刚度值的因素很多  ，如相邻两个零件
的重量、结合面的面积、预紧力大小、接触表面的粗糙 度等^[740] 。课题组对结合面刚度辨识方法进行了大量 研究   ，并建立了刚度值数据库  ，通过查询数据库  ，得到 各结合面的刚度值如表1所示 。另外  ，主轴与刀柄之 间存在前轴承、后轴承两处支撑  ，前轴承的轴向刚度为

0.  6 xl0^sN/m,径向钢度为7. 7 x 10^sN/m;后的轴承的轴 向刚度比为1. 6 x 10⁸N/m,径向刚度系数为7. 5 x 10⁸N/m 。

3加工中心裸机静刚度比建模解析

j9九游会平台模型制作磨床电脑整机沿x、、3个路径的静刚度比时, 将检测值为2000N且正向的超载负荷各分为加入的在镗孔刀终端 面和业务台上方面的中点  ，并将床身防尘盖与面的 排斥面调整束缚 。铣床  向静刚度系数的仿真软件成果分

别如下图图甲中4、图5、图6图甲中 。

由图4可能可以看出  ，向仿真模型时  ，筒夹中心局点的位移 为-0. 20364mm,工作中台中央点的位移为+0. 0025570 mm,这两者的对于位移为0. 2061970mm,因x向的静 强度为： ⑴

由图6能够看得出来  ，向逼真时  ，镗孔刀中点的位移 为+0. 10951075 mm,事情台定位点点的位移为 -0.021486mm,两者之间的对于位移为0. 13099675mm,因 此z向的静应力为：

2000

0. 13099675

据模仿数据所知  ，向的静钢度不大,向的静 钢度更大 。增加载何后  ，由床身底架、床身、十字滑台 和事业台并联电阻计算构成的支路磨损特小,而由床身底架、床 身、立柱、设备的丝杠电机箱、设备的丝杠电机、筒夹并联电阻计算构成的支路磨损大得 多 。由图4、图5、图6是可不可以知道  ，增加荷重后  ，立柱带 动设备的丝杠电机箱、设备的丝杠电机和筒夹磨损 。但是  ，是可不可以采取有效下例设备 升高加工中心整个机械的静钢度:①变小立柱与床身彼此结合实际 面的钢度值;②变动立柱内壁筋板的合理布局  ，关键在于升高立 柱本身就的静钢度 。

4机床主轴整体静刚度系数试验检测试验

要想认证模拟分享一下的精准性  ，对车床静抗弯刚度开设 冲击试验测试图片 。将车床各元件放在与模拟分享一下时相对应的 地方上;利用压差调节器器产生受力  ，将压差调节器器的下 端固定住在的工作台下,2000N的负载加入的在筒夹上;采用了 千分表校正筒夹对于工作中任务台的变行  ，千分表的底托固 定在工作中任务台下  ，表针竖直于筒夹的被测从表面 。x、、向 静强度实验测试仪分別如同7、图8、图9已知 。

每个放向均自动测量3次,3次没想到取差不多值,3个方 向的静强度应力测试没想到如表2表达 。为了能让验正模型制作研究 的控制精度,将模型制作研究的强度值、模型制作差值也列于表2  。

由表2应该看得出,3个导向的仿真技术不确定度均在±5% 左右  ，阐述第3节的使用的结合起来面技术参数为准  ，本诗树立的 受限元模式化为准体现了数控一整台机器的的预期静应力 。

5理论依据

今天以某柜式生产制作咨询中心为群体  ，关键在于应用现有元 app软件建模模型深入解析了数控机床该机的静承载能力  ，重点是解释了各主 要构建面的设计最简单的方法和构建面承载能力值,建模模型深入解析获得 *、、3个中心点的静抗弯刚度值分别为为9700 N/mm、12258 N/mm、15268 N/mm,经过多次实验发现试验有3个放向的静刚度比 值分辨为 9255 N/mm、11700 N/mm、15517 N/mm,证 明今天的是有限的元3d模型准确度很高 。要为提升车床整个机器的 静强度  ，能否修订立柱内部人员筋板的规划导致提升其静 强度  ，并增加立柱与床身中配合面的技术指标 。

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