基于结合面的立式加工中心进给系统的动态特性分析.pdf

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1、机械设计与制造第3期130MachineryDesign&Manufacture2012年3月文章编号：1001—3997(2012)03—0130—03基于结合面的立式加工中心进给系统的动态特性分析术翁德凯程寓夏玲玲李奎(南京理工大学，南京210094)ThedynamiccharacteristicsanalysisoffeedingsystemofaverticalmachiningcenterbasedonconjointinterfacesWENGDe—kai，CHENGYu，XIALing—ling

2、，LIKui(NanjingUniversityofScience&Technology，Nanjing210094，China)§+十一十，^十．、!十十^、￡w十十斤开

3、t、J’、．【摘要】机床进给系统的动态特性的优良直接影响到机床的定位精度，因此对进给系统的动态；特性进行分析对提高机床加工精度及加工性能有重要意义。以某立式加工中心的滚珠丝杠进给系统为研究对象，利用Ansys建立包含结合部特性的进给系统有限元模型。在此基础上，通过模态分析和谐响应分析，得到了进给系统的固有频率和振动特性。通过分析改变各个结合

4、面刚度对系统固有频率影响的敏感程度，找到了系统的薄弱结合面，并对这些结合面刚度值进行优化，提高了进给系统的动态特性。关键词：进给系统；动态特性；结合面【Abstract】Thedynamiccharacteristicsoftheedingsystemdirectlyaffectthepositioningaccuracyofthemachinetool，SOtheanalysisofdynamiccharacteristicsoftheedingsystemisverymeaningfultoimprovet

5、hemachiningaccuracyandprocessingpropertiesofthemachinetoo1．Bytakingaballscrewingfeedingsystemofaverticalmachiningcenterastudyexample．aFEMmodelcont~ningtheconjointin—terfacescahracteriticsofthefeedingsystemisestablishedbyapplyingtheSoftwareansys．Onthisbasis，t

6、hroughmodalanalyzingandharmonicresponseanalyzing,thenaturalfrequencyandvibrationcharacteris—ticsofthefeedingsystemareobtained．Throughanalyzingtheimpactoftheconjointinterfaces’stiffnesschangingonthenaturalfrequencyoftheedingsystem，itsrelativeweakerconjointint

7、erfacesarefound，whichstiffnessvalueisoptimizedanddynamiccharacteristicsofthefeedingsystemareimproved．Keywords：Feedingsystem；Dynamiccharacteristics：C0njointinterfaces中图分类号：TH16，TH113．1文献标识码：A●—^—J有频率和振动特性；通过结合面参数灵敏度分析找到了系统的1日IJ吾薄弱结合面，并进行了优化设计，改善了进给系统的动态特性。目前，

8、随着机床向着高切削速度、高进给速度和高加工精度的方向发展，对机床的加工性能要求越来越高。机床的进给系统2系统基本组成是机床的重要组成部分，进给系统动态特性的好坏会影响进给系统的定位精度，而定位精度是评定机床性能的一项重要指标。故进给系统的动态特性优良直接影响到机床的工作性能和加工精度。因此，深入研究进给系统的动态特性对提高机床加工性能有深刻的意义。建立进给系统精确的动力学模型对于研究系统的动态特性、了解结构的薄弱环节、优化结构设计具有重要意义。进给系统是由多个零部件通过不同种类的结合部联接而成的。结合部受到外加

9、复杂动载荷作用时，表现出的即有弹性又有阻尼，即存储能图1进给系统结构简图量又消耗能量的柔性结合的特性_1_，这将对进给系统的动态性能加工中心工作台滚珠丝杠进给系统结构简冈，如图1所示。产生显著影响，因此建立精确的动力学模型时必须考虑结合部及交流伺服电机通过联轴器与滚珠丝杠直联，带动滚珠丝杠转动，再其动态特．『生的影响。以某立式加工中心的工作台滚珠丝杠进给系通过丝杠螺母带动工作台实现直线