高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计

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1、5．5本章总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．566总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯576．1全文总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．576．2研究展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．57致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．59参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6l攻读学位期间发表的学术论文目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．65原创性声明及关于学位论文使用授权

2、的声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．67IIIIV高速立式加工中心床身静动态特性分析及优化设计1绪论1．1课题的研究背景随着经济全球化的来临，如何在日益激烈的市场竞争中占得先机，在较短时间内以质量好，价格实惠的的产品获取市场，是企业得以生存和发展的关键环节。为此企业必须具备前瞻性的思维方式、先进的研发技术、完善的管理体制和多样化的社会信息资源等有利因素，加大企业对新技术的的研发成本和适应新技术的能力、保证公司在响应市场和个性化服务的前瞻性、而且还要施行严格的成本控制、保证具有可靠的质量及及时的售后服务【-】。制造技术先进性的根本在于提高制造装备和加工母机的精良性，具体而言就是提高数控机

3、床和加工中心的研发和制造水平。加工中心是一种应用广泛且功能十分全面的数控加工机床，目前加工中心在箱体类零件的加工和生产上应用得相对较多。加工中心的工艺类型有很多种，其范围也很大，它不但可以对产品的外观及其精度进行测量，还可以对一些复杂的曲面进行铣削、扩孔、镗孔、钻孔、铰孔等c21。高速立式加工中心在数控机床中属于中高档层次，在社会上也相对常见。但是对高速立式加工中心的研究相对于国外来说还有一定的差距，在国内对加工中心的研究原则主要是在保证其性价比的基础上，对它进行一些结构上的优化和设计，以及对某些关键部分进行技术创新，在这种环境下逐步缩小与西方发达国家之间的差距，并使我国的机械制造业在国际

4、上保持一定竞争力，也能为社会带来明显的经济收益和社会效益。高速加工中心和普通的数控机床相比主要有一下几点区别；(1)高速加工中心刀具转换的速度更快，且刀具的类型更丰富；(2)高速加工中心的结构比普通数控机床结构的布局更加合理；(3)高速加工中心的控制系统更加稳定和可靠，同时速度也更快，从而提高了整体的制造水平。高速立式加工中心是一个多学科相融合的产物，它包含了切削理论、运动学理论、数字控制理论等知识，因此高速加工中心的发展状况充分体现了一个国家的切削机床的技术水平和生产实力[31。而床身作为高速立式加工中心的一个重要的基础部件，在此背景下对床身的静动态特性研究及其对床身的优化显得尤为重要。

5、1．2课题的研究现状1．2．2高速立式加工中心的发展现状陕西科技大学硕士学位论文国外数控机床和加工中心早在上个世纪50年代就出现了。世界上第一台数控机床诞生于1952年，国内对数控机床的研制从1958年开始，而加工中心到七十年代才开始慢慢有所涉及，由于资源匮乏，相关的研发人才很少，再加上国外对相关技术的封锁，导致目前国内的发展水平与国外的先进水平还是有着十分明显的差距。当前加工中心的应用主要集中在汽车零部件行业，当然还有模具、飞机、医疗设备、IT、光学设备等行业。对于一些高端大型的机械产品，其中主要的一些关键部件成多品种，小批量的发展趋势，而立式加工中心所具备相关的一些性能就成为了一种潜在

6、的发展需求。同时加工中心在电子零部件、精密机械零部件、半导体模具等行业也具有很大的发展潜力【4】。近年来，随着驱动技术和数控技术的飞速发展，这些技术也迅速的运用到高速立式加工中心的设计和创新中，因此研制出很多具有结构创新、性能卓越的高速加工中心。从高速加工中心不断创新和发展的过程来看，要想持续的提高高速加工中心的静动态性能、加工精度和稳定性。就必须不断的进行创新，快速的将技术领域最前沿的的科技成就运用到高速立式加工中心的研发中，尤其是驱动技术和数控技术的最前沿科技成果⋯。高速加工中心已经由90年代中后期三轴到如今的六轴，未来的发展还会更为迅速。目前世界上加工中心的主要发展方向是高速、高精度

7、和高稳定性。美国HASS公司主持设计，并生产的高速立式加工中心的主轴旋转速度达到30000r／min，其横向移动的速度最快达到70m／min。来自德国DMG公司的高速立式加工中心主轴旋转速度达到42000r／min，横向移动速度最快能达到90m／min；国外高速立式加工中心的的加工精度0．001～O．002mmts，"。由于各种客观和主观因素，国内对高速立式加工中心的研究深度和广度与国外发达国家的差距还是非常明显。目前国