机床结构动态性能研究综述-刘康康-2015-4-22

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1、机床结构动态性能研究综述刘康康（北京信息科技大学机电工程学院，北京100192）摘要••阐述/机床结构动态性能的研宄现状及范围，从整机动态性能、关键部件动态性能，以及结合部动态性能三个方面进行论述分析给出具体实例，并给出了进一步研宄的建议。关键词:幣机动态性能：关键部件动态性能；结合部动态性能Abstract-Thispaperexpoundsthepresentsituationofthestudyondynamicperformanceofmachinetoolstructureandthescope，keycomponentsfromthemachi

2、nedynamicperformance，dynamicperformance，dynamicperformanceandtheintegrationofthreeaspectsdiscussesanalysisofspecificexamples，andgivesSuggestionsforfurtherresearch*KeywordsThemachinedynamicperformanceThedynamicperformanceofkeypartsIntegrationofdynamicperformanceo引言社会生产中数控机床的使用范围越來越

3、广，生产对机床的要求也越来越高，除了要求机床熏量轻、成本低、使用方便和具冇良好的工艺可靠性外，还要求机床具冇良好的加工性能。事实证明，随着机床加工性能的不断提高，对机床结构动态性能的要求也随之增加。本文在对机床结构动态性能进行研究时，将机床结构动态性能定义为机床整体或者机床某子结构在动态力作用下所表现出的性能，包括模态、阻尼和动刚（柔）度等。经过大觉的文献调研，围绕机床结构动态性能的相关研宄，并在分析与总结的基础上进行妇纳，同吋提出进一步研允的建议。本文根据阐述的需要以及鉴于结合面对机床结构动态性能分析的重耍性，将机床结构动态性能分为幣机动态性能、关键部件

4、动态性能以及结合部动态性能三个部分进行分析111。1机床结构动态性能研宄现状机械结构的动态特性问题早在30年代就引起人们的重视。但目前，机械动态没计仍然是正在发展中的一项新技术，涉及现代动态分析、计算机技术、产品结构动力学理论、应用数学、设计方法学等众多学科范围，还没冇形成完整的动态设汁理论，77法和体系，许多问题尚需进行深入广泛的研宄。不论是国lAi还是国外，动态没计都还处在.初级阶段，许多高层次动态设计问题正在研允过程中。正因为如此，H前大型高速旋转机械屡域发生毁机事故，由于这些事故多数是在强非线性、强藕合的条件下发屯的，因此，近來国内外科技工作者对这

5、些机械的动态设计十分重视。动态设计己经从一般的动态设计向更高层次的方向发展，即向非线性、高维、多参数的研允方向犮展。这就要求设计齐用史新和史深的理论、方法勾技术进行设计，这必然会给动态设计带來相当的难度。目前国内外对机械没&的动态设计十分重视，机械系统的非线性动力学W题是国际上研宂的热点，许多原来汄识不淸的问题，现在可以用非线性动力学理论勾方法來解决。因此，对ffi大机械装备进行髙层次的动力学设计，引入与采川非线性动力学理论与方法。这是十分必需的。60年代，随着振动实验技术的发展，以及机械阻抗测试了迈和频率特性分析的问世，使结构频率响应函数测试成为可能。7

6、0年代发展起來的快速傅立叶变换技术及冇限元分析技术，实现/机械结构的实验建模和理论建模;80年代末，机械机构的动杰没计得到了发展。11前机械结构动态设计研允的熏点，是将作为动态分析熏要手段的实验模态分析技术和宥限元分析方法同迅速发展的计党机辅助设计技术冇机结合起來，以便进一步发展和完善机械结构动态设计技术。在此基础上，对机械结构进行优化没计。现代加工技术日益向沿高速、大切削量的方向发展，这就要求所设计的机床具宥高速、高刚度、高精度的优a性能。为丫适应生产线的快速可a组性，现代数控机床对地基的要求越來越弱，或者根本就不需要特殊的地基;数控机床加工中的振动不仅

7、产生噪音，还将严熏响应零件加工表而的质量。这样，为了保证应冇的加工质带，必须使数控机床，尤其足机床床身，具有极好的动、静刚度。由于我国数控机床结构动态设计技术和手段落后，仿制国外产品成功率低，使我W高性能数控机床的设计技术与发达国家冇较大的差距随着汽车工业、航天制造业等行业的发展，对火型模具加工中心、高速加工中心的需求觉愈来愈大。要想提高数控机床的性能，必须以科学的方法进行结构没计。概拈目前机床动态研宂领域的内容，可知设计阶段预测机床的动、静刚度问题尚未解决，而数控机床的静、动态性能关系到机床加工精度、效率、报动等问题，是目前研宄的热点M。1.1整机动态性

8、能机床是机械制造工业屮敁基本的设备。随着W民经济的发展，人们对机床