高速立式镗铣加工中心滑枕动态特性有限元分析

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1、第6期组合机床与自动化加工技术No．62011年6月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueJun．2011文章编号:1001－2265(2011)06－0001－04*高速立式镗铣加工中心滑枕动态特性有限元分析丛明，王贵飞，宋健(大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116023)摘要:以高速立式镗铣加工中心滑枕为研究对象，针对其结构特点，建立了滑枕、滑块和丝杠组合体的有限元模型。考虑到滑枕与滑块和丝杠的联接方式和运动形式等因素，采用ANSYSWorkbench中的NoSeparat

2、ion接触类型单元仿真接触面。对滑枕进行模态和谐响应分析，得出了1至6阶固有频率和相应振型以及滑枕结构9个关键点的位移频率曲线。分析结果表明，滑枕的薄弱环节在其与丝杠接触的部位，切削力频率与滑枕五六阶固有频率接近时，滑枕容易发生共振。据此提出了针对性的改进意见，为滑枕的优化设计提供了重要依据。关键词:加工中心;滑枕;动态特性;有限元中图分类号:TH114文献标识码:AFiniteElementAnalysisonDynamicCharacteristicsofRaminHigh-speedVerticalBoringandMillingNC

3、CenterCONGMing，WANGGui-fei，SONGJian(SchoolofMechanicalofEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116023，China)Abstract:Verticalboringandmillingmachiningcenterramastheobjectofstudy,thefiniteelementmodelisestablishedbasedonstructuralfeatures.Takingintoaccountoftheconne

4、ctionandmovementmodeofsliders,ramandguidescrew,thecontactregionsweredefinedas“Bonded”.Modalanalysisandharmonicresponseanalysiswereperformedontheramwiththefirstsixnaturalfrequenciesandvi-brationmodelsobtained.Thedisplacementandfrequencycurvesof9keypointswerealsoobtained.The

5、resultsshowedthatthecontactregionbetweenramandguidescrewwasafrailpartandthefifthandsixthnaturalfrequencieswouldbearousedeasily.Alltheseprovideusimportantbasisfordynamicop-timizinganddesigningofram.Keywords:machingcenter;ram;dynamiccharacters;finiteelement模型。根据滑枕在加工中心工作过程中的

6、运动形式0引言对其进行合理的约束。由于切削力作用在刀具上，滑枕连接着主轴箱和横梁，是高速立式镗铣加通过主轴箱传递到滑枕上，所以有必要系统分析高工中心的关键部件，其动态性能直接影响整个加工速立式镗铣加工中心力和扭矩的传递过程，从而得中心的加工精度、精度稳定性和抗振性。在加工中到滑枕上的载荷情况。将约束和载荷作为模态分析心工作过程中，如果切削力频率恰好和滑枕某一固和谐响应分析的边界条件，最后进行模态和谐响应有频率同步的话，滑枕可能会产生共振，进而影响分析，系统分析了滑枕的动态特性。［1］切削运动的稳定性。因此有必要采用有限元方1滑枕结构特点法研

7、究滑枕的动态特性，为滑枕的优化设计提供依据。高速立式镗铣加工中心采用龙门式结构，主要本文建立了滑枕、滑块和丝杠组合体的有限元由床身、横梁、滑枕、主轴箱等部件组成，其结构模型收稿日期:2010－12－14;修回日期:2010－12－30*基金项目:国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题(2009ZX04001－011)作者简介:丛明(1963—)，男，辽宁大连人，大连理工大学机械工程学院教授，博士，研究方向为机器人技术及应用、结构有限元分析及优化，(E－mail)congm@dlut．edu．cn。·2·组合机床与自动化加工技术第

8、6期如图1所示。在工件加工过程中，工作台不动，主轴证了分析结果的准确性。得到的有限元模型如图3箱沿着滑枕运动实现主轴Y方向的运动，滑枕沿着所示，其中滑块1～4与主轴箱上的导轨配合