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《数控卧式铣床滑枕变形有限元分析及补偿技术2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、现代制造工程2008年第1期数控加工技术数控卧式铣床滑枕变形有限元分析及补偿技术刘文志(福建三明机床有限公司,三明365009)摘要:针对机床滑枕自重弯曲变形问题,经有限元分析后,采用油压缸2拉杆补偿系统的方法,保证了在机床全行程内的精度,经实践证明,是一种精度高、经济而有效的方法。关键词:数控卧式铣床;滑枕;有限元分析;变形;补偿中图分类号:TP39119文献标识码:B文章编号:1671—3133(2008)01—0056—03FiniteelementanalysisanddeformationcompensationtechnologyofNChoriz
2、ontalmillingmachineLiuWen2zhi(SanmingManufacturingCo.,Ltd,Sanming365009,Fujian,CHN)Abstract:Presentsthemethodadoptedpressurecylinder2drawrodcompensationsystemandfiniteelementanalysistosolvetheproblemofbacktiltingofthesquareramwhenisgoesouttomoveforwardonNCmillingmachine.Theexperimen
3、tsshowthatthismethodcanreachtheaccuracyrequirement,andiseffectiveandeconomical.Keywords:NChorizontalmillingmachine;Squareram;Finiteelementanalysis;Deformation;Compensation1滑枕变形分析0引言我公司自行设计生产制造的数控卧式铣床对于数控镗铣床,机床结构特点为固定式床身、XK7712,采用滑枕结构,端面尺寸360mm×410mm,横工作台移动、滑枕沿立柱导轨横向移动。滑枕的精度向行程800mm。
4、图1所示为滑枕在机床上的结构示直接影响机床的加工精度。意图,它由两条导轨及六个滑块约束。滑枕作为机床的重要工作部件,要作伸出及回缩的移动,由于其重量大,滑枕的移动会使立柱前、后两条导轨受力不均,并因自重产生弯曲变形,这将严重破坏机床的几何精度,也会使机床呈现出非均匀磨损。对于生产制造企业以及数控机床而言,要考虑精度、经济性和效率问题,而目前针对这一问题的解决办法,有配重平衡主轴箱法、滑枕导轨刮研法、悬吊链移动平衡法和静压导轨平衡法等,但对于减小滑枕的非线性变形误差,均不理想。经过不断试验,并借鉴国内外先进经验,我厂研发出一种集机械、电气、液压于一体的解决滑枕自
5、重变形的补偿系统,并将有限元分析引入系统调试过图1滑枕结构示意图程,利用有限元软件Ansys进行准确的滑枕变形分析,从图1a可知,当滑枕伸出时,便形成悬臂梁结构,避免经验估算误差,减少费时费力的现场反复实验,由于自重会产生弯曲变形,而且滑枕伸出长度不同,是一种高精度、较经济而有效的方法。重心也相应移动,相当于力臂变化,因此变形量也不56数控加工技术现代制造工程2008年第1期同,即产生非线性的变形误差。为准确分析对螺纹根据经典材料力学原理计算如图3所示梁的变形4孔、小圆角、倒角等结构忽略不计,不简化主要结构而量y,可以由y=ql/(8EI)求出,式中:E为弹性
6、模量,I建立滑枕的三维几何模型如图1b所示。为梁的惯性矩,q为载荷,l为梁的长度。经计算y为3滑枕材料为灰铸铁HT200,其密度为7250kg/m,0104～0105mm。弹性模量为120GPa,泊松比为0125。而滑枕所受载2补偿系统设计荷只来自于内部安装的主轴,通过计算主轴重量,并将该重量载荷在内部承重面积上均匀分布。为解决滑枕自重变形问题,首先对滑枕进行受力静力分析结果如图2所示,在滑枕最大行程分析。滑枕是靠立柱上两个导轨及滑块将滑枕固定,800mm时,得到最大变形量为01041mm,发生在滑枕因此当滑枕伸出为前悬臂梁状态时,其受力情况如图前端右侧。4a
7、所示,受力变化使得上、下导轨处于不均匀的磨损利用Ansys软件,多次分析可以得到不同行程的状态。解决问题的关键是如何使支承受力均匀,即如变形,再通过曲线拟合可形成变形曲线,为进行自重何克服滑枕“低头”现象。因此需要附加力来产生平补偿提供数据依据。通过实际试验的测量,可以得到衡力矩,考虑机床滑枕结构实际情况,本文提出在滑最大行程变形量为01045mm。模型分析结果与实际枕上部加装两个拉杆来产生拉力F,以便平衡自重变变形情况相符。形,如图4b所示。图4滑枕受力分析简图经过不断试验,并借鉴国内外先进经验,研发出一种集机械、电气、液压于一体的解决滑枕自重变形的补偿结构
8、。该机床配置FANUC2Oi2MC数字
