AC轴双摆角铣头的动态特性分析.pdf

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1、*A/C轴双摆角铣头的动态特性分析①①①①②史博黄美发宫文峰张奎奎杨武军(①桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004;②桂林机床股份有限公司，广西桂林541004)摘要:应用有限元法在两种工况下对铣头进行了模态分析，得到其固有频率、模态振型等参数。分析结果表明，铣头的固有频率与A轴的工作角度无关，铣头壳体是影响铣头整体动态性能的薄弱环节。该分析为企业对铣头及机床的进一步结构设计和优化提供了重要依据。关键词:A/C双摆角铣头动态特性有限元模态中图分类号:TG502．3文献标识码:BDynamiccharacteristicanalysisoftheA/Ca

2、xesbi－rotarymillinghead①①①①②SHIBo，HUANGMeifa，GONGWenfeng，ZHANGKuikui，YANGWujun(①SchoolofMechanical＆ElectricalEngineering，GuilinUniversityofElectronicTechnology，Guilin541004，CHN;②GuilinMachineToolCo．，Ltd，Guilin541004，CHN)Abstract:Thedynamicanalysisofthemillingheadiscarriedoutusingfinit

3、eelementmethodintwoconditionstogettheparameters，suchasinnatefrequency，modalvibrationandsoon．Accordingtotheanalysisre-sult，theinnatefrequencyofthemillingheadhasnothingtodowiththeworkingangleofshaftA．Themillingheadshellistheweakestlinkthatinfluencesthewholedynamicpropertyofthemillinghea

4、d．Theresearchmethodandresultareimportantbasesfortheenterpriseforfurtherstructuraldesignandoptimizationofthemillinghead．Keywords:A/CAxesBi－rotaryMillingHead;DynamicCharacteristics;FiniteElement;ModalAnalysis五轴联动数控机床作为复杂曲面加工的关键设对其提高加工精度的实际需要，在前期静态分析的基备，在航空航天、汽车、模具等各领域的应用越来越广础上，利用ANSYS/W

5、orkbench软件对铣头的动态特性泛。A/C轴双摆角铣头作为五轴联动数控机床的核心进行分析。部件，其动静态特性是影响整机加工精度的重要因1铣头的有限元模型［1］素。五轴联动数控机床在加工过程中，经常会产生切削过程颤振、切削刚度不足或振动误差超标等现象，应用Solidworks软件建立的A/C轴双摆角结构三影响机床的加工效率、加工精度和精度保持性，严重时维实体模型如图1所示。铣头主要由铣头座、铣头壳会造成刀具和机床损坏、加工工件报废等问题。解决体、电主轴单元、A轴驱动单元和C轴驱动单元组成。该问题的有效方法是借助于现代动力学建模与仿真工铣头相对于整机为一个独立部件

6、，与滑枕下端面具，对机床结构动态特性进行分析与优化设计，找出其固接，C轴传动单元置于滑枕内，实现铣头绕C轴抗振性能较差的结构薄弱环节，并通过结构修改，最大±370°摆动;A轴传动单元置于铣头壳内，实现铣头绕［2］［3］程度上提高机床的抗振性。A轴的±100°摆动。某机床厂根据国内现有技术，设计生产了一种精为了分析A轴摆角对铣头总体动态特性的影响，密齿轮传动A/C轴双摆角铣头。铣头结构主要依赖本文选取铣头两种工况进行对比分析:A轴为0°位置于经验设计，其加工精度还有待进一步提高。本文针为分析工况1，如图2所示;A轴为90°位置为分析工*2011年广西制造系统与先进制

7、造技术重点实验室主任课题:动梁动柱八轴五联动龙门铣床研发关键技术研究(桂科能11－031－12_002)·99·况2，如图3所示。将铣头的三维实体模型进行必要定义铣头与滑枕的安装接触面为固定约束，通过的简化，导入ANSYS/Workbench软件。设置各零部件默认设置的BlockLanczos法求解，提取铣头前6阶模的材料属性，其中铣头壳体及A、C大齿轮、电主轴外态，得铣头在工况1、工况2下的固有模态频率如表111［6－9］套采用灰铸铁(HT250):弹性模量=1.1×10Pa;泊松所示。3比=0.28;密度=7200kg/m;其它零部件采用结构表1铣头的固有模态

8、频率11钢