基于模态分析的内孔磨床主轴动刚度改善措施.pdf

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1、第11期组合机床与自动化加工技术NO．112013年l1月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueNOV．2013文章编号：1001—2265(2013)11—0095一O4基于模态分析的内孔磨床主轴动刚度改善措施木张学玲，满佳，柴树峰，林汉元，夏国利(1．军事交通学院军事物流系，天津300161；2．天津职业技术师范大学机械工程学院，天津300222；3．天津第二机床有限公司技术部，天津300402)摘要：为了避免与工件干涉，内孔磨削需要采用细长的悬伸型主轴，这种结构导致主轴的动刚度较低，加工质量较

2、差。针对该问题，以内孔磨床主轴为研究对象，提出几种立式磨床主轴动刚度加强方案。基于模态分析理论，采用有限元方法对其进行刚度计算，通过对比各方案主轴的静刚度和固有频率，确定了最佳的改进方案。最后对此方案进行了实验测试，与原方案对比结果表明加强措施可以提高机床主轴的动刚度一倍以上。研究结果表明，在机床加工工艺允许的范围内，对其采取一定的加强措施，可极大地提高机床的磨削加工效率和磨削质量。关键词：磨床主轴；模态分析；动刚度中图分类号：TH16；TG659文献标识码：AImprovingMeasuresofDynamicalStiffnessforGrindingMa

3、chineSpindleBasedonModalAnalysisZHANGXue-ling，MANJia，CHAIShu—feng，LINHan—yuan，XIAGuo—li(1．MilitaryLogisticsDepartment，MilitaryTransportationUniversity，PLA，Tianjin300161，China；2．Col—legeofMechanicalEngineering，TianjinUniversityofTechnologyandEducation，Tianjin300222，China)Abstract：Ino

4、rdertoescapeinterferenceofspindleandworkpiece，suspendedlongspindleisnecessarytointernalgrindingmachine．Thetypeofstructureleadtoalowerdynamicalstiffnessofspindle．Aimingattheproblem，someschemesareproposedtoimprovethedynamicstiffnessofverticalgrindingmachinespindle．Accordingtomodaltheo

5、ry，calculateandanalyzethedynamicstiffnessofthesetypesofspin—diesbyFEM．Bycomparingthestiffnessandnaturalfrequencythespindlestructurewithoptimizationschemeisdecided．Finallytestthevibrationofimprovedandoriginalmachinespindle，andcomparetes—tingresult．Itisshowsthatthedynamicstiffnessofne

6、wspindleisincreasedbytwotimes．Bywhichwecanconcludesthatwhilesomereasonablestrengthmeasuresaretakenforspindleunderprocesscondi—tion，grindingeficiencyandsurfacequalitywillbeimprovedgreatly．Keywords：grindingmachinespindle；modalanalysis；dynamicstiffness0引言1结构模态分析方法磨床整体的动态性能是决定其加工性能好坏的基模

7、态分析是研究结构动力特性一种近代方法。础，主轴的动、静态性能更是其中最为关键的环节，直模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有接影响到工件加工表面质量。某型号的立式磨床采用特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参外购主轴，加工过程中出现较大表面波纹，需要进行结数可以由计算或试验分析取得，这个计算或试验分构改进。目前，诸多文献对主轴的性能研究主要集中析过程称为模态分析。如果通过模态分析方法了于主轴支撑方面。，如：机床主轴的静压轴承、滚动轴解清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶承等对主轴的动态性能影响等方面’，而较少涉及主要模态的特性，就可能预言结构

8、在此频段内在外主轴外壳支撑的研究。本文