大型卧式加工中心动态与热态性能实验辨识.pdf

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1、2015年4月机床与液压Apr．2015第43卷第7期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．43No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．07．027大型卧式加工中心动态与热态性能实验辨识顾庭瑞，翟开华，郭伟，肖方志，孙凯(四川工程职业技术学院材料工程系，四川德阳618000)摘要：以机床整机及其关键部件的性能辨识为目标，以TH系列大型卧式加工中心作为分析对象，利用LMS振动分析平台，通过主轴系统模态实验、整机模态实验辨识机床的动态特性，找出了加工中心振动的三种主要振型和两种主要的振动成因；利用热成像仪

2、和热态特性分析仪，通过加工中心立柱系统的温度场和热变形实验辨识机床的热态特性，得到了加工中心的温度分布和三个坐标方向上的热位移量，找出了主要热源、热汇和热流通路影响机床精度的方式，摸清了加工中心的动态和热态性能参数，找出了其薄弱环节，为通过结构优化和误差补偿等措施提高机床精度稳定性提供支撑。关键词：加工中心；动态特性；热态特性；实验辨识中图分类号：TG659文献标志码：A文章编号：1001—3881(2015)7—103—6ExperimentalIdentificationofDynamicandThermalPerformancef0rLarge

3、HorizontalMachiningCenterGUTingrui，ZHAIKaihua，GUOWei，XIAOFangzhi，SUNKai(DepartmentofMaterialEngineering，SiehuanEngineeringTechnicalCollege，DeyangSiehuan618000，China)Abstract：Aimingtotheperformanceidentificationofmachinetoolanditskeycomponents，withseriesTHmachiningcenterasanalyz

4、ingobject，usingLMSvibrationanalysisplatform，performanceidentificationofmachinetoolswasidentifiedthroughthemodalexperimentofspindlesystemandmachine．Thethreemainvibrationmodesandtwomainvibrationcauseswerefound．Usingthermalimagemandthermalpropertiesanalyzer，ThermalCharacteristicso

5、fmachinetoolswasidentifiedthroughtemperaturefieldandthermaldeformationexperimentsofcolumnsystem．Thetemperaturedistributionandthermaldisplacementinthethreecoordinatedirectionswereobtained．Theinfluenceofmainheatsources，heatsinksandheatflowpathonmachinetoolsprecision．Theweaknessof

6、machinetoolswerefound，andsupportingthemeasuresofstructuraloptimizationanderrorcompensationtoimprovethestabilityofthemachineprecision．Keywords：Machiningcenter；Dynamiccharacteristics；Thermalcharacteristics；Experimentalidentification0前言系统自身结构参数进行灵敏度分析，找出对主轴动态大型卧式加工中心是航空航天、汽车制造等关系性

7、能影响显著的设计参数为高速主轴优化设计指明了国计民生行业不可或缺的关键设备之一，提升高效高方向，同时，考虑主轴系统发热对于主轴动力学特性精卧式加工中心设计、分析和制造技术对于提高我国的影响，建立主轴热一动力学耦合模型。BOSS-重大装备制造水平具有十分重要的作用⋯。相对于国MANNS提出了高速电主轴的能量流动模型，确定外产品，我国机床产品依然存在较大差距。20世纪了主轴系统的热源、热汇和热通路，基于有限差分法70年代，以德国亚琛工业大学为代表的欧美科研院预测了主轴系统的温度分布。黄红武在ANSYS环所就应用结构动态设计方法进行机床结构设计，并取境中创

8、建机床整机有限元模型解析机床的动态特性。得了良好的效果；而我国至今仍沿用经验、类比、静XU将基于分形的接触热