基于ANSYS Workbench的微型数控车床主轴动静态性能分析.pdf

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1、第4期组合机床与自动化加工技术NO．42015年4月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueApr．2015文章编号：1001—2265(2015)04—0029—04DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2015．04．007基于ANSYSWorkbench的微型数控车床主轴动静态性能分析木谭峰，殷国富，方辉，姬坤海，王亮(四川大学制造科学与工程学院，成都610065)摘要：数控机床主轴的结构特性对其加工精度具有重要影响。根据自行设计的微型数控车床的主轴结构特征，应用有限元分析软件ANSYSWorkbench对其主轴

2、进行了动静态性能分析。通过对微型数控车床主轴的静力分析、疲劳分析的和模态分析，得到其动静态特性参数。在静态特性分析中将轴承约束等效为刚性约束，在模态分析中将轴承约束等效为弹簧单元的弹性约束，求主轴约束模态，进而求其临界转速。求得主轴动静态特性参数均在合理的范围内，验证了主轴设计的合理性，为后续进行微型数控车床整机的动静态特性研究与优化设计奠定了基础。关键词：微型数控车床；主轴；静力分析；疲劳分析；模态分析中图分类号：TH16；TG659文献标识码：ATheFiIliteElementAhalysisoftheDesktopCNCLathe’SSpindleBasedontheANSYSWork

3、benchTANFeng，YINGuo．fu，FANGHUi．JIKun．hai，WANGLiang(SchoolofManufacturingScienceandEngineering，SichuanUniversity，Chengdu610065，China)Abstract：ThestructurecharacteristicsoftheCNCmachinetool’Sspindlehasimportantinfluenceonitsma-chiningaccuracy．Accordingtothespindlestructurecharacteristicsofourowndesign

4、edmicroCNClathe，thespindle’SstaticanddynamicperformancewascarriedoutthroughtheFEAsoftwareANSYSWorkbench．Throughthestaticanalysis，fatigueanalysisandmodalanalysisofthemicroCNClathe’Sspindle，thestaticanddynamiccharacteristicparameterswereobtained．Thebearingconstraintsareequivalenttorigidconstraintsande

5、lasticcons~aintsrespectivelyduringthestaticcharacteristicanalysisandmodalanalysis．Aftergotthespindle’Scons~aintmoda1．thecriticalspeedwascalculated．Thespindle’Sstaticanddynamiccharacteristicparametersareinreasonablerange．SOitverifiestherationalityofthespindledesignandlaysafoundationforsubsequentstati

6、canddynamiccharacteristicsstudyandoptimaldesignoftheoverallmicroCNClathe．Keywords：microCNClathe；spindle；staticanalysis；fatigueanalysis；modalanalysis分重要的，其静态特性(包括强度、刚度和疲劳特性O引言等)和动态特性(模态特性等)的优劣都将直接影响到数控机床的高精度化是其主要的发展趋势。主轴整台机床的使用性能。静态特性直接决定了主轴的使部件是数控机床最为关键的部件之一，其动静态性能用性能与寿命，动态特性将直接影响主轴抵抗自激振对机床的最终加工性能有非

7、常重要的影响。这一影响动与受迫振动的能力，影响主轴的加工精度和工件的在刀具切削工件造成的综合位移影响中所占的比重可表面质量，从而影响微型数控车床的加工性能。为使达到60％～80％It]。因此，随着机床速度和精度的提微型数控车床主轴具有刚度高、振动小等良好性能，需高，对其主轴部件的动静态性能提出了更高的设计和研究其主轴的动静态特性，改善其薄弱环节，减小其对加工制造要求。各科研院所和研究机构对主轴部件