基于模态试验的高精度磨床动态特性研究.pdf

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1、机械设计与制造第6期128MachineryDesign&Manufacture2013年6月基于模态试验的高精度磨床动态特性研究孙金虎，杨庆东，米洁(北京信息科技大学机电工程学院，北京100192)摘要：高精度数控复合磨床是近年来国内逐渐推广的新型精密磨削加工设备。高精度指标对磨床动态特性提出了更高的要求。对高精度数控立式复合磨床MGK28120进行了试验模态分析，得到其前几阶模态的模态参数，通过对模态频率、模态振型的分析，找到了该高精度立式复合磨床结构的薄弱环节以及其第一阶模态频率较低的原因。针对薄弱环节提出了相应的修改建议，为该高精度磨床

2、结构优化设计和整机动态特性的提高指明了方向，为其加工效率的提高做了必要的理论准备。关键词：高精度；试验模态分析；动态特性；结构优化中图分类号：TH16；TG596文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)06—0128～03ResearchontheDynamicCharactersofHigh-PrecisionGrindingMachineBasiconModaITestSUNJin-hu，YANGQing-dong，MIJie(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，Beijin

3、gInformationScienceandTechnologyUniversityBeijing，Beijing100192，China)Abstract：High-precisioncompositeNCgrindingmachineisanew-styleprecisiongrindingprocessingequipmentwhichisinteriorlypopularizedgraduallyinrecentyears．Thetargetofhighprecisioncallsforsuperiordynamiccharacteri

4、sticofthegrindermachine．Thehigh-precisionverticalgrindingmachineMGK28120WH$testedwiththeexperimentalmodalanalysismethodfollowedbytheobtainmentofthemodalparametersofthepreliminarymodals．Itsweakerpartsandthereosonthatthefirstrankmodalfrequencyisrelativelylowarefoundedthrowthea

5、nalysisofmodalshapeandmodalfrequency．Astopoorlinks，relevantsuggestionsaregiven，whichcanindicatethedirectionfortheoptimaldesignofstructureandimprovementofbehaviorofthewholemachinetoolandmakepreparationsfortheimproyementoftheprocessingefficiencyofthishigh-precisioncompositeNCg

6、rindingmachine．KeyWords：High-Precision；ExperimentalModalAnalysis；DynamicCharacteristic；StructureOptimization表1MGK2812O技术指标1引言Tab．1TechnicallndicatorsoftheMGK28120高精度数控复合磨床是近年来国内逐渐推广的新型精密磨项目指标要求削加工设备。MGK28系列磨床是由国内某公司研发并不断完善主轴径向跳动0．0H01mm的高精度数控立式复合磨床。高精度是其显著特点，如表1所示。主轴轴向窜动0．oo

7、lmm工作台径向跳动0．0olmm这一特点要求机床具有更好的动态特性。同时，要进一步提高磨工作台轴向窜动O．oolmm床加工效率，改善其动态特f生仍会是一个首要问题。因此，对机床分度精度动态特性的研究，不仅是当前保证磨床高精度的必然要求，也是2模态理论及GLOBAL识别方法将来提高磨床加工效率的必要准备。将结构离散化，其的动态特性可由Ⅳ阶矩阵微分方程描述：目前，尽管已有很多有限元软件可对机床进行模态分析，试(++)=t)(1)验模态分析方法仍是模态分析中的主要方法之一。一方面，机床对方程式(1)两边进行拉普拉斯变换，得方程：内部包含许多部件间结

8、合面，单凭理论模态方法很难建立准确的(胍+Cs+k)X(s)=)(2)动力学模型，试验模态分析直接对测点数据作分析，其结果是模令式(2)s=中，得到矩