数控铣床滑枕有限元分析及试验研究.pdf

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1、第5期机械设计与制造2010年5月MachineryDesign&Manufacturel85文章编号：1001—3997(2010)05—0185—03数控铣床滑枕有限元分析及试验研究术吕建法1闰兵1李柏林武友德杨浩(1西南交通大学机械工程学院，成都610031)(四川工程职业技术学院，德阳618000)FiniteelementanalysisandexperimentalanalysisinsquareramofCNCmillingmachineLVJian-fa，YANBing，LIBo—lin，WUYou—de2,YANGHao

2、(SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)(SichuanEngineeringTechnicalCollege，Deyang618000，China)【摘要】采用有限元和试验的方法，对TX6916落地镗铣床方滑枕进行了动态特性分析。采用有限jl元分析软件ANSYS对方滑枕进行模s态-分析，在三维实体模型的基础上建立了模态分析的有限元模型，研2l究了方滑枕的无阻尼自由振动，求解得出前五阶固有振动频率和相应的主振型。通过试验测

3、试数据和有j；限元计算结果对比分析，验证了有限元模型的合理性，并对误差原因进行讨论，为该型镗铣床的进一步动；}力学研究及其优化设计提供了重要依据。《；关键词：方滑枕；有限元；模态分析；固有频率；试验5f【Abstract】hl1．$esthefiniteelementmethodandexperimentsinsquarerainofTX6916CNCmillingilmachinetocarry。uttheanalysisofdynamiccharacteristics．ItesFEAo~wareANSYS￡。dothemodaliSa

4、nalysisonsquarel'al'nwhichestablishafiniteelementmodezofmodalanalysisbasedonthethree—d，，·凡一2；sionals0lidmodel，thetudiestheundampedfreeibr~i0凡．estepnaturalfrequenciesanditsc0r__《respondingvibrationmodesareobtained．Comparingtestdataandtheresultsoffiniteelementanalysis，the{}

5、i舭hreas肌abl肌soffielemertt如肌theteas。nsfo¨hrr0randpro—lridestheimportantbasisfordynamicdesigndoptimaldesignofthemillingmachine．{乏Keywords：Squareram；Finiteelement；nodalanalysis；Naturalfrequencie；Experiment中图分类号：TH16，TG547文献标识码：A在数控Diem过程中，产生加工波纹的主要因素是机床工件系一种8节点的单元，有利于复杂的形状函数

6、。在建立模型的时候，统的相对振动。相对振动根据其成因可分为两种l】：由外界引起的考虑到减小问题的规模，在对精度影响不大的前提下对模型做了强迫振动和由切削本身引起的自激振动(也叫颤振)。如果切削力适当简化，去除了螺纹孔、圆角、倒角等细节信息。方滑枕有限元波动与机床某一固有频率同步的话，可能出现共振。相对振动会模型，如图1所示，由导轨及滑块约束。降低工件的加工表面的质量，影响刀具乃至机床的使用寿命。方滑枕在主轴箱内移动，镗轴在方滑枕内回转，它们从主轴箱中伸出的距离一般都比较大，振动过大容易造成切削运动的不稳定，是机床系统中最需要关注的部件口。

7、为此，以公司正在生产的TX6916大型数控铣床为研究对象，以现有的出现加工波纹的零件为基础，利用有限元和试验的方法，对方滑枕进行了动态特『生分析，为该型机床进一步动力学研究及优化设计提供依据。1方滑枕有限元模态分析图1方滑枕有限元模型1．1有限元模型的的建立1．2模态仿真分析校企合作设计生产制造的TX6916大型数控落地镗铣床，采模态分析是动力学问题分析的基础，在模态提取方法中，Sub—用方滑枕结构，端面尺寸(440x440)mm，Z向行程800ram，壁厚spac法和Lanczos法在进行计算时具有求解精度高，计算速度快的25mm。生产

8、过程中电机驱动丝杠，丝杠连接螺纹孔实现方滑枕的特点。采用BlockLanczos法求解，结果如表1所示。进给运动。有限元建模时首先定义材料屙l生、实常数和材料单元前四阶模态振型形状，如图2一图