数控机床滚动导轨结合面接触静刚度分析.pdf

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1、第9期机械设计与制造2014年9月MachineryDesign&Manufacture185数控机床滚动导轨结合面接触静刚度分析苗青，胡东方(河南科技大学机电工程学院，河南洛阳471003)摘要：以数控机床滚动导轨为研究对象，利用接触力学及弹性力学中的接触理论，分析计算滚动导轨结合面的接触刚度，建立了结合面的接触刚度的求解公式，得到接触刚度的理论模型。基于有限元分析软件，对结合面建立有限元模型，然后，对滚动导轨结合面进行加载求解，得到应力云图，通过excel拟合相应载荷与变形量的关系曲线，把得到处理后的结果与理论计算结果相对比，验

2、证了此有限元分析方法可行。为进一步研究滚动导轨结合面的接触刚度奠定基础。关键词：导轨；接触刚度；有限元；结合面中图分类号：TH16；TG659文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)09—0185—03ContactStaticStifnessAnalysisofJointSurfaceonNCMachineToolConsideringRollingGuideMIAOQing，HUDSng-fang(MechanicandElectronicEngineering，HenanUniversityofSciencean

3、dTechnology，He’nanLuoyang471000，China)Abstract：TherollingguideofNCmachinetoolischosenCl$theresearchobject，usingthecontacttheoryincontactmechanicsandelasticity，analyzesandcdculatsthecontactstiffnessofrollingguide，jointSU~(ICe，establishingformulatosolvethecontactstiffnes

4、sforjoint$UrfClCeandtheoreticalmodelofcontactstiffnessisgot．Basedonfiniteelementanalysissoftwaretomodeljointsurface，then，toload-solutionjointsurfaceofrollingguide，getsthestressnephogrom，andtherelativecurvebetweendifferentloadsanddeformationisfittedbymeozMofexcel，itprov

5、esthatfiniteelementanalysismethodisasiblebytheprocessedresultcomparedwiththeoreticalresuh．Laysafoundationforfurtherresearchthecontactstiffnessofrollingguide’Sjointsurface．KeyWords：RollingGuide；ContactStifness；FiniteElement；JointSurface1引言2滚动导轨结合面接触刚度的计算数控机床中的滚动导轨在机械领域方

6、面的应用非常广泛。滚动导轨结构示意图，如图1所示。而机床导轨结合部分的刚度是影响机床特性的关键因素ll】。在导轨结合面的接触刚度分析过程中，由于结合面具有很强的非线性特挂，包括接触状态的非线性和弹性非线性目。而接触分析就是典型的非线性问题。在Ansys中，利用接触单元法，在两接触面或潜在的接触面间建立接触单元，通过接触单元这类特殊的“约束”来准确模拟结合面间的状态[31。另外，机床中结合面的刚度约占机床总体刚度的(60～80)％，结合面引起的变形量约占机床总体静变形量的(85—90)％。所谓的结合面是由两个零件或者部件在加载1．滑块

7、上板2．导轨3．丝杆4．底座5．螺母副的情况下相互接触产生微小变形而形成的，它存在着一定的接触6．滚珠(滚道和滑块之间)7．滑块刚度，而静刚度通常是指结构承受恒定载荷的能力，是衡量机械图1滚动导轨结构示意图系统的重要指标之一。结合面的变形不会影响组成结合面的两构Fig．1StructureSchematicofRoilingGuide件的几何精度，还会影响数控机床的抗震性，噪音和使用寿命等。在分析滚动导轨的滚珠和滚道接触时：(1)假设：只考虑弹所以说，提高数控机床导轨结合面的接触刚度，减小变形量，以提性变形：因为在一般情况下，组成结

8、合面的两构件的变形都在材高数控机床整体的刚度，进而来提高数控机床的加工精度和定位料弹性变形之内，接触点处产生的塑性变形量不超过滚动体直径精度，把其应用到整机结榭陛能分析中是非常有必要的。的万分之一(远小于接触副的弹性变形量)目。(2)