直线滚动导轨结合面参数对数控机床动态特性的影响.pdf

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1、第27卷第12期东北大学学报（自然科学版）Vol.27，No.122006年12月JournalofNortheasternuniversity（NaturalScience）Dec.2006!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：1005-3026（2006）12-1369-04直线滚动导轨结合面参数对数控机床动态特性的影响刘阳，李景奎，朱春霞，蔡光起（东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110004）摘要：对某机床厂CKS6116卧式数控机床导轨结合

2、面的静、动刚度与阻尼等参数特性进行了研究·首先利用静、动态特性实验得出机床的各项动态参数，然后用ANSYS有限元分析软件模拟和显示机床在考虑导轨结合面参数条件下的各阶模态下的振型和固有频率·最后对整个机床进行激振试验，验证了仿真参数的准确性·说明直线滚动导轨结合面的静、动刚度与阻尼对机床的动态特性具有很大的影响·关键词：数控机床；导轨结合面；模态分析；动态特性；有限元分析中图分类号：TG506.1文献标识码：A数控技术是先进制造技术的核心之一，数控1导轨静、动态特性试验分析机床是具有广泛的通用性又具有很高自动化程度的机床·数控机床适应范围广，生产

3、准备周期短，数控机床的导轨与普通机床相比，有其特殊工序高度集中，生产效率和加工精度高，能完成复的要求面：一是载荷大，精度高；二是速度范围宽；杂型面的加工·数控机床技术发展的主要方向是三是灵敏度高·直线滚动导轨完全可以满足这些高速、高精密化、高可靠性，数控机床设计CAD要求·机床导轨试验一般分为静刚度和动刚度试化、功能多样化等［1!3］验两种·静刚度是滚动导轨副的一项重要使用性·对于数控机床，导轨的结能·对滚动导轨副进行静刚度试验，可以考察滚动合部分是影响产品性能的关键技术因素·结合部导轨副的静刚度理论分析的正确程度，并为用户阻尼与数控机床的振动和

4、振动控制及其动态特性提供产品的性能依据和选用参考·存在着密切的联系，在数控机床设计中，结合面的特性对数控机床整机特性影响极大［4!6］!"!导轨静刚度试验·导轨型号为SNS35·试验采用单导轨上布置结合面对机床动态特性的影响非常明显·根两个滑块进行测量，水平加力点在导轨上面固定据统计，机床上出现振动问题有60%以上是源自导轨件测向水平中间位置·结合面·对于机床类由刚性零件组成的结构，其总使用的仪器设备：音叉测力仪（自制），标定为阻尼值的90%以上来源于结合部的阻尼［2，7，8］·980N／"m；测量位移采用瑞士产千分表，千分表结合面的热阻特性对机

5、床热量的传导、隔离以及采用磁力表座固定·试验示意图如图1所示·由此形成的温度场和热变形有相当大的影响，结（1）法向静刚度试验合面的材料和表面状态不同使导热系数有几倍甚法向刚度测试时，取试件上面接近滑块中心至十几倍的差异·研究机械结构的动力学问题，位置为测点1，2，3，4，各测点的法向位移分别记必然涉及到结合部的动态特性［9］·通过合理设计录如表1所示·结合部的刚度和阻尼特性来消耗掉振动能量，从法向刚度：980N，270.3N／；1960N，"m而有效地降低振动响应，提高数控机床的精度和287.2N／"m·取平均值可得到导轨结合面的法向可靠性·静刚

6、度!=278.8N／"m·收稿日期：2006-02-10基金项目：国家自然科学基金资助项目（50475052）·作者简介：刘阳（1968-），女，辽宁沈阳人，东北大学博士研究生，讲师；蔡光起（1947-），男，河北易县人，东北大学教授，博士生导师·1370东北大学学报（自然科学版）第27卷试验方法：将各种试验仪器连接好，将激振器悬挂好，将试验块与导轨滑块、导轨与试验台紧固联接，将试验台栓接在地脚上·确保各种栓接力均匀，各种必须的约束均按照要求限制·进行法向刚度的试验时，激振器垂直联接在试验块的中心，无松动；切向刚度的试验时，激振器水平垂直于试验块

7、的侧面，在滑块钢珠所确定的平面中心联接，图1试验示意图确定无松动·启动激振器，待系统稳定时，开始记Fig.1SchematicofthewholeexPerimentalsetuP录·表1测点的法向位移测量结果：在垂直激振时，690与1390hz为Table1VerticaldisPlacement!m导轨结合部法向（垂直方向）的固有频率；在水平测点力／N1234激振时，534与6010hz为导轨结合部切向（水平0336111方向）的固有频率·9802.530.56-1本文采用将两次垂直方向的试验数据直接相19601261.5-3减的方式将数据提

8、取出来，以便后面的计算·水平0336121980230.56.5-1方向的数据，就直接利用试验数据，故垂直方向19601.125.52.