数控立式磨床关键部件结构设计及动态特性分析.pdf

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1、2013年9月机床与液压Sep．2013第41卷第17期MACHINETOOL&HYDRAULICSV01．4lNo．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．17．006数控立式磨床关键部件结构设计及动态特性分析米洁，郑孝，陈祥臻(北京信息科技大学，北京100192)摘要：高精度立式圆台磨床的动态特性直接影响到加工精度和精度稳定性。以某立式圆台磨床为研究对象，对整机动态特性进行现场测试和分析，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，找到影响整机性能的关键薄弱环节。对磨床关键部件卧磨头支架和立柱进行了有限元分析和计

2、算，利用方案比较法进行改进设计，提出了具体的结构改进措施。同时，研究了筋格尺寸对动态性能的影响。所得结论为磨床进一步的结构优化设计及动态性能的改善提供了依据。关键词：立式磨床；动态特性；结构改进中图分类号：TP391．7文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)17—024—4StructuralDesignandDynamicAnalysisforKeyComponentsofCNCVerticalGrinderMIJie．ZHENGXiao．CHENXiangzhen(BeijingInformationScience&TechnologyUniv

3、ersity，Beijing100192，China)Abstract：Thedynamiccharacteristicsofhigh—precisionverticalgrinderdirectlyaffectmachiningprecisionandaccuracystabili—ty．Averticalcirculargrinderwastestedandanalyzedinordertofindthecriticalvulnerabilitiesaffectingoverallperformance．Thegrindingheadbracketandcol

4、umnwerecalculatedbyfiniteelementanalysis．Basedonschemecomparison，thekeypartswereim—proved．Thespecificstructuralimprovementmeasureswereproposed．Meanwhile，theeffectsofribsizeonthedynamicperformancewerestudied．Theresultsprovidebasisforoptimaldesignanddynamicperformanceimprovementinfurthe

5、rdevelopment．Keywords：Verticalgnder；Dynamiccharacteristics；Structureimprovement自20世纪50年代后期开始，高速加工的理论研床进行动态特性分析，进一步改进关键部件设计，究在世界范围内兴起。目前磨削朝着高速度磨削、超对提升整机性能、研制高精度磨床装备及关键共性硬度磨削、强力磨削以及CNC数控磨床的方向发展，技术有重要意义。甚至出现了以磨削代切的加工方式。高精度加工1磨床现场实验及结果分析对机床的动态特性提出更高要求，应避免机床加工的该立式圆台磨床采用整体立式结构布局，高刚度颤振。其控制方法

6、主要包括：机床结构控制法和调整床身，立柱上直接安装水平移动导轨，两个可垂直移切削参数控制法。机床结构控制法，通过增加切动磨头左右布置。左侧立磨头加工工件的内外圆，右削系统刚度、阻尼来抑制颤振；利用减振器的某一项侧水平磨头加工端面，可保证工件一次装夹完成除底或多项性能参数可以根据实际情况调节来进行控制；面外全部加工内容。根据在线测出的刀具与工件间相对振动量，以进行前采用锤击脉冲激励法和变时基采样方法对磨床整馈或反馈控制。调整切削参数控制，是指调整主轴机进行实验模态分析。模态测试系统主要包括数据采转速、切削速度、进给量、刀具工作角度来避免颤集仪、信号放大器、传感器、力

7、锤、计算机等硬件设振一。备和测试分析软件两部分。根据磨床结构尺寸，以不作者利用机床结构控制法，通过改变关键部件丢失模态又尽可能反映结构特点为原则布置测点。对的刚度，提升整机性能。机床关键部件的动态特性每一个测点根据现场可操作性测量三向响应，以获得与机床产品的整机性能有着密切关系。提高机其空间振型。该实验共有768个测点。定义坐标方向床主要结构部件的动态性能，是提高机床产品质(文中坐标定义相同)，xOz所在的平面是水平面，其量、保证机床动态加工精度的基础。所分析的数控中轴向右为正，轴向前为正；Y轴垂直于水平面，立式圆台磨床是新研制的高性能数控机床，对该机向上为正。模

8、态实验结果