伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心
前言：
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，加工中心曰益向高速化,高精度化的方向發(fā)展。加工中心在加工時(shí)因?yàn)檎駝?dòng)而引起的加工速度不高，加工精度不夠的問題越來越嚴(yán)重。在加工中心的設(shè)計(jì)過程中，越來越多的研究人員開始考慮加工中心加工時(shí)的振動(dòng)特性1s。
楊亞明等2011年對某一小型車銑復(fù)合加工中心進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，得到了其低階模態(tài)振型6。褚志剛等2012年某加工中心床身進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，并且利用小二乘復(fù)頻域法和小二乘復(fù)指數(shù)法對其模態(tài)參數(shù)進(jìn)行了識別。周莉等2014年以一臥式加工中心的立柱為研究對象，利用mfd«ipe軟件對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析0。曹力等21〇5年利用ansys workbench軟件對床身材質(zhì)對一高精度磨床動(dòng)態(tài)特性的影響做了分析1。劉成穎等2016年利用有限元法對一臥式加工 [1] [2]
中心進(jìn)行了整機(jī)計(jì)算模態(tài)分析^。wd(m等在非穩(wěn)態(tài)情況下對某一加工中心主軸進(jìn)行了模態(tài)分析s。tnmti)等對_加工中心進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，并將其應(yīng)用在其傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試中:14。
從以上可以看出針對加工中心類復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，研究者大多以加工中心的某個(gè)關(guān)鍵部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性研究。有些研究者對整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行計(jì)算模態(tài)分析或是實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，但是很少有研究者將計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行比較。
本文針對某_cnc加工中心，首先利用計(jì)算模態(tài)分析的方法對某_加工中心進(jìn)行了整機(jī)計(jì)算模態(tài)分析。然后利用實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的方法對加工中心進(jìn)行了整機(jī)模態(tài)測試。并將計(jì)算模態(tài)分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了計(jì)算模態(tài)分析結(jié)果的正確性。分析了該加工中心動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。本文的方法對加工中心的動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。
1加工中心的計(jì)算模態(tài)分析
加工中心的振動(dòng)特性主要可以用模態(tài)分析的方法進(jìn)行研究。目前模態(tài)分析的方法主要有計(jì)算模態(tài)分析方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方法兩種。其中計(jì)算模態(tài)分析方法首先利用三維建模軟件，對加工中心進(jìn)行實(shí)體建模。然后將模型導(dǎo)入有限元分析軟件，進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件設(shè)置后劃分網(wǎng)格，進(jìn)行計(jì)算。求出加工中心的各階固有頻率、阻尼比和振型。
本文研究對象為_立式的cnc加工中心，其主要由床身，立柱，主軸箱，拖板，工作臺等部件構(gòu)成，如圖1所示。因加工中心是大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)綜合考慮后采用nas-tran有限元分析軟件對其進(jìn)行分析。因在nas-tran軟件中直接建模較為復(fù)雜，所以采用ug三維建模軟件進(jìn)行建模組裝后導(dǎo)入nastranr軟件中進(jìn)行分析。在處理cnc加工中心結(jié)合面時(shí)均采用彈簧阻尼單元法進(jìn)行處理。加工中心的材料主要為鑄鐵，參數(shù)為:泊松比〇. 28,彈性模量1 logpa密度為7200kg/m3。在實(shí)體建模時(shí)對細(xì)小的零部件進(jìn)行省略。進(jìn)行網(wǎng)格劃分后得到具有610023個(gè)單元和1246990個(gè)節(jié)點(diǎn)的有限模型。進(jìn)行求解后得到其前三階模態(tài)的固有頻率，阻尼比與振型。
計(jì)算模態(tài)分析的方法，在計(jì)算的過程中不需要實(shí)體加工中心，在加工中心設(shè)計(jì)之初即可對加工中心的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行預(yù)估。但是因?yàn)榧庸ぶ行牡慕Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工中心實(shí)體建模的精度^幾床各部件結(jié)合面的處理，以及邊界條件的預(yù)設(shè)等都會影響計(jì)算結(jié)果的精度。計(jì)算模態(tài)分析的方法的結(jié)果往往需要實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證。