高速精密數控立式加工中心整機靜動態特性分析
隨著我國經濟的飛速發展，數控機床作為新一代工作母機，在機械制造中已得到廣泛的應用。精密加工技術的迅速發展和零件加工精度的不斷提高對數控機床的精度也提出了更離的要求。因此研究新的機床設計思想和機床結構來滿足精密機械加工的要求迫在眉睫。而為了獲得符合要求的加工精度，首先必須保證機床結構有很好的靜動態特性。有限元分析是一種計算復雜結構的極為有效的數值計算方法，為機床靜動態特性分析提供了有力的工具。而專門的實驗設備為機床整機的靜態和棋態分析提供了真實反應機床靜動態特性的數據，通過整理靜動態特性數據不但可以驗證有限元分析方法的可行性和結果出現偏差的可能原因，而且可以為以后類似機床整機模型的有限元分析和無樣機條件下的機床虛擬設計打下基礎。1 結合部影晌因素的處理方法和有限元建模 機床是由組成它的各個零部件通過結合面有機聯接而成的,零部件之間的結合面存在著接觸剛度和接觸阻尼，實踐證明，結合面是機床動態性能的薄弱環節。它的影響因索很多，通過對眾多因家進行分析、歸納可將其分類如下:(1)結合面的材料或材質;(2)結合面的加工方法;(3)結合面的粗糙度;(4)結合面的初始面壓(法向);(5)結合面的壓力分布(即工作面壓);(6)結合部的功能(運動或固定);(7)結合面間的潤滑情況(有油與無油)。對于姍栓聯接的接觸面.由于預緊娜栓的存在，接觸壓力在接觸面上的分布并不均勻，實際接觸表面是由分布各異的峰谷構成，接觸表面形態會隨著表面壓力的變化而變化。由實驗得出結合面的基礎特性參數，從公式中可以看到:結合面的切向接觸剛度與結合面面壓成非線性關系.并隨之增大而增大。因為結合面的面積比較小.接觸面上的壓力分布比較均勻，當整個結合而上的結合條件荃本一致時.可以僅用一個結合點來代替結合面上的螺栓連接點。每個結合點的自由度數決定于機床振動時結合面間可能產生的相對位移。每個自山度用一組等效彈贊剛度和等效限尼系數來代鈴.因此選排彈贊單元對結合面進行模擬。所以在建立有限元模型時.在結合面處添加三方向剛度班尼等連接參數。在立柱節點處建立兩個集中質從單元.mass21用來模擬立住中的配重質且塊.其Pm/e整機模型和有限元模型分別如圖1—2所示。