高速精密數(shù)控立式加工中心整機(jī)靜動態(tài)特性分析
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為新一代工作母機(jī)，在機(jī)械制造中已得到廣泛的應(yīng)用。精密加工技術(shù)的迅速發(fā)展和零件加工精度的不斷提高對數(shù)控機(jī)床的精度也提出了更離的要求。因此研究新的機(jī)床設(shè)計(jì)思想和機(jī)床結(jié)構(gòu)來滿足精密機(jī)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(jī)床結(jié)構(gòu)有很好的靜動態(tài)特性。有限元分析是一種計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的極為有效的數(shù)值計(jì)算方法，為機(jī)床靜動態(tài)特性分析提供了有力的工具。而專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為機(jī)床整機(jī)的靜態(tài)和棋態(tài)分析提供了真實(shí)反應(yīng)機(jī)床靜動態(tài)特性的數(shù)據(jù)，通過整理靜動態(tài)特性數(shù)據(jù)不但可以驗(yàn)證有限元分析方法的可行性和結(jié)果出現(xiàn)偏差的可能原因，而且可以為以后類似機(jī)床整機(jī)模型的有限元分析和無樣機(jī)條件下的機(jī)床虛擬設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。1 結(jié)合部影晌因素的處理方法和有限元建模 機(jī)床是由組成它的各個(gè)零部件通過結(jié)合面有機(jī)聯(lián)接而成的,零部件之間的結(jié)合面存在著接觸剛度和接觸阻尼，實(shí)踐證明，結(jié)合面是機(jī)床動態(tài)性能的薄弱環(huán)節(jié)。它的影響因索很多，通過對眾多因家進(jìn)行分析、歸納可將其分類如下:(1)結(jié)合面的材料或材質(zhì);(2)結(jié)合面的加工方法;(3)結(jié)合面的粗糙度;(4)結(jié)合面的初始面壓(法向);(5)結(jié)合面的壓力分布(即工作面壓);(6)結(jié)合部的功能(運(yùn)動或固定);(7)結(jié)合面間的潤滑情況(有油與無油)。對于姍栓聯(lián)接的接觸面.由于預(yù)緊娜栓的存在，接觸壓力在接觸面上的分布并不均勻，實(shí)際接觸表面是由分布各異的峰谷構(gòu)成，接觸表面形態(tài)會隨著表面壓力的變化而變化。由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)合面的基礎(chǔ)特性參數(shù)，從公式中可以看到:結(jié)合面的切向接觸剛度與結(jié)合面面壓成非線性關(guān)系.并隨之增大而增大。因?yàn)榻Y(jié)合面的面積比較小.接觸面上的壓力分布比較均勻，當(dāng)整個(gè)結(jié)合而上的結(jié)合條件荃本一致時(shí).可以僅用一個(gè)結(jié)合點(diǎn)來代替結(jié)合面上的螺栓連接點(diǎn)。每個(gè)結(jié)合點(diǎn)的自由度數(shù)決定于機(jī)床振動時(shí)結(jié)合面間可能產(chǎn)生的相對位移。每個(gè)自山度用一組等效彈贊剛度和等效限尼系數(shù)來代鈴.因此選排彈贊單元對結(jié)合面進(jìn)行模擬。所以在建立有限元模型時(shí).在結(jié)合面處添加三方向剛度班尼等連接參數(shù)。在立柱節(jié)點(diǎn)處建立兩個(gè)集中質(zhì)從單元.mass21用來模擬立住中的配重質(zhì)且塊.其Pm/e整機(jī)模型和有限元模型分別如圖1—2所示。