高速精密数控立式加工中心整机静动态特性分析
随着我国经济的飞速发展，数控机床作为新一代工作母机，在机械制造中已得到广泛的应用。精密加工技术的迅速发展和零件加工精度的不断提高对数控机床的精度也提出了更离的要求。因此研究新的机床设计思想和机床结构来满足精密机械加工的要求迫在眉睫。而为了获得符合要求的加工精度，首先必须保证机床结构有很好的静动态特性。有限元分析是一种计算复杂结构的极为有效的数值计算方法，为机床静动态特性分析提供了有力的工具。而专门的实验设备为机床整机的静态和棋态分析提供了真实反应机床静动态特性的数据，通过整理静动态特性数据不但可以验证有限元分析方法的可行性和结果出现偏差的可能原因，而且可以为以后类似机床整机模型的有限元分析和无样机条件下的机床虚拟设计打下基础。1 结合部影晌因素的处理方法和有限元建模 机床是由组成它的各个零部件通过结合面有机联接而成的,零部件之间的结合面存在着接触刚度和接触阻尼，实践证明，结合面是机床动态性能的薄弱环节。它的影响因索很多，通过对众多因家进行分析、归纳可将其分类如下:(1)结合面的材料或材质;(2)结合面的加工方法;(3)结合面的粗糙度;(4)结合面的初始面压(法向);(5)结合面的压力分布(即工作面压);(6)结合部的功能(运动或固定);(7)结合面间的润滑情况(有油与无油)。对于姗栓联接的接触面.由于预紧娜栓的存在，接触压力在接触面上的分布并不均匀，实际接触表面是由分布各异的峰谷构成，接触表面形态会随着表面压力的变化而变化。由实验得出结合面的基础特性参数，从公式中可以看到:结合面的切向接触刚度与结合面面压成非线性关系.并随之增大而增大。因为结合面的面积比较小.接触面上的压力分布比较均匀，当整个结合而上的结合条件荃本一致时.可以仅用一个结合点来代替结合面上的螺栓连接点。每个结合点的自由度数决定于机床振动时结合面间可能产生的相对位移。每个自山度用一组等效弹赞刚度和等效限尼系数来代铃.因此选排弹赞单元对结合面进行模拟。所以在建立有限元模型时.在结合面处添加三方向刚度班尼等连接参数。在立柱节点处建立两个集中质从单元.mass21用来模拟立住中的配重质且块.其Pm/e整机模型和有限元模型分别如图1—2所示。