复合式镗铣加工中心工作空间的动态特性研究

发布时间：2017-08-15 05:33

  本文关键词：复合式镗铣加工中心工作空间的动态特性研究

  更多相关文章： 镗铣加工中心 有限元法 动态特性分析 模态锤击实验

【摘要】：近年来随着我国加工中心向着高、精、尖方向发展,在传统低速机床上研究意义不大的动态特性,如今随着加工中心主轴转速越来越快和对加工工件精度要求的提高,动态特性对其加工精度的影响已不可忽略。加工中心在其工作空间加工工件时,刀具位置随工序推进不断变化,刀具在工作空间的位置变化使加工中心整机结构刚度与质量分布不断变化,引起了加工中心整机的动态特性参数变化。本文针对加工中心在运行过程中动态特性的变化以及振动对加工精度的影响问题,在考虑固定与可动结合面对整机动态特性的影响下,通过对典型加工位置的动态特性参数计算,运用插值法对动态特性数值进行拟合,总结出动态特性谱,分析了加工稳定区域,为加工中心选择合理的加工工作空间和电机工作频率提供理论依据。本文主要研究内容和相关结论如下:1)通过建立复合式镗铣加工中心的相关可动固定结合面的动力学模型,根据赫兹接触理论,推导出加工中心的滚珠丝杠轴向接触刚度,直线滚子导轨法向接触刚度的理论求解方法。同时通过有限元分析软件对复合式镗铣加工中心可动结合面进行刚度计算,以理论结果验证有限元仿真结果。其结果表明运用有限元法可以迅速准确的识别出结合面的刚度特性。2)通过对加工中心整机建模,建立有限元模型,运用有限元法对整机进行有限元分析,识别出整机动态特性参数。通过实验的方法提取复合式镗铣加工中心镗削主轴和铣削主轴在原点处工作位置的模态参数,将模态参数和有限元仿真分析结果作对比。验证了有限元模型的有效性。3)以镗削主轴进给量、镗滑台位置、铣削主轴进给量和铣滑台位置为参数,离散化TX-1600G复合式镗铣加工中心工作空间,对镗铣系统典型工作位置进行模态仿真,在模态分析基础上进行谐响应分析,构建刀柄处在镗削和铣削激振力作用下动态特性谱,总结各阶模态频率谱以及振动特性谱的谱规律,对镗铣加工中心加工稳定性进行总结。
【关键词】：镗铣加工中心 有限元法 动态特性分析 模态锤击实验
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题的来源与研究背景11-13
• 1.1.1 课题的来源11
• 1.1.2 课题的研究背景11-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 国内研究现状13-14
• 1.2.2 国外研究现状14-17
• 1.3 研究的技术路线与结构安排17-20
• 1.3.1 本文技术路线17-18
• 1.3.2 本文结构安排18-20
• 第2章 数控加工中心典型固定结合部刚度计算20-40
• 2.1 螺栓固定结合面刚度计算20-21
• 2.2 数控加工中心直线滚子导轨副刚度计算21-23
• 2.3 数控加工中心滚珠丝杠副刚度计算23-29
• 2.3.1 双螺母预紧滚珠丝杠副的接触变形研究25-26
• 2.3.2 工作载荷下，，双螺母预紧滚珠丝杠副的受力分析26-27
• 2.3.3 工作载荷下，双螺母预紧滚珠丝杠副的变形分析27-29
• 2.4 直线导轨副与滚珠丝杠副有限元刚度研究29-34
• 2.4.1 直线导轨副有限元分析29-34
• 2.4.2 分析结果34
• 2.5 滚珠丝杠有限元模型建立34-39
• 2.5.1 接触对的创建及约束、载荷的施加35-38
• 2.5.2 分析结果38-39
• 2.6 本章小结39-40
• 第3章 TX-1600G镗铣加工中心动态特性数值计算40-50
• 3.1 主要的固定结合面有限元建模方法40-41
• 3.2 含预应力结构模态分析41-49
• 3.2.1 多自由度系统的运动方程41-42
• 3.2.2 含预应力模态分析42-49
• 3.3 本章小结49-50
• 第4章 数控加工中心动态特性实验验证50-64
• 4.1 实验介绍50-53
• 4.1.1 实验目的50-51
• 4.1.2 实验原理51-53
• 4.1.3 测试方法53
• 4.2 镗铣加工中心模态实验的具体方案53-60
• 4.2.1 试验结构的支撑方式选取53
• 4.2.2 激励方式的选取53-54
• 4.2.3 激励点及响应点的布置54-55
• 4.2.4 实验信号分析方法55-58
• 4.2.5 模态试验测得结果58-60
• 4.3 镗铣加工中心模态实验数据处理60-63
• 4.3.1 频响函数质量判断60
• 4.3.2 模态参数的计算60-63
• 4.3.3 实验结论63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 数控加工中心工作空间动态特性数值计算与谐响应分析64-73
• 5.1 数控加工中心工作空间动态特性数值计算64-66
• 5.2 数控加工中心工作空间动态特性谐响应分析66-72
• 5.2.1 求解方法66-67
• 5.2.2 有限元谐响应分析67-72
• 5.3 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果80-81
• 致谢81-82

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