数控机床滚动导轨结合面参数特性分析.pdf

学兔兔 数控 机 床 滚 动导轨 结 合面 参数 的特 ，I生分 析 ★ 口 沈晓庆 口 翁泽宇 口 杨 托 口 袁卫华。口 梅金虎 口 朱甫宏 1．浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室 杭州 310014 2．杭州机床集团有限公司 杭州 310022 3．73021部队 杭州 310023 摘 要：机床导轨结合面是影响机床特性的关键因素，在机床整机的建模分析中是必须要考虑的部分。根据滚动导 轨结合面的模态试验结果和有限元分析结果，对导轨结合面的参数进行优化识别，得到导轨结合面的动刚度和阻尼，为机 床整机建模分析提供了重要的依据。 关键词：滚动导轨 结合面 动力学参数 有限元分析 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2009)02—0030—03 数控机床是机械制造工业中最重要的设备之一。 分析频率为0～5 000 Hz。滑块的三维模型图与测点分 对于数控机床，导轨的结合部分是影响产品性能的关 布如图2、3所示。将所得传递函数导入模态分析软件 键因素。导轨结合面的动态特性与数控机床 的振动和 STAR，经优化识别得到试验模态的分析结果和滑块有 动态特性存在着密切的联系，在对数控机床进行有限 限元模型，如表1、图4所示。 元建模和动态特性分析时，关键是确定其滚动导轨的 表1 试验模态分析结果 动态参数。 阶数 固有频率／Hz 阻尼比／％ 振型描述 本文以某型号的数控平面磨床的导轨副为研究对 l l 352．2 3．9 如图5(a)，绕 轴作刚体摆动 象。采用锤击激励法对导轨副进行模态试验，应用 AN． 2 2 635 如图5(b)，垂直于 轴的 SYS软件对导轨副进行有限元分析，然后，用优化参数 ． 5 9．7 两端面翘曲 法对导轨结合面的参数进行识别。 1 导轨结合面模态试验 2 导轨有限元模态分析 在考虑导轨参数进行有限元分析时，一般有两种 建立用模态参数表示的振动系统的运动方程，称 分析方法：接触单元法和刚度阻尼弹簧法。接触单元法 为模态分析。振动系统模态参数主要有：固有频率、振 分为两种基本类型：刚体 一柔体的接触和半柔体 一柔 型、模态质量、模态刚度、模态阻尼。模态分析方法有时 体的接触，它们都是一种非线性分析。刚度阻尼弹簧法 域法和频域法。本文采用试验模态分析法属于频域范 是在两个子结构之间用一系列弹簧和阻尼器组成弹簧 畴，它是通过试验测定数据来确定模态参数，试验系统 单元并连接起来，这一系列弹簧单元就构成了结合面 如图l所示。在对滑块进行模态试验时，床身是直接放 的动力学模型，模型的动力学参数即为各弹簧单元的 置在刚性铸铁垫块上面