卧式精密数控加工中心结构动态特性分析和修改.pdf

4．3．本章小结………………………………………………………………………35 第五章固定结合面动力学参数识别…………………………………．．36 5．1结合面刚度和阻尼产生机型311………………………………………………．36 5．2结合面影响因素………………………………………………………………36 5．3固定结合面动力学建模………………………………………………………37 5．4机床固定结合面等效动力学模型……………………………………………39 5．4．1实验方法与测试仪器配置………………………………………………．39 5．4．2结合面等效动力学模型…………………………………………………．40 5．4．3固定结合面等效参数变化规律…………………………………………．40 5．5本章小结………………………………………………………………………43 第六章结论与展望……………………………………………………．．44 6．1主要工作及结论………………………………………………………………44 6．2有待进一步研究的问题………………………………………………………44 参考文献………………………………………………………………．46 发表论文和参加科研情况说明………………………………………一49 致 谢……………………………………………………………………………………．50 IV 第一章绪论 第一章绪论 1．1课题来源 本课题来源：国家高技术研究发展计划(863计划)项目“高档数控机床综 合动态特性在线测试系统”的子课题：“数控机床的综合动态特性评估”(项目编 号：2008AA042406)。 1．2课题研究背景和意义 为了适应工业发展的需要，近年来高精度、高速度、复合高效、大重型和超 小型高档数控机床迅速发展，已经在航空航天、船舶、发电设备、汽车、电子及 通信设备等领域得到了广泛运用【l】。由于高档数控机床，尤其是多轴联动机床能 大大提高生产效率、降低制造成本、提升表面加工质量，国家在《国家中长期科 学和技术发展规划纲要》中已将其列为国家重大专项，是我国科技发展的重中之 重。对于高档精密数控机床，仅有良好的静刚度已不能满足机床设计的需要，其 结构动态性能已成为评估机床性能的重要指标。由于机床的结构动特性直接关系 到机床的加工效率、加工精度、生产用材及制造成本，所以必须对机床进行动态 特性分析与研究。 我国精密数控机床的加工性能普遍较低，国内相关理论研究也较少，深入和 系统的分析就更少。因此，研究精密数控机床的结构动态特性，提高机床加工性 能，对缩小我国数控机床与发达国家的差距，增强我国经济实力，改变我国装备 工业等都有现实意义。本课题的研究对象是北京工研精机数控机床有限责任公司 生产的THA6350四轴联动精密卧式加工中心，仅以定位精度为例，该机床的定 位精度是O．012mm，重复定位精度是O．008mm，与国际水平还有一定差距。本 文将重点研究该机床的结构动特性，对机床的结构进行合理的改进与优化，以期 能提高机床的结构动态特性和加工精度，为再次开发该类数控机床提供参考依 据。 研究机床的结构动特性，重点在于对机床进行建模，这就不可避免地要对机 床中的各种结合面进行等效处理。机床关键部件结合面动力学特性对机床整体动 态特性有着重要影响，结合部的接触刚度约占机床总刚度的60～80％t21，机床上 出现振动问题有60％以上是源自结合面；而结合部的阻尼更是占机床总阻尼的 90％【3】。由于结合面特性受众多因素的影响，使得目前对结合面的研究主要集中 初步探索固定结合面 固有频率、阻尼和动态响应是体现精密数控机床结构动态特性的主要因素， 由于其重要性，国内外的诸多单位和研究机构很早就开始了精密数控机床结构动 态特性分析的相关研究工作，并获得了一系列研究成果。 在最初的机床动态特性研究中，局限于当时的条件，最初是以实物或模型为 基础，进行机床性能试验，处于弄清机理，说明现象的定性阶段。自20世纪60 年代中期以来，由于振动理论和结构动力学理论、动态试验技术、计算机技术等 的发展，为机床的动态特性研究提供了坚实的理论基础和先进的测试手段，使机 床的动态特性研究进入一个全新