卧式精密数控加工中心结构动态特性分析和修改.pdf

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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

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