为了保证零件的加工精度 , 机床要具有足够的静刚度 , 因而有必要对机床进行结构静力分析 , 从中找出影响机床刚度的主要因素 。在此基础上 , 可以对机床相应零部件进行结构优化设计 , 以提高机床的整体刚度和性能 。在工程技术领域内 , 这项工作常用数值模拟方法来实现 , 主要是有限元法 。
KT-450高速数控雕铣机最高转速 25 000 r/min,外观结构如图 1 所示 。由于加工时受到动载荷的作用 , 产生振动 , 使加工质量不稳定 , 工件表面质量较差 , 生产效率低 。分析其原因主要是由于高速切削时引起的强迫振动引起的 。作者试图从机床模态分析来解释这种现象 , 并提出解决问题的建议 。
1 雕铣机动力学模型
整个雕铣机存在两个独立的振动系统 :
(1)以工作台为主 , 包含滚动导轨和滚珠丝杠在内的工作台系统 ; (2)包括竖直滑板 、 横向滑板 、横梁和立柱的滑板系统 。由于阻尼对系统的固有频率影响较小 , 所以文中的力学模型没有考虑阻尼 , 主要研究滚动导轨和滚珠丝杠的刚度对固有频率影响 。 因此 , 可建立图
2、 3 所示的雕铣机的工作台系统和滑板系统的力学模型 。
备注:为保证文章的完整度,本文核心内容由PDF格式显示,如未有显示请刷新或转换浏览器尝试,手机浏览可能无法正常使用!
宇匠数控专业生产:高速精密 雕铣机、精雕机、石墨机、钻攻中心、加工中心;
结 论
(1)利用有限元分析软件 ANSYS对工作台和滑板系统进行了模态分析 , 得到 KT-450 高速数控雕铣机结构系统的前 8 阶固有频率 。通过激振实验和模态辨识对有限元分析进行验证 , 两者结果基本吻合 。
(2)滑板系统前 3 阶固有频率对应竖直滑板 、横向滑板共同的振动 , 分别对应 3个不同的方向 , 第三 、 四阶为横梁在 X和 Y方向的振动 ;横梁的固有频率较高 。
(3)工作台系统的前 3 阶固有频率表现为工作台在滚动导轨及滚珠丝杠支承下的刚体运动 , 分别对应 3个不同的方向 X、 Y、 Z;从第四阶开始 , 表现为工作台本身的变形 , 即扭振 。
(4)建议机床在现有条件下进行机械加工时 ,应避免上述前 8阶固有频率振源出现 。应合理选择主轴转速和刀具齿数 , 以控制激振频率 , 避免出现共振 , 才能克服有时出现振动 、 影响加工质量的问题 。
2021-09
星瀚系列是宇匠数控打造的颠覆性产品,在高精度加工的情况下保证高速、高刚的特性,是真正意义的高速加工中心,其性能及质量可媲美进口高速加工中心。同时可配置超声波系统与石墨集尘系统,亦可运用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉尘料的加工;… [了解更多]
2021-09
星瀚S系列是宇匠数控打造的颠覆性产品,采用全闭环设计,在高精度加工的情况下保证高速、高刚的特性,是真正意义的高速加工中心,其性能及质量可媲美进口高速加工中心。同时可配置超声波系统与石墨集尘系统,亦可运用在陶瓷等硬脆料、石墨等高粉尘料的加工;… [了解更多]
2021-09
TC系列超声波陶瓷雕铣机,是利用了超声波高频振动原理作用于刀具,使刀具产生了16KHz-40KHz(每秒16000-40000次)的连续高强度脉冲冲击,带动磨头冲击工作。当工件的局部应力远远超过材料脆裂极限,材料局部破碎去除。 适用范围 特别适用于陶瓷(氧化锆、氧化铝、氮化铝… [了解更多]
2020-10
引 言高速强力型龙门雕铣机床在精密模具制造领域的应用越来越广泛,由于机型尺寸向大中型化发展,要求机床具有高刚性、高速的特性。在机床设计制造装配过程中, 提出了更为苛刻的精度和刚度要求,机床高速切削情况下的抗振性要求越来越高。为了适应市场的需要,改变传统机床制造装配工艺步骤繁琐,机… [了解更多]
2020-10
机床的加工精度的精度和加工的稳定性一直是制 造业的研究热点, 而 Z轴的稳定性是决定机床加工精度的关键性因素之一 。 Z轴结构设计得是否合理更是解决 Z轴问题的根本 。1 雕铣机 Z轴设计过程的回顾在矩形导轨应用之前, 人们使用的是圆导轨 。考虑到平衡 Z轴重力, 将导轨进行平装… [了解更多]