劉治文 宋 健
(遼東學院機械電子工程學院 118000)
銑床關鍵結合面動態(tài)特性研究
劉治文 宋 健
(遼東學院機械電子工程學院 118000)
在機床的設計和研究中,對于機床結合面的研究較少,這為機床技術的發(fā)展帶來了不利因素。機床接合面的特性對于機床的整體模態(tài)頻率具有較大的影響,在實際工作中,技術人員要加強對機床結合面動態(tài)特性的研究,為機床技術的發(fā)展做出貢獻。
銑床關鍵結合面;動態(tài)特性;研究
隨著科學技術發(fā)展速度的加快,機械制造業(yè)也得到了很大的發(fā)展。目前,我國機械產(chǎn)品對于精度和質(zhì)量都有了更高的要求,而通過提高機床性能,加強機場的自動化水平可以有效滿足機械產(chǎn)品的相關要求。在機床的設計和研究中,對于機床結合面的研究較少,這為機床技術的發(fā)展帶來了不利因素。本文將通過有限元分析技術和實驗模擬方法,對數(shù)控銑床關鍵集合面參數(shù)識別技術進行分析,希望為機床技術的發(fā)展提供幫助。
在對機床結合面的研究中,主要采取理論分析和模態(tài)實驗相結合的方式,研究的主要目的是對結合面剛度情況以及阻尼系數(shù)進行有效識別,這也是當前國內(nèi)外研究的重點領域之一。
實驗模態(tài)技術首先要對整個系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)進行統(tǒng)計和計算,從而得到系統(tǒng)固有頻率的數(shù)據(jù)[1]。如果系統(tǒng)規(guī)模較大,一般沒有系統(tǒng)的辦法求出精確模態(tài)參數(shù),而通過實驗分析的方法可以取得較好的效果。本研究主要對部件進行分析,所需要的識別參數(shù)規(guī)模較小,模態(tài)密度適中,因此通過共振峰值的方法就能夠達到實驗目的。
2.1 XD8150銑床概述
在研究中,首先對機床的部件結合面參數(shù)進行識別,對所得數(shù)據(jù)進行分析,確定機床和升降臺結合部、工作臺和導軌結合部以及水平主軸和立柱床身結合部數(shù)據(jù),進而探討整體機床的動態(tài)特性。
2.2 導軌零部件實驗分析
在實驗中,正弦激勵信號通過功率放大器傳導給激發(fā)信號,激發(fā)信號分成兩部分,再經(jīng)由加速和力傳感器分別傳給振動信號以及激勵信號。通過放大后,由系統(tǒng)的采集卡對數(shù)據(jù)進行收集。在本研究中,所得到的數(shù)據(jù)曲線光滑程度達不到要求,不能看出清晰的固有頻率,所以需要采用更加細致的方法構建新的幅頻曲線。該設計方法主要通過加速度和激勵力幅值之間的關系來進行研究。所得到的新的幅頻曲線如圖1所示。
圖1 加速度頻響函數(shù)曲線圖
2.3 導軌結合面參數(shù)識別分析
本研究中數(shù)控銑床的整體結合部主要包括水平主軸、升降臺和床身結合部以及工作臺和升降臺結合部。通過參數(shù)的優(yōu)化設計進行有限元技術分析,由于小孔、倒角等環(huán)節(jié)影響較小,可以忽略。
結合面對于機床的影響主要表現(xiàn)在兩個方面,分別是固有頻率的影響和固有振型的影響。在數(shù)控銑床中,對導軌的動態(tài)特性有一定要求。而動態(tài)特性主要受到零件本身和導軌結合面的共同影響。
3.1 動態(tài)參數(shù)對模態(tài)頻率的影響分析
當水平主軸處在前5階頻率的時候,其等效剛度和阻尼之間的變化具有顯著的關系。通過圖示可知,等效剛度的變化沒有線性變化的特征,一般是隨著增大模態(tài)頻率數(shù)值的增大而變大,但變大幅度較小。系統(tǒng)各個部件之間的阻尼變化也沒有線性特征,但阻尼值的區(qū)間比較穩(wěn)定。
3.2 整體動態(tài)特性的分析
通過實驗得到的銑床動態(tài)參數(shù)整體頻率表。通過對相對誤差的分析發(fā)現(xiàn),整機模態(tài)頻率更符合實驗目標,相對誤差也較小,可以控制在10%以內(nèi),所以在實際的加工工程中要充分考慮結合面參數(shù)的影響。特別是在設計階段,要考慮結合面可能造成的影響,提高整體的模態(tài)頻率。
本文通過有限元分析技術和實驗模擬方法,對銑床結合面動態(tài)特性進行了研究。結合面的特性對于機床的整體模態(tài)頻率具有較大的影響,在實際工作中,技術人員要加強對機床結合面動態(tài)特性的研究,為機床技術的發(fā)展做出貢獻。
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1004-7344(2016)03-0198-01
2016-1-11