数控机床主轴部件动态优化设计

在对某型数控车床进行空运转、切削及模态试验的基础上，确定了机床主轴部件动刚度薄弱是引起机床切削的结构颤振方面的原因。据此，建立了机床主轴部件的有限元动力学模型，并对主轴部件进行了静、动特性的计算和动态优化设计。     

机床两支承主轴部件静刚度的分析与计算

机床主轴部件的重要性,在于它是执行件,它直接带动工件或刀具(砂轮)参加工件表面的形成运动,其工作性能的好坏直接影响加工质量与机床生产率。 机床主轴部件的工作性能主要表现在四个方面;旋转精度、静刚度、抗振性与热稳定性。静刚度不仅是主轴部件承受负荷能力的重要标志,而且同抗振性也密切相关。所以,正确地评定主轴部件的静刚度,从而合理地决定其结构与有关参数,是不容忽视的。 本文将研究如何全面地正确评定主轴部件的静刚度(指径向的,下同),研究在按静刚度对两支承主轴部件进行设计时,如何选择有关结构与参数,使它在工作时的轴端位移…     

主轴部件三维实体模型的有限元分析法

主轴是机床的重要部件之一 ,它的静、动态刚度一直是设计计算的重要内容 ,但传统的计算方法是把主轴简化为等截面的梁单元进行计算 ,显然是静不定问题 ,用这样的力学模型计算主轴的静、动态特性与实际情况有很大的差距。目前主轴部件设计采用有限元法 ,可以满足设计过程要求 ,为主轴结构的优化设计提供依据。1　主轴部件的结构简化图 1是卧式加工中心主轴的结构简图 ,它是一个多阶梯空心的圆柱体 ,此结构必须经过一定简化后 ,方可进行有限元分析 ,本主轴部件在以下方面进行简化 :(1)各处倒角简化成直角 ,忽略空刀槽 ;(2 )润滑油孔、工艺孔、…     

高刚度数控车床主轴有限元分析

基于对具有硬质车削功能的高刚度数控车床的主轴相应的高精度、高刚度要求,在对主轴分析研究的基础上,采用弹簧阻尼单元模拟轴承支承,建立主轴的有限元模型,进行静、动态特性分析,并对固有频率随轴承支承刚度的变化关系进行了模拟研究。计算结果表明,采用该方法分析高刚度数控车床主轴单元可以得到满意的结果,为工程设计提供了一定的参考。     

数控机床主轴最佳跨距求解与有限元分析

主轴部件是机床最重要部件之一,主轴跨距是影响机床动、静刚度的重要因素。对拟开发的某型数控车床主轴进行研究,通过对二支承非卸荷式皮带轮传动主轴进行静力分析的基础上,建立了数学模型,利用卡丹公式对主轴最佳跨距和静刚度进行求解;通过ANSYS Workbench软件对主轴部件进行了有限元分析,证明主轴最佳跨距的可行性。     

三支承主轴部件静刚度的分析与讨论

在机床设计中,有时由于结构上的限制的需要,主轴部件采用三支承结构。从力学观点来看主轴部件静刚度,三支承主轴部件有什么特点?有关参数如何选择才能使主轴部件静刚度为最大?这是本文所要研究的主要问题。文中所述的一些看法有待深入研究和值得进一步商榷。 本文是文献[1]的继续,文献[2]后部分的改写与补充,并对其中某些公式由校对上疏忽而造成的错误,作了更正。 一、一般原理与计算公式 本文采用《结构力学》中“影响系数”的概念,来研究主轴部件的静刚度问题。所谓“影响系数”系指在弹性杆系K处作用一单位载荷时在i处引起的位移值。此…     

机床主轴部件的实用计算与分析

本文讨论了有关参数对主轴部件静刚度的影响，设计了计算线图。它可用来迅速确定主轴部件的实际刚度、可能达到的最佳刚度和最佳支承距。本文建议：主轴部件支承距的合理范围为最佳支承距的１．４～１．６倍，以兼顾静刚度和主轴结构布局的要求。     

结构参数对机床主轴静刚度影响规律的分析

为了分析结构参数对机床主轴静刚度影响的规律,以CK6140机床的主轴作为研究对象,在主轴结构参数中选择13个结构参数,使用单一变量法进行静力学分析,计算主轴静刚度,分析出对主轴刚度具有显著影响的结构参数。运用正交实验法分析主轴静刚度的结构参数敏感度,并利用分析结果建立主轴刚度变化经验公式。结果表明:机床主轴静刚度可以通过定向改变主要影响结构参数控制,运用主轴刚度经验公式能很好的预测主轴刚度,提高主轴刚度控制的效率和效果。     

主轴静刚度测试新方法及应用

如何提高测试精度是主轴静刚度测试中的难点.本文以CK6310型数控车床主轴为研究对象,采用最小二乘法对力传感器进行标定,用标定后的力传感器和应变仪对主轴进行静刚度测试,得出静刚度值.测试精度得到很大提高.该方法解决了如何提高测试精度的难点.     

CK6130型数控车床主轴部件动态特性分析

为了提高车床的工作性能,将CK6130型数控车床的主轴部件作为研究对象,运用ANSYS Workbench对其进行有限元分析,并采用经典的传递矩阵法计算主轴部件固有频率及一阶主振型,证明了有限元分析的结果是合理的;其次通过搭建实验系统,运用COCO80对主轴部件进行动态实验。最后经过对比分析得出:有限元分析与实验所得频率误差被控制在4.25%以内,证明了主轴部件结构设计的合理性,为日后同类主轴部件制造工艺改进提供了现实的理论依据。     

高速、精密机床主轴部件动态多目标优化建模初探

本文提出了适合高速、精密机床主轴部件的三目标优化数学模型,该模型的优化目标为:主轴部件总重量、静刚度和固有频率,可全面反映主轴部件的静、动态性能指标和经济指标。     

高速,精密机床主轴部件动态多目标优化建模初探

本文提出了适合高速，精密机床主轴部件的三目标优化数学模型，该模型的优化目标：主轴部件总重量，静刚度和固有频率，可全面反映主轴部件的静，动态性能指标和经济指标。     

CK6136车床主轴刚度研究

本论文利用有限元分析软件,建立了主轴部件三维实体单元有限元分析模型,建模中,正确分析了主轴的载荷、轴承的支承刚度以及主轴的约束条件,合理确定了单元类型及形态。对某厂CK6136型数控车床主轴部件进行了静、动态分析,为改进机床设计提供了可靠的量化依据。     

机床优化设计(七)

主轴部件优化设计(一) 评价主轴部件主要性能的指标有以下几个。 1.主轴部件动特性。描述其动特性的参数有:切削点受迫振动的振幅幅值｛X｝,要求在允许值内;切削点的动柔度W0,0,其负实部越小,抵抗自激振动的能力越强;主轴部件固有频率,要避开频率禁区。 2.满足系统静刚度要求。 3.在满足上述动、静特性要求下,主轴部件重量最轻。 为优化主轴部件,必须首先计算主轴部件的参数,即计算系统固有频率和主振型;计算切削点的动柔度和交叉动柔度等。 计算主轴部件常用的数学模型有:集中参数模型;分布质量梁模型;有限元模型。分述如下。 一、靠中参…     

主轴部件静动态特性分析

随着加工中心产品不断向高精度、高刚度、高速度方向发展,对加工中心主轴部件的动态特性要求也越来越高,因此对加工中心产品主轴部件静、动态特性分析及其结构参数优化研究也显得越来越重要。１　主轴部件结构简介及梁单元模型建立　　图１是本课题研究的卧式加工中心主轴部件的结构简图。其中,主轴是一个多阶梯空心圆柱体,在主轴上面安装轴承组件、传动齿轮、轴承隔套、锁紧螺母等零件。轴承组件型号为ＳＫＦ７１３２ＡＣＤＰ４ＤＢＡ角接触向心推力球轴承。主轴部件前端部受切削力,后端受传动齿轮作用力。其端部安装各种刀具由拉刀…     

用能基法计算主轴部件的模态参数

在分析和研究机床主轴部件动态性能时,往往涉及到计算其模态参数的问題。本文从主轴部件动刚度近似表达式(1)出发,采用子结构能量方式,并利用传递矩阵法中的集中参数模型和主振型的计算结果,导出了主轴部件模态参数的计算方法。用所编制的计算机程序,对实例作了计算与分析。     

卸荷主轴的刚度计算

一个抗振性优良的主轴部件,必须具有很高的静刚度、大的阻尼比和尽可能高的固有频率。主轴的跨距是决定主轴部件静刚度的一个重要因素。关于主轴最佳跨距的计算国内外虽然已发表一些资料,但几乎都采用的是图解法,其原因是认为用数学计算法十分麻烦,一些公式不易求解,因此目前在设计主轴方面尚缺少一组解析计算公式。鉴于图解法普遍存在取值范围有限,难以包括完全和有插值误差与视差等缺点,本文则主要以数学解析法推导出主轴最佳跨距及最大刚度计算公式,其取值范围不受线图容量的限制,尤其适合各参数复杂搭配的情况,用小型电算器可在很短时间…     

主轴参数优化计算公式及其在PC-1500计算机上的应用

机床主轴支承距的合理选择,是获得最大静刚度的重要条件之一。文献[4]、[5]介绍用实验方法证明,动态测示的最佳值与静态研究的数值十分接近。因此首先认真研究主轴部件的静刚度,就显得格外必要了。两支承主轴部件的受力情况大致归为四类:(1)悬伸部分承受传动力Q,见图1;(2)两支承间承受Q,见图2;(3)外伸尾部承受Q,见图3;(4)不承受Q(即卸荷主轴),见图4。本文将介绍上述四种情况的支承距最佳值的计算公式,和前三种情况的传动齿轮最佳位置的计算公     

陶瓷球轴承接触角和预紧力对高速磨削电主轴静刚度的影响

陶瓷球轴承作为电主轴的核心部件,其结构参数对电主轴的静刚度有着重要的影响。基于角接触球轴承径向刚度计算公式,通过仿真分析研究了接触角和预紧力对电主轴静刚度的影响。通过建立的主轴-轴承系统三维有限元模型,仿真获得了不同接触角和预紧力下主轴前端径向变形及主轴静刚度,进而根据有限元仿真结果拟合得到了主轴静刚度关于接触角和预紧力的拟合方程及拟合曲线。     

液体静压主轴回转误差的形成机理研究

液体静压主轴是精密、超精密机床的核心功能部件,虽然已在工程领域获得广泛应用,但其回转误差的形成机理长期以来并不明确。利用现有的静压主轴计算模型,难以对主轴从静平衡位置到动态回转误差轨迹的过渡过程进行定量精确的计算和仿真,难以揭示出回转误差运动的扰动因素与主轴位置、轴承流量和油膜力等因素之间的内在联系,因而不能从物理本质上合理解释静压主轴回转误差的形成机理。建立了液体静压主轴回转误差的动力学模型,采用全程动网格方法、平衡位置动网格方法和平衡位置油膜刚度阻尼等三种方法,定量再现了主轴从轴颈与轴承的同心初始位置到形成回转误差运动轨迹的过渡过程,揭示了静压主轴形成平均回转中心和回转误差时扰动因素与主轴合力、轴承流量和轴心位置之间的相互影响规律。采用最小二乘法对回转误差轨迹进行评价,对比分析了三种方法计算结果存在差异的原因,提出了可同时兼顾计算效率和计算精度的将动网格与油膜刚度阻尼相结合的回转误差计算方法。