数控机床整机动态特性测量技术及其应用项目1:数控机床动力学设计缺陷定位技术研究

机床的动态特性决定了机床切削的能力、机床切削的精度,是影响机床性能最为重要的特性。在加工状态下获得机床整机动力学测试结果,是建立机床数字化虚拟样机、评价机床各主要部件动态性能、发现设计缺陷、结构设计优化和机床性能监测的前提。本项研究基于贝叶斯运行模态分析法(BOMA)对加工状态下的机床整机进行动态性能测试与模态识别,获得整机的模态参数,包括固有频率、模态振型以及阻尼特性等,并对信噪比水平进行评估。通过对模态识别结果进行分析,结合加工过程中机床的动力学测试结果,对机床结构动力学设计的薄弱环节进行精确定位;并进行了相关实验研究,对改进后的机床动力学特性进行了测试,验证了本项研究中方法的有效性。     

基于模态预测及敏度分析的机床动特性设计方法

为了提高机床的动态性能,以机床整机固有频率和频响函数振幅为目标,提出基于机床测试数据、进行试验模态分析及灵敏度计算的机床动态特性设计方法。方法首先提取机床测试数据建立机床结构原型模型,逐步计算机床大件结构和整机的固有频率对刚度、质量的灵敏度,确定结构薄弱环节;继而,对薄弱结构,采用模态预测和灵敏度分析方法设计计算,获取更合理的质量和刚度;之后,将设计分析结果输入LMS_Test.lab软件,借助软件完成对原型结构的模态修改,对修改后结构的动力学特性进行模态预测;最后,进行预测结果模态置信验证,确认模态预测的正确性,完整机床动态特性设计方法体系。将该方法应用于实际机床设计中,对比整机优化前后的频响函数曲线和仿真分析验证均证明,基于模态预测及灵敏度分析的机床动态特性设计方法完成的机床优化设计使得机床固有频率得到提高的同时振幅下降,机床的大件结构及整机的动态性能均有提升。     

基于有限元的并联机床整机静力特性分析

分析了并联机床承受静力时的受力特点.通过应用ANSYS有限元软件对并联机床整机进行了静力分析,研究机床在特定位姿时不同受力情况下的应力应变及其分布特性,得出了机床机架和整机在不同位姿时的应力应变图,分析了机床应力分布规律.并确定了机床的薄弱部位,为结构优化提供理论依据.     

CK5116数控立式车床振动系统动态特性的确定

在简要介绍数控机床模态测试原理的基础上,对某机床厂生产的CK5116数控立式车床的模态及动态特性进行了测试,获得了机床整机的固有频率、模态振型、阻尼比、动刚度、动柔度等动态特性参数。通过测试发现,该机床的立柱在沿y方向的振动是该机床的薄弱环节,导致y方向的动刚度显著降低。在综合分析的基础上,提出在立柱内增设加强筋的方式来提高机床整机系统的动态特性,为同类型机床的结构性能优化提供有效的参考。     

机床整机的动态特性分析

采用用户自定义矩阵单元来处理机床结合部的接触问题,在商品化软件平台上建立了机床整机的有限元模型,并对其进行了动态特性的分析。运用该方法来进行结构的性能预测,已用于工厂对机床的结构改进设计中。     

基于贝叶斯运行模态法的外圆磨床动力学模态参数识别

磨床的动态特性决定了机床磨削的能力、机床磨削的精度,是影响机床性能最为重要的特性。在加工状态下获得机床整机动力学测试结果,是建立机床数字化虚拟样机、评价机床各主要部件动态性能、发现设计缺陷、结构设计优化和机床性能监测的前提。研究基于贝叶斯运行模态分析法（BOMA）对加工状态下的机床整机进行动态性能测试与模态识别,获得整机的模态参数,包括固有频率、模态振型以及阻尼特性等,并对信噪比水平进行评估。     

基于ANSYS Workbench的CX8075加工中心关键零部件动态性能研究

基于ANSYS Workbench有限元分析软件,研究了CX8075立式车铣复合加工中心关键零部件的动态性能,并对机床底座进行了优化设计,提高了零件的固有频率,保证了加工中心的设计要求。在机床设计初期运用有限元理论,建立机床结构的有限元模型,在对其进行有限元分析的基础上,通过对机床结构的改进使设计出的机床零件及整机具有较高的静刚度和动态特性,这些新技术的研究和应用,对新机床工作性能的改善、加工精度的提高、开发周期的缩短和开发成本的降低等具有十分重要的现实意义。     

高架桥式五坐标龙门加工中心整机动特性分析

基于试验识别机床各结合面参数，本文建立了机床整机有限元模型，并进行了静态、动态和谐响应分析，在此基础上找出机床结构的薄弱环节，为机床结构优化设计提供技术支持。     

车铣复合加工中心动态特性分析

以DTM-B70车铣复合加工中心为例,对机床进行有限元动力学分析,分析机床的动态特性,为机床结构的动力学设计提供依据。研究了关键零部件动态特性结合面等效原理,介绍了支承件的结合面等效方法,基于支承件结构建立整机的有限元物理模型,分析其动态性能。根据动态特性分析,确定机床立柱为该机床薄弱环节,以便于后续对薄弱环节进行结构优化,提高部件的刚度和固有频率。     

机床结合部特性的理论解析及应用

对机械结构的结合部特性进行了理论解析,从基本的动力学方程出发,推导出单平面结合部静位移与结合部受力之间的关系,进而转换为静刚度的表达式;并基于一个振动周期中某方向的输入能量与阻尼消耗的能量相等的概念,推导出单平面结合部阻尼的表达式。将机械结构中的多平面结合部,看成是多个单平面结合部的组合,而将回转结构等效为正多面体。由此,在机床结合部结构形式、受力大小确定的条件下,可以计算出结合部的等效结合刚度和阻尼。为了在机床整机动力学建模中融合结合部的特性,给出刚性结合和柔性结合两种情况下的协调方程。通过对XK712B立式镗铣床的整机建模和计算,并与试验结果进行比较,结果表明,综合静刚度相对误差的绝对值小于5%,固有频率相对误差的绝对值小于9%。将结合部特性融合到机床整机模型中,可以更精确地预测机床整机的综合静动态特性。