直驱式A/C轴双摆角铣头模态分析

用有限元方法计算了直驱式A/C轴双摆角铣头的振动特性,给出铣头结构的前4阶振型,研究了A轴摆角对铣头结构固有频率的影响。铣头在工作中其固有频率为区间值,1阶固有频率(120.48,122.91),2阶固有频率(139.68,142.08),3阶固有频率(328.68,331.9),4阶固有频率(369.68,372.45)。该计算为该类型铣头的设计和改进提供技术支持。     

直驱式A/C双摆角重型铣头力学分析

基于直驱式A/C双摆角重型铣头结构几何模型建立了整机有限元模型,采用杆单元等效模拟连接轴承,并对其进行了力学分析.双摆角铣头在工作过程中,其固有频率和电主轴末端位移随着A轴摆角的摆动而波动,并且整机性能由其结构薄弱环节C轴组合轴承决定.     

直驱式A/C轴双摆角铣头的扭转刚度

大功率、直驱式双摆角铣头是高档五轴联动数控铣床的核心部件,欧美等工业发达国家将其作为战略物资限制出口,因此自主研发该类铣头对提升国防安全具有重要意义.简要介绍了自主设计铣头的机械结构以及主要性能参数,用有限元方法计算了铣头在C轴转动和C轴锁紧2种工况下的扭转刚度,得到A轴摆角与铣头整体结构刚度的关系曲线图,A轴摆角为0时铣头的扭转刚度最大,A轴摆角为90°时铣头的扭转刚度最小,铣头在锁紧时较转动时的扭转刚度大.该计算可以对铣头的设计和结构改进提供技术支持.     

A/C轴双摆角铣头的设计

基于普通龙门加工中心基础上而设计的A/C轴双摆角机械传动铣头,可以针对不同型号的数控龙门铣床进行量身定做;可以为企业利用现有龙门加工中心进行升级改造实现五轴联动加工的愿望;也可以为机床制造工厂设计A/C轴双摆角铣头提供参考.     

大型龙门铣床关键件的模态分析

摆角铣头与滑枕是大型龙门铣床的关键部件,它的动态特性直接影响铣床的加工精度和表面粗糙度.以摆角铣头与滑枕为研究对象,采用Pro/E3.0建立实体模型,利用有限元软件ANSYS对其进行模态分析,并采用ODS(Operating Deflection Shapes)测试方法对其进行试验模态分析.通过试验模态分析与ANSYS模态分析结果的对比,提出了摆角铣头与滑枕结构上的薄弱环节,从而为提高铣床动态特性,优化铣床结构提供了依据.     

双摆角铣头摆角切削力矩的计算研究

双摆角铣头是高档数控机床的关键功能部件之一。双摆角铣头结构是实现大型数控龙门镗铣床及加工中心五轴联动的主要形式。首先介绍了通过实验方法计算切削力的过程,在摆角范围给定的条件下,通过理论推导和计算给出了某种结构A/B双摆角铣头摆角切削力矩的计算公式,最后通过特殊位置和任意位置进一步验证了公式的正确性。摆角切削力矩是摆角驱动力矩的重要组成部分,此计算公式的研究对摆角铣头的结构设计具有重要的指导意义。     

基于锤击法的木工双摆角铣头模态分析

根据多体系统理论与模态分析原理,综合考虑木工双摆角铣头的结构特点,确定采用试验模态分析方法,研究木工双摆角铣头的振动特性;提出运用PULSE多分析仪系统,采用锤击法对木工双摆角铣头整体结构进行试验测试分析;得出木工双摆角铣头前六阶模态对应的固有频率、阻尼比和结构模态振型,结果表明该木工双摆角铣头抗振性能满足木材加工要求。     

直驱式A/C轴双摆角铣头故障树分析和泄漏问题改进

可靠性是直驱式A/C轴双摆角铣头的一项重要技术指标。通过对双摆角铣头总体结构故障树分析,建立双摆角铣头系统等效可靠性串联模型和故障树模型,采用故障树分析法排查系统中的故障形式,得出双摆角铣头系统的关键性环节,为系统改进及故障诊断提供参考依据。并针对泄漏出现的问题,提出解决办法,取得了良好的效果。     

A/C轴双摆角铣头发展现状与关键技术

A/C轴双摆角铣头是中、大规格龙门式五轴联动加工中心的关键功能部件。分析了国内外A/C轴双摆角铣头的发展现状,指出了国内现有水平与世界先进水平的技术差距,并详细阐述了该类产品的关键技术,主要包括直驱技术、机械传动消隙技术、旋转轴夹紧定位技术、A轴自动交换技术,几何误差检测与补偿技术,详细阐述了各个关键技术的技术特点以及在A/C轴双摆角铣头中的应用方法,对我国A/C轴双摆角铣头今后的研发工作起到了重要的推动作用与借鉴意义。     

基于ANSYS的大型数控机床大扭矩、大功率B摆角铣头模态分析

论述了大型、精密、高档机床在未来制造业发展中的重要性;对不同结构的摆角铣头作了简单介绍.在Pro/E系统中对B摆角铣头进行三维实体造型,此B摆角铣头用于铣削自由曲面.利用实体模型,在有限元分析系统中建立铣头的动力学分析模型,并给出了实体模型建立时应注意的问题.用ANSYS软件分析了铣头的固有特性.     

铣头自动交换技术在A/C轴双摆角铣头中的应用

针对A/C轴双摆角铣头的结构特点,研究了A轴自动交换过程中的A轴自动交换原理、对接元件的对接过程、对接元件的过定位问题以及A轴与铣头库的定位问题。通过对样机试制与实验验证,充分证明了该技术的合理性。     

Rapid dynamics prediction of tool point for bi-rotary head five-axis machine tool

Receptance Coupling Substructure Analysis (RCSA), an effective approach to rapidly predict the tool point frequency response function (FRF), generally requires the response of spindle-machine assembly by experiments. This method is feasible for three-axis machine tool because the spindle and its posture are normally unchangeable. But in terms of five-axis milling, the spindle-machine assembly changes continuously. The purpose of this study is to propose new techniques to solve the constantly-changing assembly response in order that RCSA can be used for bi-rotary head five-axis machine tools. Based on receptance matrix determination in coupling direction and single degree of freedom coupling simplification, the swivel model for holder tip receptances is established for swivel motion. According to the concept of oriented frequency response function, the rotational model is derived to calculate the holder tip receptances with rotary motion. By combining the swivel model and the rotational model, the holder tip receptance of arbitrary posture can be calculated by three orthogonal postures. A five-axis machine tool with bi-rotary head is used to conduct FRF tests on different postures. Experimental results show that the models proposed can accurately predict tool point frequency response of any posture and large difference in FRFs among those postures of bi-rotary head is detected.     

加工方钻杆专用机床的铣头设计与分析

以加工方钻杆专用机床的铣头为研究对象,设计并分析其机械结构是否满足加工工件的需要。具体介绍铣头设计过程及结构布置形式,同时对其铣头结构进行有限元分析,建立铣头结构三维模型。对其模态分析后,得出了其铣头箱体的前六阶固有频率和振型,与铣头切削时的振动频率进行比较。分析结果为评定方钻杆机床的动态特性提供了依据,并且为具有与其相似结构的铣头提供了理论基础。     

高速加工铣刀结构参数研究

针对高速加工过程中铣刀产生的振动进行了研究,利用有限元软件对不同结构铣刀模型进行了模态分析。分析表明:随铣刀齿数的增加,其固有频率越低,越易引起共振;相同齿数情况下,一阶和二阶铣刀固有频率接近,而之后的各阶固有频率相差很大;切削载荷对铣刀固有频率影响不大。     

非均匀介质超声铣削系统振动特性研究

采用纵扭复合超声振动铣削进行加工时,由于加工中心等空间受限场合对超声振动系统的尺寸限制,利用四分之一波长理论设计集换能器和复合变幅杆为一体的非均匀介质超声振动变幅系统,在变幅杆部分设计螺旋槽结构实现纵扭共振,并研究纵扭模态转换理论。对非均匀介质变幅系统进行有限元分析,仿真结果表明纵振系统固有频率理论值与仿真值接近,偏差仅为0.245%;对螺旋槽结构进行仿真发现槽深对其对超声变幅系统固有频率、扭纵幅值比例影响较大,螺旋角的影响次之,槽宽影响最小,振动系统测试实验表明固有频率和扭纵幅值比的仿真结果与实验结果变化趋势一致。分别对TC4钛合金和C/C碳纤维进行纵扭超声振动铣削和传统铣削实验对比,结果显示相对于传统铣削,在纵扭超声振动铣削加工中两组材料表面粗糙度值Ra分别下降78%和47%。纵扭复合非均匀介质超声振动铣削系统结构简单紧凑、振动幅值和方向可控性较好,采用纵扭超声振动铣削能有效提高工件表面加工质量。     

双摆角铣头万向架拓扑优化设计

结构优化方法在实际工程中得到了越来越广泛的应用,文中综合考虑各种结构优化方法的适用性,并选择了拓扑优化方法,采用ANSYS软件拓扑优化模块对双摆角铣头万向架结构进行优化.优化改进后,在刚度、强度满足设计要求的情况下,万向架质量减少了21％,优化效果显著.     

力矩电机串联式回转机构的设计与研究

对外转子式力矩电机的串联布局驱动方式和并联布局驱动方式进行了对比和分析,并对力矩电机串/并联驱动技术做了深入的研究,针对双摆角数控万能铣头的C轴和车铣复合加工中心的B轴等数控机床的回转进给机构,提出了一种利用两台标准的外转子式力矩电机串联驱动的大扭矩回转机构,并对其夹紧系统和冷却系统提出了相应的设计方案,解决了传统直驱式回转轴设计方法中存在的单一标准力矩电机驱动扭矩小和非标式力矩电机采购成本高等问题。