变双曲圆弧齿线圆柱齿轮机床静动态特性仿真分析

以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮专用机床为研究对象,建立了简化的有限元模型,在ANSYS Workbench中对专用机床进行静动态特性分析.通过对机床在仅受重力以及重力与铣削力共同作用两种条件下的整机静态特性进行分析,找出机床结构系统静刚度的薄弱环节,并提出改进方法;通过整机模态分析获得了前六阶固有频率及振型,同时基于模态分析...     

基于结合面的车铣复合加工中心有限元建模

结合面是影响机床动态特性的关键因素,在机床有限元建模过程中必须考虑结合面的影响.以某车铣复合加工中心为研究对象,基于固定结合面和移动结合面的有限元建模,建立了整机的有限元模型.对整机有限元模型进行模态分析,并对整机进行模态试验,然后将整机的模态分析的计算结果与实验结果相比较,证实了该有限元模型的准确性和该结合面建模方法的有效性.     

数控高精成型铣齿机床整机动态特性分析

基于结合部基础特性参数,研究铣齿机床导轨和螺栓两种结合部的有限元建模方法,并将其用于机床整机的动态特性分析;采用振动噪声测试仪器对铣齿机进行动态测试,验证了有限元模型的正确性。     

基于ANSYS的HTM40100动静态特性分析

机床的动静态特性是影响机床性能的重要因素,以HTM40100卧式车铣复合加工中心整机为研究对象,采用有限元分析技术对整机及其床身、立柱、导轨、丝杠、尾台等主要部件进行了静力学分析和模态分析,对比分析了机床三个方向的静刚度,并得到系统前四阶模态的固有频率和阵型,发现立柱是影响整机动静态性能的薄弱环节,为设计人员改进其截面形状和筋型,提高机床的动静态特性提供了理论依据.     

立式加工中心动力学分析及结构优化研究

研究了通过机床的动态特性分析进行结构优化的方法,提出了一种新的优化设计方案。针对对机床整机模态特性和谐响应特性,在有限元分析软件中对机床动态性能进行了仿真。分析结果表明,主轴箱和立柱为机床敏感部位,因此使用有限元分析软件对主轴箱进行拓扑优化,并且为立柱增加筋板。根据优化结果重新设计机床主轴箱和立柱结构,将优化后与未优化的机床的分析结果进行对比,结果表明机床的动态性能得到明显改善,主轴箱各阶固有频率提高10%左右,机床整机固有频率提高4%左右,x方向上的响应峰值减少约2%。     

基于结合面特性的机床整机精度设计系统研究

阐述了基于结合面特性的机床整机精度设计系统结构以及4大关键模块,并利用VB开发工具实现了基于结合面特性的机床整机精度设计系统。利用该系统实现了机床结合面特性参数的分析与管理,并基于多体系统理论建立了三轴数控机床静态几何精度模型,可对机床在整个加工空间的几何误差进行预估并对误差源进行敏感性分析;同时集成ANSYS软件,基于结合面特性可对机床整机动态性能进行分析。另外,通过有效管理机床设计过程中的设计经验以及动静态精度分析的知识,将有效地支持机床设计。     

高速数控车削中心动态特性分析及结构优化

以某高速数控车削中心为研究对象,建立了基于结合面的整机有限元模型,并对其进行了动态特性分析,得到系统的各阶固有频率与振型图,找出了影响整机动态特性的薄弱环节。通过改进调整垫的结构,提高了机床的第一阶固有频率,改善了机床整机的动态性能。     

立式微型数控铣床整机结构的有限元分析

为保证机床的精度满足微细铣削加工实验的要求,必须校验机床整机设计能否满足设计要求.在Pro/ENGINEER软件平台上,根据微型铣床各部件实际结构、尺寸和组成特点建立整机装配几何模型.通过理论、实验及有限元仿真相结合的分析方法,利用ANSYS有限元分析软件对所设计的立式微型数控铣床整机进行了静力学分析和动态特性分析,对整机在结构设计上能否满足加工精度设计要求进行了校验,并对今后机床整机设计提出新的方法.     

基于直接驱动的数控加工中心设计与静态性能分析

分析了直接驱动方式对机床结构的主要要求,介绍了一种适合于直接驱动的加工中心方案,以及电主轴、直线电机直接驱动进给系统的设计方法,对加工中心的主要结构部件进行了优化设计,利用有限元方法对整机进行了静态特性分析,分析结果表明,整机具有较好的静态性能.     

基于ANSYS Workbench的内螺纹磨削中心整机动态特性分析

以四轴三联动内螺纹磨削中心为研究对象,通过对CAD模型进行简化,运用ANSYS Workbench 对结合面的处理功能建立了整机有限元模型.在模拟机床工况的情况下,进行了整机的静、动态特性分析,得出了机床的动刚度比静刚度小很多.由模态分析知,机床固有频率有效的避开了自激振动频率,不会发生共振.通过谐响应分析,找出了机床在动态磨削力下的薄弱环节,并结合振型提出了提高整机动态特性的措施,为机床的开发设计和结构优化提供了理论参考依据.     

Adaptronical compensation of geometrical machine errors

Static, quasi-static and dynamic displacements influence the accuracy of machine tool results. The low-frequency parts of these displacements can, on the one hand, be traced back to static stresses resulting from gravity as well as process loads and, on the other hand, to geometrical machine errors and the faulty positioning in the working area resulting from this. Dynamic loads, however, are characterised by the distribution of masses and stiffnesses. This paper aims to present an approach to adaptronically compensate for static and quasi-static displacements while, at the same time, showing how a component can fulfill the functions of a sensor and an actuator. In order to achieve this, an intelligent adaptronical strut was designed for which the piezoelectric transducer can fulfill actuated as well as sensoric tasks at the same time. Based on the principle of vibrating strings, a vibrating string is used to induce vibrations which allow for the static, quasi-static and dynamic machine displacements to be recorded using the developed integrated sensors and actuators. A first prototype was integrated into a machine tool to verify the concept. Static and dynamic measurements endorse the functionality of this approach. Machining trial runs show the effectiveness of this approach in a parallel kinematic machine tool with regards to adaptronically compensating for geometrical machine errors.     

滚柱直线导轨副结合面参数识别与数值模拟

导轨副结合面静、动态特性对于机床整机性能有着显著的影响,导轨副结合面参数准确识别是机床整机性能预测的基础。国内现有导轨副设计方法落后,严重制约了机床功能部件及整机制造行业的发展。建立一种实用的滚柱直线导轨副动力学建模方法,采用有限元法对导轨副的自由和约束模态进行分析研究,并分别进行了实物模态特性测试,最后将仿真分析结果和实验测试结果进行对比。结果表明:仿真计算结果与试验结果的误差在8%以内,所建立的滚柱直线导轨副动力学模型具有较高的精度,可用于导轨副乃至机床整机特性预测。     

数控机床进给系统静动态特性分析

进给系统作为数控机床的主要组成部分,其性能直接影响机床的加工精度和加工效率,对其静动态特性进行分析有着重大的意义。运用有限元方法对数控机床进给系统进行静动态特性分析,得到进给系统的静力变形云图、固有频率以及振动特性。分析结果表明:进给系统最大变形为5.6μm、最大屈服应力为2.8 MPa、安全系数达到15,均符合要求,说明系统结构刚度好,设计合理;模态分析结果为预防共振、保证加工质量提供了理论依据,有一定的工程应用价值。     

Structure integrated adaptronical systems for machine tools

The performance of a machine tool is primarily determined by its static and dynamic behavior. During a cutting process, high static and dynamic forces may occur, which cause instabilities in the cutting process. The structure integrated adaptronical compensation modules introduce a new approach to compensate static and dynamic deformations of structure components of a machine tool and help in achieving a significant improvement of the process behavior. An erratum to this article can be found at     

基于内置传感器的数控机床动态加工误差测量方法

以HJ044双转台型五轴联动数控机床为例,以机床内置传感器信息和多体系统理论为基础,建立了刀具相对工件的运动学模型,提出了一种基于内置传感器信息的动态加工误差测量方法。该方法利用机床编码器或光栅尺等机床内置传感器信息获取机床各轴运动位移,并结合机床运动学模型,测量由机床的动态特性引起的加工误差。并通过实验表明该方法是一种简单有效的数控机床动态加工误差测量方法。     

八轴五联动加工中心几何仿真环境构建方法研究

通过分析几何仿真环境的功能需求,设计了几何仿真环境的结构。以某公司生产的1台八轴五联动镗铣加工中心为原型,分析机床的几何约束关系和运动关系,构建机床模型、控制模型与测量分析模型,建立了具备现实机床系统全部功能、特征和行为的几何仿真加工环境。实际应用表明：构建的仿真环境能真实反映机床的静态特征和动态特征,在该仿真环境中进行仿真测量分析,能有效保证产品加工质量和机床安全性。所提的几何仿真环境构建方法为构建其他类型多轴加工几何仿真环境提供技术支持和参考。     

基于有限元分析技术的VK50数控床身铣机床底座设计

介绍了基于有限元优化分析技术的VK50数控床身铣机床底座的开发设计过程,通过CAE技术对开发过程的支持,对机床底座结构进行了其动静态特性的计算机仿真及优化设计,实验表明改进后的机床底座具有良好的动静态特性,同时证明了CAE技术改造传统机床制造业的有效性及科学性.     

树脂混凝土填充结构的高速陶瓷铣磨机床减振性能研究

以高速陶瓷铣磨机床的横梁与立柱为研究对象,设计了环氧树脂混凝土填充结构,通过ANSYS Workbench有限元分析软件对原型不填充机身和填充结构机身的动、静态性能进行对比与分析,初步确认填充机身可提高陶瓷加工机床的动、静态性能。通过对填充环氧树脂混凝土机床的谐响应实验,验证了理论分析的正确性。结果表明:填充方法可运用于机床减振,提高机床动、静态性能;填充结构在减振抗振方面具有一定的优越性。     

XK2425/5L五轴龙门铣床主体结构有限元分析

为提高五轴龙门铣床的整机结构性能指标,提出了机床关键零部件与整机并行优化设计的思想。运用CAE工程分析软件,建立了五轴龙门铣床关键零部件及整机的有限元模型,并对其主体结构进行了重力、切削力载荷下的静刚度分析以及关键零部件和整机的动态刚度仿真分析,找出了结构中的薄弱环节,并在此基础上对机床中关键零部件的结构参数提出了改进方案。分析结果表明,改进后的结构方案在整机自重降低632Kg的情况下,静刚度由50.2N/μm提高到68.4N/μm,一阶固有频率由30Hz提高到42Hz,整机性能指标得到显著提高。