应用有限元分析系统计算车床主轴的动态特性

机床动态特性是影响机床性能的重要因素,是在机床设计时必须要考虑的问题,模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性。建立主轴的三维有限元模型,利用大型有限元分析软件AN SY S,对主轴部件进行了模态分析,得出了主轴前五阶固有频率和振型。了解主轴部件的各阶振动模态的特点,对于我们研究主轴部件的动态特性是十分必要的,有利于机床主轴系统的整体设计及其制造。     

基于ANSYS的Y7125磨齿机主轴系统动态特性研究

借助有限元分析软件ANSYS, 对Y7125磨齿机主轴系统进行了动力学分析(包括模态分析和谐响应分析),研究了机床主轴部件的动态特性,获得了机床主轴组件的动态参数 ,为机床主轴组件设计和结构改进提供了重要依据.     

ANSYS在数控机床模态分析中的应用

建立了主轴的三维有限元模型,并利用大型有限元分析软件ANSYS,对主轴部件进行了模态分析,得出了主轴前五阶固有频率和振型,了解主轴部件的各阶振动模态的特点,对于研究主轴部件的动态特性是十分必要的,有利于机床主轴系统的整体设计及其制造。     

ANSYS在数控机床模态分析中的应用

建立了主轴的三维有限元模型，并利用大型有限元分析软件ANSYS，对主轴部件进行了模态分析，得出了主轴前五阶固有频率和振型，了解主轴部件的各阶振动模态的特点，对于研究主轴部件的动态特性是十分必要的，有利于机床主轴系统的整体设计及其制造。     

基于ANSYS的CKS6125数控机床主轴的模态分析

建立CKS6125机床主轴的三维实体模型,基于ANSYS有限元分析,对CKS6125机床主轴进行了模态分析,得出了CKS6125机床主轴前五阶固有频率和振型。掌握CKS6125机床主轴各阶振动模态的特点,有利于CKS6125机床主轴结构的设计,对提高数控机床主轴的设计质量具有重要意义。     

多约束状态下重载机械式主轴有限元建模及模态分析

重载机械式主轴是重型数控(Computer numerical control,CNC)机床摆角铣头的关键功能部件,具有大功率、大扭矩特点,用于加工大型复杂曲面零件。其有限元建模及模态分析的准确性是主轴进一步动力学分析的基础。基于Timoshenko梁理论建立重载机械式主轴的运动方程,采用有限元法得到主轴的矩阵形式的动力学方程;在有限元软件中分别以实体单元和梁单元对主轴进行有限元建模,对轴承以Combin14弹簧单元建模,并以自由模态和实际工况约束条件下进行重载机械式主轴的模态分析;根据轴承型号计算轴承的径向刚度,作为重载主轴模态分析中弹簧单元的刚度参数;进行主轴锤击模态试验,验证重载机械式主轴多约束状态下模态分析建模及仿真结果的正确性。研究表明,把主轴考虑为Timoshenko梁单元和Beam188梁单元进行主轴有限元建模和模态分析时,结果更为准确,弹簧约束梁方式更符合实际情况。研究结果为重载机械主轴系统的进一步优化设计和精度控制提供依据。     

基于ANSYS的管子车床主轴动力学分析

借助有限元分析软件ANSYS,对一种具有径向进给功能的管子车床主轴系统进行三维建模,然后选择六面体单元Solid95进行网格划分和模态求解,计算出主轴系统的前五阶固有频率及其振型,验证了主轴系统的固有频率远高于发生共振的临界频率。通过加减谐载荷,在模态分析的基础上进行谐响应分析,计算出主轴系统在激振力作用下的响应位移与响应应力,得到系统的动力响应与系统振动频率的曲线,即幅频曲线,验证了该主轴结构能经受住不同频率的各种正弦载荷。经过以上动态特性的研究,获得了机床主轴组件的动态参数,为机床主轴组件设计和结构改进提供了重要依据。     

复杂机床切削工艺系统的分析方法研究

本文研究复杂机床切削工艺系统分析方法,提出了分析思路。基于此思路以某复杂机床主轴分析为工程案例进行了分析,建立了其有限元模型,并得到了其变形及应力分布,并对其进行了验证,然后,对其进行了模态分析,得到了前10阶模态。为复杂机床切削工艺系统分析提供了方法和依据。     

管体坡口专用加工机床主轴动态特性分析

主轴是决定机床加工质量的关键部件,研究主轴的动态特性可以明确机床的变形方式和抗振能力。以管体坡口专用加工机床的主轴为研究对象,利用有限元软件,建立主轴的有限元模型,并对其进行模态分析和谐响应分析,得出主轴的前5阶固有频率和振型,明确最大变形区域以及主轴在最大转速下工作时最大变形区域内一点的位移变形量。分析结果表明,当主轴在工作频率范围内工作时能避免产生共振,验证了主轴设计的合理性,为主轴的进一步优化改进奠定了基础。     

超高速磨削机床主轴系统模态分析

针对液体动静压轴承支撑的超高速磨削主轴系统工作的特殊性,在机床工作过程中,主轴高速旋转,动静压轴承的支撑刚度随转速动态变化.为了解主轴系统工作过程中的动态特性,应用Flunent软件求解液体动静压轴承的动态支撑刚 度,而后在此基础上利用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到了各阶固有频率和振型.通过设置不同转速下轴承的支撑刚度,获得主轴系统模态分析结果,并利用图解法求解出主轴系统的临界转速.分析结果表明主轴系统在高速旋转状态下,系统的结构刚度会发生变化,使主轴系统的固有频率改变,并且随着转速提高差异越显著.通过振动试验测试验证仿真分析的可靠性,经分析可知,试验与仿真的误差主要来源于支撑模型的简化.     

Analysis of the machining stability of a milling machine considering the effect of machine frame structure and spindle bearings: experimental and finite element approaches

Chatter vibration has been a troublesome problem for a machine tool toward the high precision and high-speed machining. Essentially, the machining performance is determined by the dynamic characteristics of the machine tool structure and dynamics of cutting process of spindle tool. Prediction of the dynamic behavior at spindle tool tip is therefore of importance for assessing the machining stability of a machine tool at design stage. This study was aimed to evaluate the machining stability of a vertical milling system under the interactive influence of the spindle unit and the machine frame structure. To this end, a realistic finite element model of a vertical milling tool was generated by incorporating the spindle-bearing model into the head stock mounted on machine frame. The influences of the dynamics of spindle-bearing system and the machine frame structure were investigated respectively. Current results show that the machine tool spindle system demonstrates different dynamic behaviors at different frequency ranges, which are also characterized as structural modes and spindle modes, respectively. In particular, the maximum compliance of spindle tool tip was found to occur at the bending vibrations of spindle shaft and vary with the preload amount of spindle bearing. The machining stabilities were predicted to different extent, depending on the exciting modes which could be related to the influences of machine frame and spindle unit.     

高速加工机床主轴支承系统的研究

介绍高速加工机床用电主轴的特性及应用现状,分析加工机床电主轴系统的理想结构、陶瓷球轴承、电磁浮轴承、液体动静压轴承的特性及其在高速主轴单元中的应用,并以高速数控随动曲轴磨床的主轴支承系统设计为例,说明如何选用设计合适的高速加工机床主轴支承系统。     

基于TRIZ理论的数控镗铣床主轴松拉刀系统分析与优化

为了降低松拉刀力对数控机床主轴系统的影响,提高主轴使用寿命,对数控镗铣床主轴松拉刀系统进行分析与优化。首先,针对数控镗铣床主轴松拉刀机构进行了分析设计,并建立了三维模型;其次,研究了主轴在松刀和拉刀两种状态的受力情况,得到了对主轴轴承寿命影响较大的为松刀力。最后,采用TRIZ理论对主轴松拉刀系统进行优化。研究结果表明,该优化在不降低松拉刀力的前提下确实降低了松拉刀力对主轴系统的影响。     

基于ANSYS的成形磨齿机主轴振动特性研究

主轴是磨齿机的重要组成部分,主轴的振动特性对齿轮的磨削精度与生产效率有着很大的影响。以磨齿机的主轴系统为研究对象,建立有限元模型,并通过有限元软件 ANSYS对其进行模态分析,得出了主轴系统的固有频率和最大偏振量。分析了不同跨距和不同主轴材料弹性模量等条件下主轴的动态特性,通过对数据进行比较分析,总结出其内在规律,为降低主轴振动、提高齿轮磨削精度提供有意义的参考。     

车磨复合机床主轴系统的温度场建模与仿真

影响现代高速机床加工精度的主要因素是热误差。机床主轴系统的热特性直接影响到机床的精度进而影响零部件精度,因此有必要对主轴系统进行热分析,了解其热特性,以便进一步分析和改进。车磨复合机床主轴回转系统结构设计及性能要求很高,应具有足够的强度、刚度、抗振性、韧性和抗疲劳性能。分析主轴热源,计算发热量,确定边界条件,利用有限元软件ANSYS建立了主轴系统的温度场模型并进行了数字模拟仿真,为类似主轴系统的热应力及热变形设计提供了参考。     

水下管道开孔机的设计

研制了水下管道开孔机,介绍了开孔机的组成、主要参数、传动原理和技术方案特点。水下管道开孔机以液压系统为动力,采用传动箱下置、进给系统中设置安全离合器、主轴带有快进和快退功能、差速器检测主轴的进给运动、刻度盘指示和设定开孔深度等设计方案,满足了水下管道开孔作业的要求。通过水下开孔试验,开孔机工作正常,达到了设计的要求。     

基于ADAMS的机床高速主轴虚拟设计系统研究

针对高速主轴在数控机床中的推广应用问题,以加工中心高速主轴系统结构设计和性能分析为重点,应用虚拟设计原理、有限元分析和优化设计技术,对加工中心高速主轴系统在ADAMS环境下进行了动态仿真研究,开发了专用于机床主轴系统设计分析软件系统,给出了部分运行实例。该系统能提高产品的设计质量和设计效率。     

基于Lempel-Ziv指标的主轴系统退化

为了检测机床主轴系统在使用过程中状态的变化,提出了一种基于复杂度指标的劣化分析方法。以某磨床空转运行时工件主轴系统产生的振动信号为分析对象,采用复杂度指标对磨床在数月使用过程中工件主轴的状态进行判断。分析结果表明,随着使用时间的增加,工件主轴系统产生的振动信号的复杂度增加。为了验证复杂度指标在劣化分析中的有效性,采用复杂度指标对美国凯斯西储大学公布的劣化轴承数据进行分析,结果表明,该方法在劣化分析中是可行的。     

某珩磨机床主轴液压控制系统的仿真分析

珩磨机床在缸体精加工中有着广泛的应用,其中主轴液压系统为珩磨头提供进给运动。在分析某珩磨机床主轴液压系统工作原理的基础上,基于AMESim和Simulink联合仿真模型,对其工作过程中的负载适应特性和主轴换向精度进行了研究,结果表明,该液压系统具有良好的平稳换向精度和负载自适应特性,为珩磨机床主轴系统设计制造提供一种有效的思路和方法,具有一定的工程应用价值。     

Simulation of dynamic properties of a spindle and tool system coupled with a machine tool frame

The cutting performance relates to the dynamic properties of the whole system of the tool, spindle, and machine tool frame. The impact of the machine frame properties on the dynamic properties at the tool end point is studied both experimentally and using a coupled simulation model. Coupled model of the whole mechanical system is created as a system joining the spindle detailed model and machine frame FE model. Shift in the spindle and tool system dynamic properties, related to the machine frame properties, is proved using the coupled model. Experimental verification of the FRF evaluated at the tool is extended also by cutting tests. Good match of the simulated dynamic properties of the whole system with the real behavior is found.