MKQ8312凸輪軸磨床磨頭系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著機(jī)床日益向高速度、高精密和自動(dòng)化方向發(fā)展,機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性對(duì)其加工質(zhì)量和效率的影響越來(lái)越顯著。采用傳統(tǒng)的類比、靜態(tài)和經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)已難以滿足機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的要求,必須采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法。而現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)特性分析在對(duì)機(jī)床結(jié)合部參數(shù)識(shí)別多依賴試驗(yàn)測(cè)得,雖然試驗(yàn)識(shí)別精度高但成本高且對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)施困難；針對(duì)精密磨床而言,不僅各部件結(jié)合面對(duì)整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能有重要影響,而且磨頭系統(tǒng)的滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)合面軸向剛度也會(huì)直接影響砂輪進(jìn)給精度,但現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)其研究尚不充

2、分。本文在汲取前人研究成果上,結(jié)合某企業(yè)項(xiàng)目“MKQ8312凸輪軸磨床磨頭系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析及優(yōu)化改進(jìn)”,進(jìn)行了系統(tǒng)專門的研究。
　　 本文首先應(yīng)用有限元法對(duì)磨頭系統(tǒng)支撐零部件進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模分析和結(jié)構(gòu)改進(jìn)。研究結(jié)果表明,在不改變部件外形尺寸的前提下可通過(guò)優(yōu)化其內(nèi)部結(jié)構(gòu)(主要是筋板結(jié)構(gòu)和參數(shù))的方法來(lái)提高部件的動(dòng)態(tài)特性。其次本文專門研究了各部件結(jié)合面動(dòng)態(tài)參數(shù)的理論計(jì)算方法。應(yīng)用面積分法計(jì)算了床身與墊板,墊板與底座,以及底座與磨頭箱

3、之間結(jié)合面的剛度和阻尼；根據(jù)赫茲接觸理論建立了磨頭滾珠絲杠副進(jìn)給系統(tǒng)軸向剛度的計(jì)算模型,并利用Matlab編制了相應(yīng)的源程序,為后續(xù)研究整機(jī)動(dòng)態(tài)特性提供了依據(jù)。然后本文在分析部件特性及計(jì)算結(jié)合面參數(shù)特性基礎(chǔ)上進(jìn)行了整機(jī)動(dòng)態(tài)特性研究。建立了磨頭系統(tǒng)剛性連接的整機(jī)CAE模型、考慮各種常規(guī)結(jié)合面的整機(jī)CAE模型和考慮各種常規(guī)結(jié)合面及滾珠絲杠副進(jìn)給系統(tǒng)軸向剛度的整機(jī)CAE模型。通過(guò)三種模型動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn),相對(duì)于前兩種模型,后一種模型更符

4、合實(shí)際。最后本文采用力錘激振法對(duì)磨頭系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)測(cè)信號(hào)的頻譜分析得出了磨床的前幾階固有頻率,并與仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值吻合較好,從而驗(yàn)證了所建立的動(dòng)力學(xué)模型的正確性。在對(duì)比仿真和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,確定了磨頭系統(tǒng)振動(dòng)模態(tài)的薄弱環(huán)節(jié),磨床禁止加工頻率以及提高磨頭系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的改進(jìn)措施,指出可適當(dāng)提高進(jìn)給系統(tǒng)軸向剛度來(lái)優(yōu)化砂輪進(jìn)給方向的抗振能力,以及改進(jìn)與整機(jī)振動(dòng)特性相似的組件(如床身)結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)