車(chē)銑加工中心整機(jī)的動(dòng)態(tài)特性仿真分析
通過(guò)對(duì)車(chē)銑加工中心的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行理論分析,，可以?xún)?yōu)化機(jī)床 結(jié)構(gòu)。由于該機(jī)床不確定的因素很多,，很難建立其準(zhǔn)確的動(dòng)力學(xué)模型,。 把理論分析和仿真研究緊密地結(jié)合起來(lái),，是機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化和動(dòng)態(tài)特性 測(cè)試的一種有效途徑,，采用虛擬樣機(jī)技術(shù)的ADAMS軟件可以有效解 決上述問(wèn)題。在設(shè)計(jì)階段,，利用虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行仿真,，可以對(duì)機(jī)床的 動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行預(yù)評(píng)估，以便對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析,，找出薄弱環(huán)節(jié),，進(jìn)行修正 和優(yōu)化，提出改進(jìn)的建議,，完善樣機(jī),。這種仿真技術(shù)一般都是從多體動(dòng) 力學(xué)分析出發(fā)，利用計(jì)算機(jī)建模與仿真和運(yùn)算得出結(jié)果,，其模型的建立 和改進(jìn)往往還需要根據(jù)對(duì)機(jī)床實(shí)測(cè)的結(jié)果來(lái)修正,，以確保該模型符合 實(shí)際。3.3.1振動(dòng)系統(tǒng)模型的建立 ADAMS/Vibration振動(dòng)激勵(lì)所用的方式有：快速正弦掃描（Swept sine);用戶自定義函數(shù)（User - defined function);不平衡質(zhì)量（Rotating mass);功率譜激勵(lì)(Power spectral density),。本節(jié)采用快速正弦掃描方 式,，該方式是定義一個(gè)以頻率為變量、幅值為常數(shù)的正弦函數(shù)力作用到 振動(dòng)模型的激勵(lì)方式,。仿真的振動(dòng)系統(tǒng)的模型如圖3.7所示,，圖中顯 示了激振器、輸入通道、輸出通道,、機(jī)床振動(dòng)模型,。這四部分組成了激 振測(cè)試的仿真系統(tǒng)。表3.1中給出在振動(dòng)系統(tǒng)模塊中各部分的作 用,。振動(dòng)測(cè)試仿真的機(jī)械系統(tǒng)是在ADAMS/View中所建立的車(chē)銑加 工中心的多柔體系統(tǒng)模型,，而其他三個(gè)部分的建立需要ADAMS/Vi- bration模塊來(lái)完成。建立輸人通道,，首先需要確定激振點(diǎn),，對(duì)于這里 所研究的系統(tǒng)，選取刀尖點(diǎn)作為系統(tǒng)的激振點(diǎn),。然后確定激振器的 類(lèi)型和激振力大小及方向,，建立輸出通道，確定輸出點(diǎn),，可以是多個(gè) 輸出點(diǎn),。 輸出的信號(hào)有位移、速度,、力等,，這里選取位移為輸出信號(hào)。在 ADAMS中振動(dòng)模型研究的是線性系統(tǒng),，而實(shí)際系統(tǒng)是非線性的,，建立 振動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，需要確定工作點(diǎn),，在這個(gè)工作點(diǎn)上對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行線性 化,，該振動(dòng)系統(tǒng)提供了三種可以選擇的工作點(diǎn)，第一種是裝配位置點(diǎn),， 第二種是靜態(tài)平衡點(diǎn),，第三種是通過(guò)編程使機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)到某個(gè)工作 位置時(shí)的工作點(diǎn)。振動(dòng)系統(tǒng)可以是多輸入多輸出的系統(tǒng),，可以選擇自 己需要研究的輸入和輸出,。建立振動(dòng)系統(tǒng)可以確定需要研究的頻率范 圍，輸出通道輸出的頻韋在這個(gè)范圍內(nèi),。車(chē)銑加工中心在切削過(guò)程中 的振源對(duì)該機(jī)床的精度影響******,，但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，不能利用力 錘直接錘擊刀尖點(diǎn),，因此把刀柄和主軸前端作為輸人點(diǎn),；選擇靜平衡點(diǎn) 為工作點(diǎn)；采用快速正弦掃頻法,。因車(chē)銑加工中心在切削時(shí),，在刀柄和 主軸相反位置作為響應(yīng)的輸出點(diǎn),，機(jī)床的精度主要是其運(yùn)動(dòng)位置精度，故選擇輸出通道的類(lèi)型為位移類(lèi)型[47],。3.3.2仿真結(jié)果分析 以車(chē)削主軸和銑刀主軸固有頻率及其激振動(dòng)柔度作為加工中心的動(dòng)態(tài)性能影響的指標(biāo),。在工件和車(chē)削主軸前端或刀柄和銑刀主軸前端施加大約100N激振力，主軸振動(dòng)對(duì)工件影響******,，因此以工件和車(chē)削 主軸前端為激振點(diǎn),，在相同位置作為拾振點(diǎn)；銑刀主軸振動(dòng)對(duì)刀尖的影 響******,，所以在刀柄和銑刀主軸前端為激振點(diǎn)和拾振點(diǎn),。一般低頻的 振動(dòng)對(duì)機(jī)床的精度影響特別大，所以選擇〇.〇1?800Hz這個(gè)頻率范圍 來(lái)研究,。在施加激振力后,，在后處理可以獲得出機(jī)床各點(diǎn)的頻響應(yīng)曲線圖。圖3. 8為工件頻響應(yīng)圖,，其主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為柔性體,，對(duì)其進(jìn)行激 振，圖中為機(jī)床工件和車(chē)削主軸的各個(gè)方向的位移響應(yīng),。機(jī)床振動(dòng)系 統(tǒng)受到激振后,，在ADAMS后處理模塊ADAMS/Postpmcessor?中得到 0.01?800Hz頻率內(nèi)的頻響應(yīng)曲線。機(jī)床工件的X方向上的******響應(yīng) 在頻率255 H z處,，位移響應(yīng)為0. 015 m m; y方向的位移******響應(yīng)為 0. 0027mm,，義方向的位移******響應(yīng)為0. 008mm，空間方向的位移****** 響應(yīng)為〇. 0033mm,。由于所得每階模態(tài)比較遠(yuǎn),，之間影響不大,，可以利 用單自由度系統(tǒng)對(duì)剛度和阻尼比進(jìn)行表示,。 圖3. 9為機(jī)床主軸前端頻響應(yīng)圖，圖中******響應(yīng)在頻率255Hz處,， X方向上位移響應(yīng)為〇? 0055mm J方向的位移******響應(yīng)為0. 0024mm; Z方向的位移******響應(yīng)為〇.〇〇65mm;空間方向的位移******響應(yīng)為 0. 0028mm,。在實(shí)際工程上很難獲得剛度和阻尼比，但通過(guò)上述仿真結(jié) 果可以預(yù)測(cè),。通過(guò)圖3. 8和圖3.9獲得X方向上的響應(yīng)值和固有頻 率,，見(jiàn)表3.2所列。 在X方向工件與機(jī)床主軸前端的幅值和固有頻率可以看出,，他們 固有頻率相同,，但機(jī)床主軸前端的******響應(yīng)比工件的******響應(yīng)要小，由 于離振源較遠(yuǎn),，動(dòng)柔度較小,。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考,，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！