加工中心的動(dòng)態(tài)性能及其優(yōu)化
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：海天精工 備注：為保證文章的完整度,，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示,，如未有顯示請(qǐng)刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試,，手機(jī)瀏覽可能無法正常使用,！關(guān)于加工中心動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，始于20世紀(jì)60年代,。半個(gè)多世紀(jì)以來,，以TOBIAS等人為先驅(qū)的國內(nèi)外學(xué)者為此做了大量的基礎(chǔ)性研究，提出了具有實(shí)用價(jià)值的理論和方法,，研發(fā)了切實(shí)有效的測(cè)試手段以及數(shù)據(jù)處理和分析軟件不僅使機(jī)床動(dòng)態(tài)性能研究達(dá)到了很高的學(xué)術(shù)水平,，同時(shí)進(jìn)行的大量工程應(yīng)用研究,，在高端精工加工中心的研發(fā)中,，起到了很明顯的作用，成為加工中心新產(chǎn)品開發(fā)不可或缺的重要手段'在加工中心動(dòng)態(tài)性能的長期研究中,，形成了相互聯(lián)系,、不可或缺、互為支撐的3個(gè)方面：自激振動(dòng)研究,、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性研究和動(dòng)態(tài)性能測(cè)試研究,。核心問題是加工中心結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，它涉及加工中心的結(jié)構(gòu)形態(tài),、材料,、性能、加工質(zhì)量,、接合面狀態(tài),、裝配過程的合理性等方面,甚至結(jié)合面緊固件的應(yīng)用都會(huì)對(duì)整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生影響。由此可知,，加工中心結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性是一個(gè)綜合性的問題,，不同形式或不同規(guī)格的加工中心有不同的動(dòng)態(tài)性能，即使同_規(guī)格的加工中心其動(dòng)態(tài)特性也會(huì)有所差異,。加工中心動(dòng)態(tài)性能研究的目的在于對(duì)加工中心動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行優(yōu)化,。因此，研究的過程一般是實(shí)物建模一測(cè)試驗(yàn)證一模型優(yōu)化一實(shí)物驗(yàn)證等階段的反復(fù)擬合過程,，應(yīng)貫穿于加工中心設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段,而不單是加工中心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后的最后驗(yàn)證,。加工中心的動(dòng)態(tài)性能始于對(duì)加工中心振動(dòng)的研究,，但隨著技術(shù)的發(fā)展和研究的深入,，已經(jīng)不能將加工中心動(dòng)態(tài)特性僅僅看作單純的機(jī)械振動(dòng)問題,而應(yīng)與精工機(jī)床的實(shí)際運(yùn)作狀態(tài)密切聯(lián)系起來。現(xiàn)代精工加工中心是機(jī)電一體化設(shè)備,包括精工系統(tǒng),、伺服驅(qū)動(dòng),、加工中心結(jié)構(gòu),、加工過程以及位置和工況反饋，如圖1所示,。機(jī)床整機(jī)的動(dòng)態(tài)性能是各子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的綜合,，也就是說,加工中心動(dòng)態(tài)性能是各子系統(tǒng)對(duì)加工過程動(dòng)態(tài)力（包括切削力和慣性力）的綜合響應(yīng)，不能僅考慮加工中心機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),，還要考慮控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),。多年來，各國學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對(duì)加工中心動(dòng)態(tài)性能分析和檢測(cè)方法的研究因目的不同而各有側(cè)重,。盡管對(duì)加工過程振動(dòng)的基本問題已經(jīng)有比較全面的認(rèn)識(shí),，但還沒有形成加工中心動(dòng)態(tài)性能的公認(rèn)定義以及有關(guān)加工中心動(dòng)態(tài)性能的驗(yàn)收條件和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。為此,，本文對(duì)加工中心動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)若干基本概念表述如下：i加工中心動(dòng)態(tài)性能是指加工中心整體結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)力作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,，包括模態(tài)、阻尼,、諧響應(yīng),、動(dòng)剛度/柔度等。方加工中心動(dòng)態(tài)精度是指加工中心在動(dòng)態(tài)力作用下振動(dòng)導(dǎo)致的加工精度降低,，即加工中心實(shí)際加工時(shí)相對(duì)靜態(tài)測(cè)試時(shí)的精度保持能力,。3)加工中心動(dòng)態(tài)效率是指加工中心在動(dòng)態(tài)力作用下不出現(xiàn)振動(dòng)的******金屬切除率，即能夠穩(wěn)定可靠地進(jìn)行切削過程的加工效率,。4加工中心動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化是指對(duì)加工中心動(dòng)態(tài)性能的改善,、加工中心動(dòng)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)效率的提高所采取的措施和方法„在加工中心設(shè)計(jì)中，無論是靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì),，盡管在方法上有所不同,，但都需要關(guān)心所設(shè)計(jì)的加工中心的用途、加工批量,、刀具類型,、控制方式和使用環(huán)境等諸多問題。因此對(duì)這些問題關(guān)注的目的和具體內(nèi)容是不一樣的[3],，見表1,。 表1設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)在加工中心靜動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)中的體現(xiàn) 原始參數(shù) 加工中心的靜態(tài)設(shè)計(jì) 加工中心的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 工件型譜和尺寸范圍 •總體結(jié)構(gòu)配置形式•結(jié)構(gòu)件的尺寸•各向行程范圍 •預(yù)估主要部件的模態(tài)特征*預(yù)選可優(yōu)化的結(jié)構(gòu)件•建立初步模型 加工批景和毛坯形式 •測(cè)算主軸功率•估算構(gòu)件強(qiáng)度和剛度•選擇潤滑冷卻方式•切肩流向和排屑方式 •盡可能過濾掉影響加工中心穩(wěn)定性******的模態(tài)•預(yù)測(cè)調(diào)整頻率響應(yīng)曲線的方法和效果 刀具類型和換刀方式 •確定主軸及其軸承結(jié)構(gòu)•選定主軸轉(zhuǎn)速范圍•選擇刀庫類型和容量 •調(diào)整加工中心的頻率響應(yīng)特性•轉(zhuǎn)移可能出現(xiàn)的共振點(diǎn)•改變切削參數(shù)抑制顫振 加工中心的安裝和工作環(huán)境 •加工中心起吊、運(yùn)輸和安裝•隔振和安全防護(hù)措施•電源,、穩(wěn)壓和干擾屏蔽•環(huán)境溫度的穩(wěn)定和控制 •通過改變主要結(jié)構(gòu)件適應(yīng)或抑制外部影響•將外部環(huán)境與加工中心結(jié)構(gòu)統(tǒng)一建模,，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù) 控制方式和能源供應(yīng) •精工系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)•抗干擾設(shè)計(jì)和配置•節(jié)能和綠色環(huán)保 *提高驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)態(tài)性能•通過軟件改變頻率響應(yīng)•借助傳感器實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制 從表1可見，加工中心的動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)的思路,、目標(biāo),、方法和過程與實(shí)現(xiàn)加工中心用途和功能的靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大不同，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)更關(guān)注加工中心在加工過程中的表現(xiàn),，為此需要作進(jìn)_步探討,。1.2加工中心中的振動(dòng)在大多數(shù)情況下,，機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)是有害的,• 2 •尤其是在金屬切削加工中心中。為保證加工質(zhì)量,、提高切削效率,、減少刀具的磨損、降低噪聲,，都希望盡可能減小或消除振動(dòng),。在加工中心中的振動(dòng)形式有自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和自激振動(dòng),。1.2.1加工中心中的自由振動(dòng)自由振動(dòng)是在系統(tǒng)本身的內(nèi)力作用下發(fā)生的,，而不是受外力激勵(lì)作用產(chǎn)生的。當(dāng)系統(tǒng)的平衡遭到破壞,，依靠其本身的彈性恢復(fù)力來維持的振動(dòng),，即為自由振動(dòng)。振動(dòng)的頻率為系統(tǒng)的固有頻率,，與系統(tǒng)的剛度質(zhì)量比的平方根成正比,。當(dāng)系統(tǒng)存在阻尼時(shí)，振動(dòng)將逐漸衰減,，衰減的快慢與阻尼大小成正比,。在加工中心中，自由振動(dòng)的形態(tài)并不多見,。通常是由地基傳來的瞬時(shí)沖擊引起,或者是某一運(yùn)動(dòng)部件突然啟動(dòng),、停止或快速反向時(shí)，才可能產(chǎn)生自由振動(dòng),，并隨之迅速衰減,。因此，自由振動(dòng)只會(huì)短暫地影響加工中心的加工精度和表面質(zhì)量,。1.2.2加工中心中的受迫振動(dòng)在外力持續(xù)激勵(lì)作用下產(chǎn)生的振動(dòng)稱為受迫振動(dòng)或強(qiáng)迫振動(dòng),。若激勵(lì)力為任意頻率的簡諧力，則所產(chǎn)生的受迫振動(dòng)將以相同頻率振動(dòng),，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān),。振動(dòng)的能量來自激勵(lì)源，振幅不會(huì)衰減,。當(dāng)這個(gè)簡諧激勵(lì)力的頻率接近于加工中心結(jié)構(gòu)某個(gè)固有頻率時(shí),會(huì)產(chǎn)生共振,。在加工中心工作過程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生簡諧激勵(lì)力,。例如,，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，其不平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力將造成周期性變化的簡諧激勵(lì)力,形成強(qiáng)迫振動(dòng)。當(dāng)加工中心移動(dòng)機(jī)構(gòu)作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),，由于慣性力的周期性反復(fù)沖擊,也將成為具有一定頻率的周期性激勵(lì)力。盡管可以通過采取動(dòng)平衡,、阻尼緩沖等多種手段來消除或減輕受迫振動(dòng)的影響,，但是一旦與機(jī)床固有頻率接近而出現(xiàn)共振現(xiàn)象時(shí),對(duì)加工中心加工精度和表面質(zhì)量的影響就變得不可忽略。對(duì)精密加工中心而言,，這一點(diǎn)顯得尤為重要,。1.2.3加工中心中的自激振動(dòng)w自激振動(dòng)（或稱為顫振)發(fā)生在加工中心加工過程中，是加工中心和加工過程相互作用的結(jié)果,。通常是由于切削過程的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定,，或移動(dòng)部件在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定爬彳節(jié)，或伺服機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定等原因造成的,。其中對(duì)加工中心動(dòng)態(tài)性能影響最為顯著的是刀具和工件之間自發(fā)產(chǎn)生的顫振,，歷來是加工中心動(dòng)態(tài)性能研究的熱點(diǎn)。關(guān)于加工中心自激振動(dòng)形成機(jī)理的學(xué)說有很多,，主要有以下3種：D振型錫合,。切削時(shí)刀具因受到工件硬點(diǎn)沖擊 或切削深度突然變化產(chǎn)生受迫振蕩，加工中心-刀具系統(tǒng)的彈性在短時(shí)間內(nèi)維持振動(dòng),。若加工中心的進(jìn)給系統(tǒng)繼續(xù)前進(jìn),，其中一部分能量轉(zhuǎn)化為加工中心彈性系統(tǒng)維持振動(dòng)的能量。當(dāng)轉(zhuǎn)化的能量大于振動(dòng)消耗的能量時(shí),振動(dòng)加劇,，直至刀具損壞,加工過程無法進(jìn)行,。3再生效應(yīng)。刀具由于某種突發(fā)的阻力在工件表面上留下波紋,，當(dāng)?shù)毒叩诙吻羞^該表面時(shí),，因切削深度變化而導(dǎo)致切削力的變化,刀具在此處表面留下更深的波紋。反復(fù)作用的結(jié)果導(dǎo)致發(fā)生振幅急劇增大的自激振蕩,，使加工表面質(zhì)量急劇下降,甚至導(dǎo)致工件報(bào)廢,。3)切削力隨切屑滑移速度改變的特性。刀刃表面與切屑的摩檫系數(shù)是隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度而變化的,。由于切屑的伸長,、折斷、受阻等原因,，切肩在前刀面上的滑移速度產(chǎn)生周期性變動(dòng),，導(dǎo)致摩擦力振蕩,以致切削力周期性變化,引起切削過程振動(dòng)。1.2.4振動(dòng)與材料加工中心中的振動(dòng)不僅與結(jié)構(gòu)有關(guān),與所用的材料也有密切聯(lián)系,，如圖2所示,。從圖中可見，樹脂合成材料&卩復(fù)合樹脂、樹脂混凝土等)具有很高的阻尼系數(shù),，受到激勵(lì)后,振動(dòng)會(huì)在數(shù)毫秒內(nèi)迅速衰減,。碳鋼的阻尼系數(shù)較小，初始響應(yīng)幅值雖不大,但衰減很緩慢,。鑄鐵具有較好的阻尼性能,阻尼系數(shù)大約是鋼的2倍,，振動(dòng)的衰減時(shí)間約為樹脂合成材料的10倍。由于其工藝性能好,、價(jià)格低廉,，是加工中心結(jié)構(gòu)件最常用的材料。鋁合金的阻尼性能較差,不僅初始響應(yīng)幅值大,，而且衰減時(shí)間較長,，大約是樹脂合成材料的45倍。圖2不同材料對(duì)激勵(lì)的響應(yīng)工件材料對(duì)加工中心的振動(dòng)也有很大的影響,。例如,，鈦合金的強(qiáng)度高、切削力大,，但彈性模量低,、易變形，在加工過程中容易產(chǎn)生振動(dòng),。1.3單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)特性0單自由度振動(dòng)系統(tǒng)是加工中心動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ),。加工中心中許多機(jī)構(gòu)（如工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)皆可以簡化為單自由度系統(tǒng)。單自由度振動(dòng)系統(tǒng)將質(zhì)量,、阻尼,、剛度都看成集中于_點(diǎn)的理想元件。例如,，質(zhì)量m為剛度無限,，彈簧A則不考慮其質(zhì)量等。在許多情況下,，這種理想化使問題變得比較簡單,，且其解又有足夠的精度。單自由度振動(dòng)系統(tǒng)的簡圖和數(shù)學(xué)表達(dá)如圖3所示,。從圖中可見,，質(zhì)量m在靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力的作用下，產(chǎn)生位移:r,、速度i和加速度無,。彈簧A的恢復(fù)力方向與位移;的方向相反，大小與位移量成正比:阻尼力的大小與速度i成正比,，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反;慣性力則與質(zhì)量m和加速度無成正比,。據(jù)此即可建立系統(tǒng)的力平衡的微分方程,，即單自由度振動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)域表達(dá)式。隨后,對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換,，即可獲得其頻域表達(dá)式,，即系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。單自由度振動(dòng)系統(tǒng)的特性可以通過如圖4所示的幅頻,、相頻和幅相特性進(jìn)一步加以描述,。從圖中可見，幅頻特性是頻率響應(yīng)函數(shù)的圖形描述,。當(dāng)頻率>〇時(shí)，其幃值即為系統(tǒng)的靜柔度,，隨著頻率的增大而增大,，而在固有頻率附近達(dá)到******值。******動(dòng)柔度與系統(tǒng)阻尼c有關(guān),，當(dāng)阻尼增加時(shí),，振動(dòng)的幅值將減小,響應(yīng)頻率降低。因此在許多情況下,，增加阻尼是抑制振動(dòng)的有效方法,。幅相特性用以描述振動(dòng)的幅值和相位的關(guān)系。當(dāng)相位角為零時(shí),，幅相實(shí)部的坐標(biāo)值為系統(tǒng)的靜柔度,。頻率沿曲線的逆時(shí)針方向增加，系統(tǒng)柔度隨之增加,，其向量即為柔度的幅值變化,，夾角p是虛部與實(shí)部的反正切。當(dāng)達(dá)到固有頻率時(shí),，柔度幅值達(dá)到******,，近似等于的倒數(shù)„相頻特性描述相位角與頻率的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)時(shí),，相位角為0,。;而在固有頻率附近，相位角接近-90,。,此時(shí)系統(tǒng)的柔度******,。2建模、仿真和優(yōu)化2.1模型的類型和優(yōu)化目標(biāo)®加工中心動(dòng)態(tài)性能研究的終極目標(biāo)是極大地提高加工中心加工過程的動(dòng)態(tài)效率和動(dòng)態(tài)精度,。改善新研發(fā)加工中心或者現(xiàn)有加工中心的動(dòng)態(tài)性能,，都可以借助各種數(shù)學(xué)模型和仿真手段對(duì)加工中心的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行預(yù)估和評(píng)價(jià)，找到優(yōu)化加工中心動(dòng)態(tài)性能的方向和途徑,。建模,、仿真和優(yōu)化之間的相互關(guān)系如圖5所示。加工中心動(dòng)態(tài)性能分析的建模基礎(chǔ)是三維CAD實(shí)體模型,。將CAD模型進(jìn)行不同程度的簡化后,，可建立加工中心結(jié)構(gòu)或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析模型。一個(gè)真實(shí)描述而又相對(duì)簡單的模型能夠?yàn)閮?yōu)化設(shè)計(jì)提供巨大的幫助,。對(duì)仿真結(jié)果基本滿意的設(shè)計(jì)可以進(jìn)行樣機(jī)或部件試制,，然后對(duì)這些物理模型進(jìn)行性能測(cè)試、設(shè)計(jì)修改和進(jìn)一步優(yōu)化,。2.1.1集中參數(shù)模型三維CAD設(shè)計(jì)軟件可直接提供零部件的質(zhì)量或慣性矩大小和重心幾何位置,。最簡單的動(dòng)態(tài)性能分析模型就是將三維CAD實(shí)體模型中的加工中心零部件簡化為集中的質(zhì)量,然后將不同的集中質(zhì)量和慣性矩、接合面的彈簧一阻尼元件聯(lián)系起來,，構(gòu)成多自由度的集中參數(shù)模型,，如圖6所示。圖6集中參數(shù)模型集中參數(shù)模型的建模耗時(shí)短,，對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力要求不高,，易于建立和使用。但它是一種高度抽象和簡化的模型,，與加工中心的結(jié)構(gòu)和零部件沒有直接對(duì)應(yīng)的聯(lián)系,，只能用于粗略地估算系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。2.1.2有限元模型有限元分析（FE4是一種有效的結(jié)構(gòu)力學(xué)數(shù)值分析方法,。它在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域,包括加工中心結(jié)構(gòu)靜,、動(dòng)態(tài)特性分析中已經(jīng)普遍成功應(yīng)用。主流的三維 CAD 軟件,，如 Pro/E,、NX、CAXA,、SolidWorks 等都能與有限元分析軟件伽ANSYS,、MSC、SolidWorksSimulation等)無縫集成,，自動(dòng)或人工劃分有限元網(wǎng)格,，進(jìn)行加工中心結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變、靜動(dòng)態(tài)特性分析和仿真,。為了減少網(wǎng)格(有限單元和節(jié)點(diǎn))數(shù)量,，以縮短所需的計(jì)算時(shí)間,在模型轉(zhuǎn)換時(shí)必須去除三維CAD模型中的小孔、倒角和溝槽等對(duì)整體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能沒有明顯影響的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié),。對(duì)表面形狀變化不大的零件,如床身等則采用較大的網(wǎng)格,，如圖7所示。機(jī)床動(dòng)態(tài)性能有限元模型建立的難點(diǎn)在于邊界條件如結(jié)合面阻尼系數(shù)的確定,，往往需要通過實(shí)驗(yàn)方法求得,。2.1.3混合模型為了簡化邊界條件的確定,、縮短計(jì)算時(shí)間，往往采用有限元和集中參數(shù)相結(jié)合的混合模型,，混合模型的特點(diǎn)是將加工中心主要結(jié)構(gòu)件或部件用有限元法建模,，而將導(dǎo)軌、絲杠螺母等運(yùn)動(dòng)結(jié)合面和螺釘連接的固定結(jié)合面簡化為結(jié)構(gòu)件之間或若干結(jié)構(gòu)件集合體之間的耦合點(diǎn),，并用相應(yīng)的彈簧-阻尼單元加以連接,。_個(gè)有限元和集中參數(shù)混合模型的案例如圖8所示。從圖中可見,在建模過程中進(jìn)行了大量的簡化,。例如,，以Z軸方向移動(dòng)立柱為主的集合體1描述了兩種典型的耦合：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（ 滾珠絲杠-螺母和線性導(dǎo)軌，而實(shí)際上每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的結(jié)合面都同時(shí)存在這兩種耦合,。此外,僅用彈簧圖形代表彈簧-阻尼單元也是該案例的簡化特征之標(biāo)和優(yōu)化參數(shù)在加工中心設(shè)計(jì)的不同階段都需要進(jìn)行建模,、仿真和優(yōu)化,但每個(gè)階段的優(yōu)化具體目標(biāo)和優(yōu)化參數(shù)并不完全相同，見表2,。慣性矩,、驅(qū)動(dòng)和結(jié)合面的位置,、結(jié)合面的剛度系數(shù)等,。在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析階段,憂化參數(shù)主要是材料性能（比重、密度和彈性模數(shù)等）,、質(zhì)量和剛度分布,、結(jié)構(gòu)件拓?fù)鋬?yōu)化、結(jié)合面阻尼系數(shù)等,。在模型驗(yàn)證階段是導(dǎo)軌剛度系數(shù)和阻尼系數(shù),、軸承剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)等。2.2模態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化模態(tài)分析是加工中心動(dòng)態(tài)性能分析的主要方法和內(nèi)容,。模態(tài)振型揭示了加工中心主要結(jié)構(gòu)在不同頻率下的動(dòng)位移®戒方向和大小,描繪了加工中心動(dòng)柔度的頻率響應(yīng)特性?，F(xiàn)以江蘇多棱精工加工中心公司的高架橋式5坐標(biāo)龍門加工中心為例，闡明加工中心模態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要內(nèi)容和過程[7_8],。2.2.1有限元模型建模前需進(jìn)行前處理,，即對(duì)整機(jī)CAD模型進(jìn)行適當(dāng)簡化，刪除小孔,、倒角,、倒圓等小特征，并對(duì)小曲率,、小錐度進(jìn)行直線化和平面化,，簡化后將整機(jī)CAD模型通過接口文件轉(zhuǎn)換到有限元分析軟件中。借助ANSYS軟件的實(shí)體單元模塊對(duì)CAD模型進(jìn)行網(wǎng)格自動(dòng)劃分,，并定義_個(gè)質(zhì)量單元以模擬電主軸及其擺叉結(jié)構(gòu)對(duì)整機(jī)的影響,。結(jié)合面參數(shù)是影響加工中心整機(jī)動(dòng)態(tài)性能的關(guān)鍵,。針對(duì)導(dǎo)軌結(jié)合面進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試來獲得其特征參數(shù)，以此參數(shù)來定義彈簧阻尼單元,。根據(jù)實(shí)際邊界條件,，對(duì)加工中心底部進(jìn)行約束處理。為了得到精確而又計(jì)算方便的有限元模型,，在建模時(shí)對(duì)某些重要區(qū)域的網(wǎng)格進(jìn)行局部細(xì)化,，以提高網(wǎng)格劃分的質(zhì)量。最終得到有133 000個(gè)實(shí)體單元,、1個(gè)質(zhì)量單元和62個(gè)彈簧-阻尼單元的整機(jī)有限元模型,，如圖9(a)所示。海天精工是一家集銷售,、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司,。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心,、龍門加工中心,、雕銑機(jī)、石墨機(jī),、五軸加工中心,、立式加工中心、臥式加工中心等,。我們機(jī)床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省寧波市,，目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%,。我們盡心,、盡力、盡意的服務(wù),！聲明：本站文章均來自網(wǎng)絡(luò),，所有內(nèi)容不代表本站觀點(diǎn)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任,！