橫梁進(jìn)給系統(tǒng)靜力學(xué)與動力學(xué)分析
橫梁進(jìn)給系統(tǒng)靜力學(xué)分析 靜力學(xué)分析主要是分析由固定載荷引起的系統(tǒng)或部件的位移、應(yīng)力、應(yīng)變和力。進(jìn)行靜力學(xué)分析的關(guān)鍵是給系統(tǒng)施加約束和工作載荷。 該橫梁進(jìn)給系統(tǒng)使用螺栓將導(dǎo)軌、軸承座、電動機(jī)座栓接于墻體上，因此其約束是:固定墻體和導(dǎo)軌、軸承座、電動機(jī)座之間的螺栓，即在墻體螺栓的位置建立節(jié)點(diǎn)(該節(jié)點(diǎn)已經(jīng)與導(dǎo)軌、軸承座、電動機(jī)座上螺栓位置上的節(jié)點(diǎn)連接，建立了彈簧阻尼單元)，約束該節(jié)點(diǎn)X,Y、Z這3個方向的自由度即可。施加工作載荷:將3個方向的工作載荷直接施加于MASS21主節(jié)點(diǎn)上。 在主節(jié)點(diǎn)X、Y、Z三個方向同時施加2 000 N的力，計算得******變形量為25.5 μm，對干精加工來說，變形量偏大，******變形發(fā)生在十字滑座中部安裝滑枕導(dǎo)軌的部位，因此該部位變形直接影響到該加工中心的加工精度，可對十字滑座筋板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)該部位抗變形的能力，以提高加工精度。橫梁進(jìn)給系統(tǒng)動力學(xué)分析 采用Block Lanczos法對橫梁進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)仿真分析，提取前20階模態(tài)頻率和模態(tài)振型。由于篇幅關(guān)系，文章只在表2中列出了前五階模態(tài)頻率。 表2中2、3兩階模態(tài)頻率相差只有0.06Hz的原因是:在軸承座與絲杠之間建立的四對彈簧阻尼單元被分成了兩組，兩組彈簧方向不同，但是剛度值相同，使得2、3兩階模態(tài)振型對稱，頻率接近。 在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，采用模態(tài)疊加法對該橫梁進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行諧響應(yīng)分析。在主節(jié)點(diǎn)豎直方向施加1 000 N的簡諧力，在變形較大的地方選擇兩個代表性的點(diǎn)提取該橫梁進(jìn)給系統(tǒng)的幅頻曲線。 如圖3所示，X、Y、Z,三向中，X、Y向振幅較大，******振幅分別為5.2mm,4.1mm, Z向振幅為23μm。 說明該系統(tǒng)的X、Y向比Z向薄弱，優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)更注重X、Y向的優(yōu)化。X、Y向******振幅所對應(yīng)的頻率都在50 Hz附近，對應(yīng)于模態(tài)第4階頻率。在實(shí)際切削過程中應(yīng)盡量避免這些頻率的動載荷，以免引起機(jī)床較大的振動，影響加工質(zhì)量。