CKS6125数控机床主轴动态特性研究.pdfVIP

! #$%’$() (* +!,- +!.- +!// #$% #% #’’ 应用 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !#$%’ 数控机床主轴动态特性研究 沈阳第一机床厂! （辽宁! # $% ）! 卢金丽! 刘守胜! 白! 平 ! ! 主轴部件是机床实现旋转运动的执行部件，主轴精 表%* !#$%’ 轴承型号 度的好坏直接影响机床的加工精度。本文采用有限元分 支承位置 前支承 后支承 析方法，运用#9:;: 软件，对 :-(6+ 主轴进行了较 轴承名称 双列圆柱滚子轴承角接触球轴承双列圆柱滚子轴承 精确的建模仿真，并在此基础上，主要分析了主轴跨 轴承型号 998766= )766#$? 998767= 距、轴承刚度、前端集中质量变化对主轴动态特性的影 ) !#$%’ 主轴的有限元模态分析 响。 为了更真实、准确、有效地对主轴单元进行仿真分 %) 主轴支承结构型式 析，采用有限元进行三维建模。假设每个轴承均由@ 个 为了利用有限元方法分析 :-(6+ 主轴的动态特 均布的弹簧组成，为了限制主轴的轴向移动，在与弹簧 性，首先分析主轴支承结构型式，如图( 所示。 相联接的@ 个主轴节点加上轴向约束，在弹簧的另外一 端为完全固接。 ( ）单元类型的选择与网格划分! 本模型选用 （ :ABC$@+ 三维实体结构单元对主轴主体进行网格划分， 每个均布的弹簧都用一个弹簧—阻尼单元A?C9(@ 来 图(! :-(6+ 主轴支承结构型式 模拟。 前支承采用了双列圆柱滚子轴承和一对背对背组配 选定单元后，对模型进行网格划分并加载，得到如 的角接触球轴承，后支承采用了双列圆柱滚子轴承。轴 图6 所示有限元网格模型。该模型共有-6 67+ 个单元、 承型号见表(。 (@ 6=D个节点。 不是靠模真正工作曲线的基圆半径，而是理论轮廓曲线 基圆半径。当理论轮廓曲线绘制完毕后，将其用创建边 界命令转换成边界曲线，最后将该边界曲线用偏移命令 向内偏移，距离为滚子半径 ()* +,, ，即得到靠模的实 际轮廓曲线，结果如图-. 中内侧的曲线。 图6! 主轴模态分析三维有限元模型 () 结语 （6 ）模态分析! 采用:3EFGH.1 模态提取法，经#9I 将靠模理论廓曲线方程式输入 /0.12 中计算出靠模 :;: 运行计算后，得到如图8 J 图- 所示的前四阶振型图。 轮廓曲线各点坐标，其用在#345#$ 中，可以绘制出精 由各图可得到主轴各阶固有频率和振型，如表6 所示。 度较高的靠模轮廓曲线。既解决了作图法绘制轮廓曲线 表* 主轴各阶固有频率和振型 误差较大的问题，又极大地提高了轮廓曲线的设计精度