数控管螺纹车床主轴单元动态特性分析.pdfVIP

第5期 (总第 129期) 机 械 管 理 开 发 2012年 l0月 No_5(SUM No．129) MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVEL0PMENT 0ct．2012 数控管螺纹车床主轴单元动态特性分析 杨 威 ，张 伟 ，李运生 (1．安阳工学院；2．安阳鑫盛机床股份有限公司，河南 安阳 455000) 摘 要：建立了数控管螺纹车床主轴单元的三维模型，应用有限元法对其进行静态及动态特性分析。获得了主轴 单元的模态和谐响应特性，分析了主轴的固有频率，分析结果为主轴的优化和结构改进提供了参考依据。 关键词：数控管螺纹车床；主轴单元；动态特性分析 中图分类号 ：TG502．14 文献标识码：A 文章编号：1003—773X(2012)05—0014—02 0 引 言 表1 主轴单元前十阶固有频率 数控管螺纹车床是为油田管螺纹的车削而开发设 l r数 l一阶 l二阶 l 三阶 J- 四阶 l 五阶 I 计的，适合于各类管螺纹的车削。其主轴的输出特性 l固有频率H／zl108．02I108．54l116．33 l188．19 l204．92I 好坏直接影响机床能否高效高精度地工作，因此，进行 将主轴的固有频率化为临界转速，如表2所示。 主轴单元的动态特性分析与研究是非常必要的。通过 表2 固有频率和临界转速 对主轴的模态分析研究其结构的合理性及对机床加工 ll 塑皇些 I ： l !!：竺 I 精度的影响，并对相关主要部件进行优化设计，使其满 堕墨茎堕! l 兰! l ：兰 I 足机床对加工质量和精度的要求”’21。 主轴最高转速为320r／rain，由表2可以看出，工作 1 数控车床主轴结构 转速大大低于临界转速，即工作时已避开共振区，不会 主轴前支承采用内锥孔双列圆柱滚子轴承来承受 发生共振 。 径向力，提高主轴的径向刚度和主轴回转精度，采用两 3．2 主轴谐响应分析 个推力球轴承来承受轴向力，降低主轴轴向窜动量，提 在切削加工中，主轴会受到周期性激振力的作用， 高主轴轴向刚度。后支承采用内锥孔双列圆柱滚子轴 当该激振频率同主轴固有频率重合时即出现共振现 承，起到径向支承作用，主轴结构见图1。 象。谐响应分析用于周期性连续载荷作用在结构上产 3 生周期性响应的情况，其 目的就是确定机械结构在激 、 、 振力频率下的位移响应和应力响应。 逝 在主轴谐响应的分析中，激振力采用9．8N，加在 uY方向，频率范围0-500Hz，计算在主轴一阶固有频 _ ● 率附近的响应，计算结果如图2所示。 ● -_ 睡 一 丝 l一内锥孔双列 圆柱滚子轴承 ；2-推力球轴承 ；