可重配置机床和其模态分析.pdf

学兔兔 可重配置机床及其模态分析 Reconfigurablem achinetoolsand itsmodaItestanalysistechnique 张建成，刘 伟，杨志勤 ZHANGJian-cheng，LIUWei，YANGZhi．qin (北京联合大学机电学院，北京 100020) 摘 要：为满足微小型零件的完整性加工需求设计了可重配置机床，研究了可重配置机床的硬件配置方 法。可重配置机床的一个重要特征就是实现了功能部件的模块化，用户根据自己的需求可以 组织和配置所需要的功能模块。由于机械模块或单元的可重配置 ，机床动态性会随之变化。 对可重配置机床进行试验模态分析，分析结果可为机床加工参数的选择提供依据，提高机床 的加工精度和加工质量，同时有助于机床结构的设计与优化。 关键词：模态分析；可重配置机床 中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009—0134(2015)03(下)-ol43—05 Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2015．03(下)．44 0 引言 国内外对可重配置机床和机床模态分析技术都有广 随着微型机械逐步走向实用化，对微小型零件结构的 泛研究，但基于模态分析的可重配置机床的相关研究较 复杂程度、材料的多样性、形状精度、表面粗糙度等均提 少。研究由于机床结构的可重配置引起的机床模态对机 出了越来越高的要求，加工难度越来越大，必须研究更加 床设计和使用都有重要意义 。 先进的加工技术，适应微小型零件的加工要求 l【J。由于体 1 可重配置机床 积小、容易丢失和损坏，同时其功能面小会导致重新定 位夹紧不可靠和易变形，因此微小型零件加工过程中不 1．1可重配置技术 可频繁更换机床和夹具。完整性加工是在一次装夹过程 美国密西根大学可重构制造中,L,Koren教授从二十 中尽可能多的加工零件所有被加工工艺表面，提高了加 世纪九十年代中期开始在总结他人工作基础上提 出可重 工效率和加工精度，因此成为微小型零件加工领域的关 构制造系统的概念 。Koren教授认为为迅速地调节生产 键技术 J。 功能和生产能力，以便对突发的市场变化和产品要求做 一 台车铣复合加工中心上可实现车、铣、钻和镗 出反应 ，可重构制造系统应能够在结构、软件 、硬件方 等多工序一次装夹 的完整加工是 由于其典型的结构特 面进行快速改变。重构过程虽 由市场需求驱动，但系统 点——具有x、Y、z、c四轴或五轴 (增加b轴)，且一 中配置 的加工设备或部件的类型按照工艺要求按照优化 般3～5轴可联动 2【]。车铣复合加工中心机床为 了实现对 的原则进行重构 ，可重构制造系统的核心就是按照工艺 生产任务的动态响应和完整性加工的要求，需要为机 要求选配的加工设备或部件组成的加工单元。 床配置不 同的功能单元 (如刀库、Y轴单元、高速电主 实现可重构系统有两种途径 。一是将机床作为可重 轴、在位检测单元等)，形成可重配置机床 。这些不同 构系统的基本模块，即系统一级的重构。二是机床级的 功能的单元模块 ，可以在机床设计时进行配置，更多的 重构，即利用机床的模块性，重构时通过更换机床 的模 可 以作为车铣复合加工中心的扩展功能模块在机床使用