加工中心主轴系统两点结合RCSA逆算法-东南大学学报.PDFVIP

第４４卷第１期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．１ 　 ２０１４年１月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊａｎ．２０１４ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１４．０１．０１５ 加工中心主轴系统两点结合ＲＣＳＡ逆算法 刘　宇　 张义民 （东北大学机械工程与自动化学院，沈阳１１０８１９） 摘要：研究了加工中心主轴系统动力学特性理论预测方法，采用导纳综合子结构法对加工系统 进行动力学建模．在动力学模型中，刀具和刀柄在２个单点结合，每个点具有一个横向位移自由 度．两点结合的动力学模型无须考虑节点的转角自由度，因此简单可行．在求解方法上采用ＲＣ ＳＡ逆算法求解刀柄末端位移导纳矩阵，解决了刀柄结构复杂不易建模的难题和空间位移导纳有 限不易测试的问题．然后进行算例研究，对长度为２４５，１４７和１６８ｍｍ的刀具与相同刀柄耦合进 行验证．结果表明，该ＲＣＳＡ逆算法能够准确求出刀柄位移导纳矩阵，并可根据刀柄位移导纳准 确获得不同长度刀具安装进刀柄的复杂耦合情况下刀具末端的位移导纳． 关键词：导纳综合子结构法；两点结合；逆算法；加工系统；刀尖点 中图分类号：ＴＨ１１３．１　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１４）０１００８２０５ ＩｎｖｅｒｓｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＲＣＳＡｗｉｔｈｔｗｏｃｏｕｐｌｉｎｇｐｏｉｎｔｓ ｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｓｐｉｎｄｌｅｓｙｓｔｅｍ ＬｉｕＹｕ　 ＺｈａｎｇＹｉｍｉｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｄｙｎａｍｉｃｓｏｆａｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｓｐｉｎｄｌｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｃｅｐｔａｎｃｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇｓｕｂｓｙｓｔｅｍａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＲＣＳＡ）ｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｍｏｄｅｌｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆ ｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｔｏｏｌａｎｄｔｏｏｌｈｏｌｄｅｒａｒｅｃｏｕｐｌｅｄａｔｔｗｏｓｉｎｇｌｅｐｏｉｎｔｓ，ａｎｄｅｖｅｒｙｐｏｉｎｔｈａｓ ｏｎｅｌａｔｅｒａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ（ＤＯＦ）．Ｔｈｉｓｔｗｏｐｏｉｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ｄｏｅｓｎｏｔｎｅｅｄｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎａｌｄｅｇｒｅｅ，ａｎｄ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｅａｓｙａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅ ＲＣＳＡｉｓｓｔｕｄｉｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｃｅｐｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｈｏｌｄｅｒ．Ｉｔｃａｎｓｏｌｖｅｔｈｅｉｓｓｕｅ ｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈｏｌｄｅｒｉｓｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ，ｎｏｔｅａｓｙｔｏｍｏｄｅｌｅｘａｃｔｌｙａｎｄｔｈｅｓｐａｃｅｉｓｎａｒｒｏｗ， ａｎｄｉｔｉｓｎｏｔｅａｓｙｔｏｃａｒｒｙｏｕｔａｈａｍｍｅｒｔｅｓｔｉｎｇ．Ａｎｄｔｈｅｎａｃａｓｅｓｔｕｄｙｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｒｅｅｔｏｏｌｓ ｗｉｔｈｔｈｅｌｅｎｇｔｈｓｏｆ２４５，１４７ａｎｄ１６８ｍｍａｒｅｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｈｏｌｄｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ ｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅＲＣＳＡｃａｎｅｘａｃｔｌｙｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｃｅｐｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｈｏｌｄｅｒ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅ ａｐｐｌｉｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｃｅｐｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｏｌｐｏｉｎｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅ