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TX1600G复合式镗铣加工中心时变结构的动力学特性研究

陈赵泉  
【摘要】:现代化数控加工技术正在向高速切削、高精度控制、高柔性一体化方向发展,传统加工条件下对机床动态特性影响不大的因素在现代化数控加工中可能引起机床振动和加工精度的弱化。当工件的加工工艺确定后,数控加工中心的工作位置随时间不断变化,这种时变特性将引起数控加工中心刚度以及质量分布的时变。本文对数控加工中心加工位置的时变特性进行研究,考虑可动结合面对加工中心动态特性的影响,通过离散法对工作空间进行划分,选取铣削与镗削系统的典型加工位置进行动力学特性分析提取动态特性数据,运用插值法拟建立动态特性谱,为提高数控加工中心的加工精度提出建议,本文的主要研究内容如下:1)建立复合式镗铣加工中心可动结合面的三维模型,通过Hertz接触理论推导主要可动结合面滚珠丝杠副与直线导轨副的刚度,再通过有限元分析软件对结合面进行有限元分析,根据后处理数据计算仿真刚度,并与理论值对比。2)对复合式镗铣加工中心进行铣削与镗削部分系统建模,通过有限元法进行动静态特性分析,得出铣削与镗削部分的静态分析图、模态频率、模态振型图,为谐响应分析奠定基础。3)通过对复合式镗铣加工中心工作空间的离散选取典型加工位置,结合动静态分析结果,对铣削与镗削部分进行谐响应分析,将数据后处理结果输入至Matlab中进行插值法拟合,构建数控加工中心工作空间的动态特性谱并总结规律。4)在仿真结果基础上,对复合式镗铣加工中心建立人机交互界面,同时对加工对象复杂类箱体零件进行数控加工精度优化进行探讨,对箱体前六阶模态频率研究建立模态频谱,总结规律避免共振,最后选择刀柄最低点建立数控加工中心加工位置动态特性谱,选取最优加工位置为加工精度优化提供建议。


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