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原创 数控双面铣床主轴分析

编辑:东莞市全永机械制造有限企业 来源:quanyong 发布时间:2017-02-15 浏览:432

  东莞数控双侧铣床主轴系统是机床产生振动的关键部件。将主轴和轴承支承的分析简化为一个柔性的数控双面铣削系统和作为旋转主轴结构产生的离心力,为主轴零件的动态分析提供了一种新的思路。

  先容

  本文主要研究主轴结构设计对主轴系统稳定性和振动阻力的影响。将主轴和支承轴承简化为弹性系统,将主轴转动产生的离心力作为预应力进行分析。

  有限元分析方法被广泛应用在机械工程计算,主轴的主轴有限元有限元分析首先需要建立模型,包括主轴模型材料参数的设置、网格划分和边界条件,边界条件可以考虑的因素支撑轴承,在轴承支撑弹性约束刚度值添加位置。通过有限元方法,可以进行模态分析和谐响应分析。

  1、主轴模态分析

  主轴转动时,质量中心偏离轴产生周期变化的轴惯性力。当主轴转速接近或通过临界转速时,振动会非常强烈。模态分析可以确定机构的固有频率和振型,避免振动过大。

  1.1模态分析的理论基础

  主轴的动力学方程是通过有限元理论:

  其中ω是系统的固有频

  1.2主轴结构设计

  主轴选择为研究对象。二一个是长轴(见图1),另一个是短轴(见图2)。从图1可以看出,其长轴结构设计的主轴线是细长轴,长度736mm。显著降低至280mm的空心短轴的第二种轴向长度和直径,相对增加。可以看出,两种方案中主轴结构的形状和尺寸不尽相同。数控铣床的数值模拟可以用来计算结构的模态参数。

  图2图1轴结构长轴结构

  1.3模态分析边界条件

  根据实际情况,主轴要受其他部位的约束,即要设置适当的约束条件。轴承作为主轴的主要部件,其刚度对转子系统的精度和抗振性能起着重要的作用。主轴支承轴承可以模拟主轴和轴承零件的弹性约束(如图3所示),而在主轴锁顶螺母和其他结构限制的主轴x,y,Z自由。

  轴承参数的识别方法有很多,如传递函数法和直接法。在预紧力的情况下,数控双面铣床可用于计算角接触球轴承的径向刚度Kr:

  图3等效弹簧示意图

  1.4预应力的模态分析结果

  数控双面铣床有限元前处理的主轴在一个已知的参数设置,根据订单的约束考虑弹性约束的影响,转子离心力设定转速的主轴,数控双面铣床采用预应力结构模态分析。两种结构的前3种模式的结果见表1和表2。

  表1空心短轴的固有频率和振型

  从表1和表2,长轴的临界速度远小于空心轴的临界转速。对3000r/min的处理速度,空载转速3500r/min,和低阶轴的临界转速3192r 3180r /分钟/分钟,因此,可能发生较大的振动轴加工,和短轴的临界转速远大于实际转速,避开共振的可能。

  2、主轴谐波响应分析

  变形分析和研究对象的激振力在一定频率范围内的谐波响应时的应力,由同一主轴转矩约束条件和研究对象的模态分析,载荷-位移数据60n m的长轴和短轴的前端分别采集,采样间隔为4Hz、和20个采样点均匀分布在转矩0HZ ~ 80hz测试间隔。计算出的数据在采样频率连接到曲线


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