進給系統(tǒng)剛度匹配及動力學特性分析.pdf

1、滾珠絲杠進給系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分,其性能的優(yōu)劣直接影響到機床的定位精度和工件的加工精度。進給系統(tǒng)的剛度和動力學特性會對定位精度和切削穩(wěn)定性產生重大影響,因此對于滾珠絲杠進給系統(tǒng)剛度匹配和動力學特性研究具有很高的工程應用價值。本文以滾珠絲杠進給系統(tǒng)為研究對象,主要針對進給系統(tǒng),從靜剛度匹配、有限元建模與仿真分析、機電耦合動力學仿真分析和靜剛度實驗方法四個方面進行了研究,具體工作如下:
　　(1)以赫茲接觸理論和基本力學原理為

2、基礎,考慮到各環(huán)節(jié)剛度的串聯(lián)關系,建立了進給系統(tǒng)靜剛度模型。通過對該模型分析計算,得到了幾何參數(shù)、預緊力、軸承支承形式等因素對進給系統(tǒng)靜剛度的影響規(guī)律,結合實際工藝情況,提出了進給系統(tǒng)靜剛度匹配的基本原則;考慮導軌滑塊結合面剛度,建立了靜力切削下的工件變形模型,得到了導軌跨距、滑塊布置對于變形的影響規(guī)律。
　　(2)基于SAMCEF軟件建立了某臥式加工中心Z軸滾珠絲杠進給系統(tǒng)的有限元模型。通過對進給系統(tǒng)進行模態(tài)分析及諧響應分析,得

3、到了工作臺材料屬性、絲杠的直徑及結合面剛度對于軸向振動固有頻率的影響規(guī)律。
　　(3)以基本動力學理論為基礎,建立了進給系統(tǒng)機電耦合的動力學模型,該模型在傳統(tǒng)模型基礎上考慮了進給系統(tǒng)沿絲杠方向剛度不等及非線性摩擦等因素,使之更加接近真實物理模型。通過SIMULINK軟件對模型進行仿真分析,得到了機械結構參數(shù)和伺服系統(tǒng)增益對進給系統(tǒng)動力響應的影響規(guī)律。
　　(4)通過使用測力環(huán)、千分表、加載裝置和相應的輔助工具,針對實際機床結