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為了保證零件的加工精度 , 機床要具有足夠的靜剛度 , 因而有必要對機床進行結(jié)構(gòu)靜力分析 , 從中找出影響機床剛度的主要因素 。在此基礎(chǔ)上 , 可以對機床相應(yīng)零部件進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 , 以提高機床的整體剛度和性能 。在工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi) , 這項工作常用數(shù)值模擬方法來實現(xiàn) , 主要是有限元法 。
KT-450高速數(shù)控雕銑機最高轉(zhuǎn)速 25  000  r/min,外觀結(jié)構(gòu)如圖 1 所示 。由于加工時受到動載荷的作用 , 產(chǎn)生振動 , 使加工質(zhì)量不穩(wěn)定 , 工件表面質(zhì)量較差 , 生產(chǎn)效率低 。分析其原因主要是由于高速切削時引起的強迫振動引起的 。作者試圖從機床模態(tài)分析來解釋這種現(xiàn)象 , 并提出解決問題的建議 。
1   雕銑機動力學(xué)模型
整個雕銑機存在兩個獨立的振動系統(tǒng) :
(1)以工作臺為主 ,   包含滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠在內(nèi)的工作臺系統(tǒng) ;  (2)包括豎直滑板 、 橫向滑板 、橫梁和立柱的滑板系統(tǒng) 。由于阻尼對系統(tǒng)的固有頻率影響較小 , 所以文中的力學(xué)模型沒有考慮阻尼 , 主要研究滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠的剛度對固有頻率影響 。 因此 ,  可建立圖
2、 3 所示的雕銑機的工作臺系統(tǒng)和滑板系統(tǒng)的力學(xué)模型 。

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宇匠數(shù)控專業(yè)生產(chǎn)：高速精密 雕銑機、精雕機、石墨機、鉆攻中心、加工中心；

結(jié) 論
(1)利用有限元分析軟件 ANSYS對工作臺和滑板系統(tǒng)進行了模態(tài)分析 ,   得到 KT-450 高速數(shù)控雕銑機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的前 8 階固有頻率 。通過激振實驗和模態(tài)辨識對有限元分析進行驗證 , 兩者結(jié)果基本吻合 。
(2)滑板系統(tǒng)前 3 階固有頻率對應(yīng)豎直滑板 、橫向滑板共同的振動 , 分別對應(yīng) 3個不同的方向 , 第三 、 四階為橫梁在 X和 Y方向的振動 ;橫梁的固有頻率較高 。
(3)工作臺系統(tǒng)的前 3 階固有頻率表現(xiàn)為工作臺在滾動導(dǎo)軌及滾珠絲杠支承下的剛體運動 , 分別對應(yīng) 3個不同的方向 X、  Y、  Z;從第四階開始 ,   表現(xiàn)為工作臺本身的變形 ,  即扭振 。
(4)建議機床在現(xiàn)有條件下進行機械加工時 ,應(yīng)避免上述前 8階固有頻率振源出現(xiàn) 。應(yīng)合理選擇主軸轉(zhuǎn)速和刀具齒數(shù) , 以控制激振頻率 , 避免出現(xiàn)共振 , 才能克服有時出現(xiàn)振動 、 影響加工質(zhì)量的問題 。