某机床计算模态分析及其实验验证

为了优化机床的动态性能,进一步提高机床的加工精度和加工效率,分别利用计算模态分析方法和实验模态分析的方法对一数控机床的动态特性进行了研究。得到了该机床的前三阶模态的固有频率,阻尼比和振型。通过对计算和实验结果的对比分析发现前三阶固有频率误差分别为8.7%,9.8%和8.1%,阻尼比误差分别为18%,9.3%和17%,模态振型基本一致。发现在低阶时计算模态分析准确度较高,该机床的薄弱环节为其立柱。提出的方法和得到的结论可应用于机床动态特性的设计与研究中。     

龙门铣床双摆头动力学特性实验研究

结合实验模态分析技术对龙门铣床双摆头的动力学特性进行研究。对双摆头结构进行模态测试，获取频率响应函数，并进行拟合，分析得到结构固有频率、阻尼比与振型等动力学参数；对安装在双摆头上的螺旋立铣刀进行锤击实验，获取机床-主轴-刀具系统的加速度频率响应函数，结合再生颤振理论，预测其铣削颤振稳定域。根据可视化的整机振型，提出改进机床结构的方案，并提供合理的切削参数。     

大型牛头滑枕式电火花加工机床的动态特性测试与分析

系统阐述了典型大型牛头滑枕式电火花加工机床的动态性能测试和分析方法。用多通道信号采集分析仪对该机床在多个位姿进行了多点激励单点识振的模态测试和模拟工况下的ODS(Operational Deflection Shapes)测试。综合分析模态测试和ODS测试结果可知,该机床在不同行程位置处的动态性能稳定性较差,需通过对机床进行整机机械结构更合理的布局、滑动部件的轻量化设计和提高床身等部件的静刚度等措施来提高机床动态性能的稳定性。     

滚柱直线导轨副结合面参数识别与数值模拟

导轨副结合面静、动态特性对于机床整机性能有着显著的影响,导轨副结合面参数准确识别是机床整机性能预测的基础。国内现有导轨副设计方法落后,严重制约了机床功能部件及整机制造行业的发展。建立一种实用的滚柱直线导轨副动力学建模方法,采用有限元法对导轨副的自由和约束模态进行分析研究,并分别进行了实物模态特性测试,最后将仿真分析结果和实验测试结果进行对比。结果表明:仿真计算结果与试验结果的误差在8%以内,所建立的滚柱直线导轨副动力学模型具有较高的精度,可用于导轨副乃至机床整机特性预测。     

CD6245B马鞍车床的试验模态分析

文章通过对CD6245B/2000马鞍车床进行单点平稳随机激振试验模态分析,得到该车床结构的动态特性参数,找出有害模态和动态薄弱环节,为改善机床的动态特性提供科学的依据.     

基于模态实验的机床进给系统的分析

基于模态分析理论,应用锤击法对机床进给系统进行了实验模态分析。研究了该机床进给系统的动态特性,获得了该机床进给系统的固有频率、阻尼比和模态振型。通过对机床进给系统各阶模态振型的分析,找到了结构的薄弱环节,并为进行机构优化设计提出了改进措施。     

大型卧式加工中心动态与热态性能实验辨识

以机床整机及其关键部件的性能辨识为目标,以TH系列大型卧式加工中心作为分析对象,利用LMS振动分析平台,通过主轴系统模态实验、整机模态实验辨识机床的动态特性,找出了加工中心振动的三种主要振型和两种主要的振动成因;利用热成像仪和热态特性分析仪,通过加工中心立柱系统的温度场和热变形实验辨识机床的热态特性,得到了加工中心的温度分布和三个坐标方向上的热位移量,找出了主要热源、热汇和热流通路影响机床精度的方式,摸清了加工中心的动态和热态性能参数,找出了其薄弱环节,为通过结构优化和误差补偿等措施提高机床精度稳定性提供支撑。     

基于模态实验的机床进给系统研究与分析

基于模态分析理论，应用锤击法对机床进给系统进行了实验模态分析。研究了该机床进给系统的动态特性，获得了该机床进给系统的固有频率、阻尼比和模态振型。通过对机床进给系统各阶模态振型的分析，找到了结构的薄弱环节，并为进行机构优化设计提出了改进措施。     

基于模态应变能灵敏度的数控机床床身结构分析与优化

基于床身有限元模型进行模态分析,选取1阶模态下模态应变能集中的位置,引入灵敏度分析方法对床身的设计尺寸进行优化。优化结果表明:优化后1阶模态应变能分布均匀,降低了床身质量,同时可以减少结构优化的盲目性,提高优化效率。文中的优化设计过程与方法可推广到机床其他部件的结构动态性能优化中,从而为机床整体结构动态特性的改进、优化设计提供了重要的方法和理论依据。     

基于试验模态的精密加工中心动态性能分析

在对模态测试原理进行分析的基础之上,通过试验模态分析法获取了某型号卧式精密加工中心的固有频率、模态振型和阻尼比。依据测试结果,结合传递函数分析,验证了被测对象具有良好的低频动态特性。同时,在将测试结果与加工中心实际使用工况进行对比后,针对影响整机动态性能的工作台与立柱进行了实际装配条件下的局部模态测试,依据理论分析和所测结果,对发现的薄弱环节提出了相应的优化设计建议以改进其动态性能。上述工作可为同类型机床的结构优化设计与相关试验提供一定的参考。     

BW60HS卧式加工中心整机模态测试

数控机床整机模态测试是分析机床抗振性、稳定性以及机床结构动力学优化设计的基础,同时也是解决机床振动问题的重要手段之一.在简要介绍数控机床模态测试原理的基础上,对沈阳机床集团BW60HS卧式加工中心的模态及动刚度进行了测试.获得了机床整机的固有频率、模态振型、阻尼比、动刚度等参数.通过测试发现,该机床滑板和立柱沿x方向的振动是该机床的薄弱环节,导致x方向动刚度显著降低.在综合分析的基础上,提出在清板和立柱内增设加强筋的方式来提高的整机系统的动结构性能.文章中的研究可为同类机床结构性能优化分析与实验提供必要的参考.     

激光切割机机身有限元分析及实验研究

振动是激光切割机面临的问题之一,它能造成加工误差,影响零件加工精度。模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性。运用有限元分析软件ANSYS对激光切割机整机进行模态分析,研究了整机的无阻尼自由振动,得到了整机机械系统的固有频率和振型。通过分析激光切割机的各阶振动模态的特点,得到后续的动态分析步长必须小于0.0072s这个周期,才可以保证模型计算准确性的结论。最后通过实验结果与理论结果对比,验证了建模的合理性,为动力学分析和优化设计提供理论依据和条件。     

Dynamics design optimization and experimental validation of a miniaturized machine tool for micro-milling

This paper presents a 3-axis miniaturized machine tool for micro-milling in terms of dynamics design and structural optimization. Four different machine tool structure forms are proposed and contrasted in conceptual and fundamental design stage. The best one is selected and optimized to improve the dynamic performance of the machine tool. The measuring errors are also considered in the design stage and the influence from the location of the detecting element on the measuring error is also discussed and optimized. The modal test and the prediction of the milling chatter vibration stability is carried out. An experimental prototype of miniaturized numerical control milling machine was developed according to the design and optimization results. Machining trials have been carried out by the tungsten carbide micro-diameter cutter on the polymethylmethacrylate and the lead brass (HPb63-3) surfaces. The results from the micro-milling validate the theoretical models and analysis very well and provide the evidence of the approach being helpful to design the miniaturized machine tool for micro-machining.     

高速精密数控立式加工中心整机静动态特性分析

利用Pro/E强大的三维建模功能建立立式加工中心整机数学模型;采用有限元分析的基本方法和理论对整机进行静动态特性分析,根据静态计算结果和振型图找出结合部薄弱环节并对整机的动态特性做出评价;用专门的实验设备得出机床整机的静态和模态数据,来验证分析结果的正确性,为以后类似机床整机模型的有限元分析和无样机条件下的机床虚拟设计提供参考。     

高速数控车削中心动态特性分析及结构优化

以某高速数控车削中心为研究对象,建立了基于结合面的整机有限元模型,并对其进行了动态特性分析,得到系统的各阶固有频率与振型图,找出了影响整机动态特性的薄弱环节。通过改进调整垫的结构,提高了机床的第一阶固有频率,改善了机床整机的动态性能。     

机床齿轮箱变速器振动特性分析及优化研究

针对机床在运行过程中需要平稳少振的特点,以某型号的机床齿轮箱变速器为研究对象,分析齿轮箱变速器振动的成因及理论减振方法。利用MASTA软件建立齿轮箱变速器仿真模型,对其进行齿轮耦合模态分析和阶次跟踪分析,得到关注频率内的共振参数和动态啮合力、啮合柔度相位及大小的变化曲线,确定变速器的谐波啮合阶次和响应峰值频率。通过游隙控制分析,获得游隙对齿轮箱变速器振动特性的影响规律,得到不同轴承对响应峰值的作用规律和不同游隙下各谐波阶次对应响应峰值的变化规律。结果表明：优化后的响应峰值显著降低,齿轮传递误差减小,改善了齿轮箱变速器的振动特性。     

Finite element analysis of machine and workpiece instability in turning

Chatter is a well-known and self-exited vibration. The stock removal rate is highly affected by this phenomenon. In this paper instability analysis of machining process is presented by dynamic model of turning machine. This model, which consists of machine tool's structure, is provided by finite element method and ANSYS software, so that, the flexibility of machine's structure, workpiece and tool have been considered. The model is evaluated and corrected with experimental results by modal testing on TN40A turning machine in which the natural frequencies and the shape of vibration modes are analyzed. Finally, the stability lobes obtained from this model are plotted and compared with experimental results.     

数控高精成型铣齿机床整机动态特性分析

基于结合部基础特性参数,研究铣齿机床导轨和螺栓两种结合部的有限元建模方法,并将其用于机床整机的动态特性分析;采用振动噪声测试仪器对铣齿机进行动态测试,验证了有限元模型的正确性。     

基于动力学的机床加工运动分析

数控定梁龙门机床的加工精度受多种因素影响,包括零部件的制造、装配误差、材料的刚度阻尼、振动、材料切削厚度等。从提高机床加工精度出发,根据拉格朗日动力学原理建立了机床的动力学模型;分析横梁、床身等部件的自由度关系,建立了机床运动学模型;采用ADAMS软件仿真机床的瞬态动力和运动关系,对比研究了不同的瞬态切削力变化对机床切削位移、速度的影响。结果表明:当机床切削厚度增大时,切削力、切削速度和切削加速度会随之增大,同时切削速度和加速度的变化滞后切削厚度和切削力的变化;在切削受力突变处切削速度有波动,移动加速度有突变,波动时间滞后切削力突变时间。仿真结果与实际机床加工情况吻合,为机床加工的运动分析提供参考。