铣床关键结合面动态特性研究

刘治文 宋 健

（辽东学院机械电子工程学院 118000）

铣床关键结合面动态特性研究

刘治文 宋 健

（辽东学院机械电子工程学院 118000）

在机床的设计和研究中，对于机床结合面的研究较少，这为机床技术的发展带来了不利因素。机床接合面的特性对于机床的整体模态频率具有较大的影响，在实际工作中，技术人员要加强对机床结合面动态特性的研究，为机床技术的发展做出贡献。

铣床关键结合面；动态特性；研究

随着科学技术发展速度的加快，机械制造业也得到了很大的发展。目前，我国机械产品对于精度和质量都有了更高的要求，而通过提高机床性能，加强机场的自动化水平可以有效满足机械产品的相关要求。在机床的设计和研究中，对于机床结合面的研究较少，这为机床技术的发展带来了不利因素。本文将通过有限元分析技术和实验模拟方法，对数控铣床关键集合面参数识别技术进行分析，希望为机床技术的发展提供帮助。

1 机床结合面参数的识别

在对机床结合面的研究中，主要采取理论分析和模态实验相结合的方式，研究的主要目的是对结合面刚度情况以及阻尼系数进行有效识别，这也是当前国内外研究的重点领域之一。

实验模态技术首先要对整个系统的模态参数进行统计和计算，从而得到系统固有频率的数据[1]。如果系统规模较大，一般没有系统的办法求出精确模态参数，而通过实验分析的方法可以取得较好的效果。本研究主要对部件进行分析，所需要的识别参数规模较小，模态密度适中，因此通过共振峰值的方法就能够达到实验目的。

2 数控铣床关键结合面参数的识别

2.1 XD8150铣床概述

在研究中，首先对机床的部件结合面参数进行识别，对所得数据进行分析，确定机床和升降台结合部、工作台和导轨结合部以及水平主轴和立柱床身结合部数据，进而探讨整体机床的动态特性。

2.2 导轨零部件实验分析

在实验中，正弦激励信号通过功率放大器传导给激发信号，激发信号分成两部分，再经由加速和力传感器分别传给振动信号以及激励信号。通过放大后，由系统的采集卡对数据进行收集。在本研究中，所得到的数据曲线光滑程度达不到要求，不能看出清晰的固有频率，所以需要采用更加细致的方法构建新的幅频曲线。该设计方法主要通过加速度和激励力幅值之间的关系来进行研究。所得到的新的幅频曲线如图1所示。

图1 加速度频响函数曲线图

2.3 导轨结合面参数识别分析

本研究中数控铣床的整体结合部主要包括水平主轴、升降台和床身结合部以及工作台和升降台结合部。通过参数的优化设计进行有限元技术分析，由于小孔、倒角等环节影响较小，可以忽略。

3 结合面对铣床动态特性的影响

结合面对于机床的影响主要表现在两个方面，分别是固有频率的影响和固有振型的影响。在数控铣床中，对导轨的动态特性有一定要求。而动态特性主要受到零件本身和导轨结合面的共同影响。

3.1 动态参数对模态频率的影响分析

当水平主轴处在前5阶频率的时候，其等效刚度和阻尼之间的变化具有显著的关系。通过图示可知，等效刚度的变化没有线性变化的特征，一般是随着增大模态频率数值的增大而变大，但变大幅度较小。系统各个部件之间的阻尼变化也没有线性特征，但阻尼值的区间比较稳定。

3.2 整体动态特性的分析

通过实验得到的铣床动态参数整体频率表。通过对相对误差的分析发现，整机模态频率更符合实验目标，相对误差也较小，可以控制在10%以内，所以在实际的加工工程中要充分考虑结合面参数的影响。特别是在设计阶段，要考虑结合面可能造成的影响，提高整体的模态频率。

4 结束语

本文通过有限元分析技术和实验模拟方法，对铣床结合面动态特性进行了研究。结合面的特性对于机床的整体模态频率具有较大的影响，在实际工作中，技术人员要加强对机床结合面动态特性的研究，为机床技术的发展做出贡献。

[1]马向阳，申晓龙.高速数控铣床关键部件动态特性的测试与分析[J].机电产品开发与创新，2012，01：188～190.

[2]王禹林，吴晓枫，冯虎田.基于结合面的大型螺纹磨床整机静动态特性优化[J].振动与冲击，2012，20：147～152+182.

[3]米洁.高精度立式磨床关键结合面动态特性研究[J].机械科学与技术，2014，02：224～228.

TG54

A

1004-7344（2016）03-0198-01

2016-1-11