【摘要】：提出以機(jī)床立柱和主軸箱不同位置的組合為對(duì)象,采用試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)合響應(yīng)面模型的方法研究機(jī)床在整個(gè)加工空間內(nèi)的切削穩(wěn)定性分布規(guī)律的方法.選擇立柱和主軸箱在移動(dòng)軌跡上的關(guān)鍵位置的組合作為計(jì)算樣本點(diǎn),在ANSYS仿真軟件中對(duì)樣本點(diǎn)的機(jī)床動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析.計(jì)算每個(gè)樣本點(diǎn)的最小臨界切削深度,建立反映位置特征與最小臨界切削深度數(shù)值的二次多項(xiàng)式響應(yīng)面模型,模擬在整個(gè)空間內(nèi)的穩(wěn)定性切削極限深度近似值,對(duì)該響應(yīng)面模型的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià).以一臺(tái)臥式高速加工中心為例,說(shuō)明了機(jī)床立柱位置的變化對(duì)切削穩(wěn)定性有較大影響,為結(jié)構(gòu)和工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù).
【圖文】：

、仿真模型重用［９］等算法，該項(xiàng)工作的計(jì)算量仍然很大而難以實(shí)施．本文應(yīng)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，先選取幾個(gè)典型的立柱和主軸箱的位置組合，然后采用源于統(tǒng)計(jì)學(xué)的響應(yīng)面技術(shù)（ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ，ＲＳＭ）構(gòu)造在整個(gè)運(yùn)動(dòng)空間中的最小臨界切削深度，最后作出立柱位置、主軸箱位置、穩(wěn)定性極限切深三者的關(guān)系曲線．研究移動(dòng)部件的位置組合導(dǎo)致的各種加工姿態(tài)對(duì)切削穩(wěn)定性的影響，以作為選擇切削工藝參數(shù)或者機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)的依據(jù)．１廣義加工空間切削穩(wěn)定性建模在圖１所示的切削穩(wěn)定性葉瓣圖中，ａｐ為軸向切削深度，ｎ為主軸轉(zhuǎn)速，水平線表示最小臨界切削深度，水平線以下是無(wú)條件穩(wěn)定區(qū)，葉瓣內(nèi)的區(qū)域是不穩(wěn)定切削區(qū)，直線和兩相鄰葉瓣包圍的區(qū)域是有條件穩(wěn)定切削區(qū)．在以最小臨界切削深度以下的深度進(jìn)行加工時(shí)，選擇任意轉(zhuǎn)速都不會(huì)發(fā)生顫振．在一般較硬材料的粗加工、半精加工過(guò)程中，選擇的轉(zhuǎn)速較低，在圖１中對(duì)應(yīng)的“有條件穩(wěn)定切削區(qū)”比較狹窄，所以一般選擇在最小臨界切削深度以下進(jìn)行加工．該深度隨著立柱、主軸箱等位置的組合而不同．圖１切削穩(wěn)定性葉瓣圖Ｆｉｇ．１Ｃｕｔｔｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｌｏｂｅｓｄｉａｇｒａｐｈ１．１廣義加工空間切削穩(wěn)定性定義由切削穩(wěn)定性分析理論［１］可知，銑削系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)切削力可以表示為ｆ（ｔ）＝Ｆｘ（ｔ）Ｆｙ（ｔ［］）＝１２·ａｐ·Ｋｔ·Ａ（ｔ）Δｔ＝１２·ａｐ·Ｋｔｃ·αｘｘ（ｔ）αｘｙ（ｔ）αｙｘ（ｔ）αｙｙ（ｔ［］）Δｘ（ｔ）Δｙ（ｔ［

圖３臥式加工中心ＣＡＤ模型Ｆｉｇ．３ＣＡＤｍｏｄｅｌｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌＭＣ簧系統(tǒng)的剛度，根據(jù)剛度查表獲得阻尼系數(shù)［１０］，以此為初值在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果校正有限元模型．導(dǎo)軌－滑塊內(nèi)力的分布如圖４所示．當(dāng)垂向力Ｆｙ作用在滑塊上時(shí)，單個(gè)滾珠的彈性力分別為Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３和Ｆ４，其中Ｆ１＝Ｆ２，Ｆ３＝Ｆ４．圖４直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的受力分析Ｆｉｇ．４ｆｏｒｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｉｎｅａｒｒｏｌｌｉｎｇｇｕｉｄｅ根據(jù)圖４中的靜力平衡條件和文獻(xiàn)［１１］可知，有如下關(guān)系：２（Ｆ１－Ｆ３）ｍｓｉｎγ＝Ｆｙ．（６）Ｆ２／３１－Ｆ２／３０＝Ｆ２／３０－Ｆ２／３３．（７）ｍＦ０＝Ｆｚ．式中：ｍ為—單列滾道的接觸滾珠數(shù)，Ｆ０為由預(yù)載荷引起的單個(gè)滾珠的法向力，Ｆｚ為導(dǎo)軌－滑塊預(yù)載荷，γ為滾珠與滾道面之間的接觸角．當(dāng)已知ｍ、γ、Ｆｙ和Ｆ０時(shí)，，可由式（６）、（７）求得Ｆ１和Ｆ３．根據(jù)赫茲接觸理論可知，兩彈性體由于彈性變形引起的相對(duì)位移量［１２］為δ＝２Ｊπｍａ３１８３２１－μ２１Ｅ１＋１－μ２２Ｅ［［］］２２∑ρ·ｐ２／i幔常ǎ福┦街校海鷂饔糜諏降蘊(yùn)褰喲サ愕姆ㄏ蜓沽�，Ｅ１、Ｅⅹ翝矄靴体材料的弹虚啠量，μ１、μⅹ翝矄靴体材料的泊藲x撥鹽澆喲ヌ褰喲サ憒Γ錘鮒髑手停雜謚畢吖齠脊於�，辊V橛

本文編號(hào)：2537880