【摘要】：機(jī)床運(yùn)動部件位置姿態(tài)在加工空間的變化,造成機(jī)床質(zhì)量矩陣、剛度矩陣以及阻尼矩陣隨之變化,導(dǎo)致機(jī)床動態(tài)特性預(yù)測具有復(fù)雜性和不確定性。針對加工空間機(jī)床動態(tài)特性的準(zhǔn)確預(yù)測問題,提出一種基于響應(yīng)面理論的數(shù)控機(jī)床空間動態(tài)特性研究方法。該方法以數(shù)控機(jī)床固有頻率這一關(guān)鍵動力學(xué)性能指標(biāo)為例,分析機(jī)床整機(jī)動態(tài)特性與機(jī)床位置姿態(tài)之間的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)關(guān)系;基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)面方法理論,構(gòu)建預(yù)測廣義加工空間數(shù)控機(jī)床動態(tài)性能變化的響應(yīng)面模型,揭示機(jī)床動態(tài)特性在加工空間的演化規(guī)律;并在該響應(yīng)面模型基礎(chǔ)上提出機(jī)床動態(tài)特性影響因子概念,計(jì)算各方向運(yùn)動部件的位移變化對機(jī)床動態(tài)特性的影響程度,共同確定機(jī)床最優(yōu)加工位姿和加工路線。將該方法應(yīng)用于1臺3軸立式加工中心,采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定移動部件的不同位置組合作為計(jì)算樣本點(diǎn),在ANSYS仿真軟件中計(jì)算每個樣本點(diǎn)的前5階固有頻率,建立反映位置特征與固有頻率數(shù)值的2次多項(xiàng)式響應(yīng)面模型;并通過計(jì)算響應(yīng)面模型質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)驗(yàn)證了該模型的有效性,以此分析機(jī)床前5階固有頻率在加工空間的分布規(guī)律及其對x、y、z向位移變化的靈敏度,闡明機(jī)床空間位姿對機(jī)床動態(tài)特性有較大的影響,為機(jī)床工藝規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了新的分析方法及技術(shù)支持。
[Abstract]:The change of position and attitude of moving parts in machining space results in the change of machine tool mass matrix, stiffness matrix and damping matrix, which leads to the complexity and uncertainty of machine tool dynamic characteristic prediction. In order to accurately predict the dynamic characteristics of machining space machine tools, a research method of spatial dynamic characteristics of NC machine tools based on response surface theory is proposed. Taking the key dynamic performance index of CNC machine tool natural frequency as an example, this method analyzes the mathematical relation between the dynamic characteristics of the machine tool and the position and attitude of the machine tool, based on the theory of orthogonal test design and response surface method. The response surface model for predicting the dynamic performance of NC machine tools in generalized machining space is constructed to reveal the evolution law of the dynamic characteristics of machine tools in machining space, and based on the response surface model, the concept of influence factor of dynamic characteristics of machine tools is put forward. The influence of the displacement of moving parts in different directions on the dynamic characteristics of machine tools is calculated, and the optimal machining position and route are determined together. The method is applied to a 3-axis vertical machining center. The orthogonal experimental design is used to determine the different position combinations of moving parts as the calculation sample points. The first five natural frequencies of each sample point are calculated in the ANSYS simulation software. The quadratic polynomial response surface model reflecting the position characteristic and the natural frequency value is established, and the validity of the model is verified by calculating the quality evaluation index of the response surface model. Based on the analysis of the distribution of the first five natural frequencies in the machining space and its sensitivity to the variation of the xyyzdirection displacement of the machine tool, it is shown that the spatial orientation of the machine tool has a great influence on the dynamic characteristics of the machine tool. It provides a new analytical method and technical support for machine tool process planning and optimization design.
【作者單位】： 重慶郵電大學(xué)先進(jìn)制造工程學(xué)院;四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院;成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;
【基金】：國家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015BAF27B01) 重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究資助項(xiàng)目(KJ1704087;KJ1600422)
【分類號】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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【二級參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2222992