小型五軸數控機床設計評價及結構動態(tài)特性分析.pdf

1、隨著民用和國防等眾多領域對微小型化產品需求的不斷增加，人們開始越來越關注微小零件的設計與加工問題。微細銑削加工技術在制造復雜三維幾何形狀微小零件中具有重要的作用。然而，目前許多由金屬材料制成的三維微小零件都是在常規(guī)尺寸的超精密機床上加工而成的，這些機床成本高、效率低、能耗大、主軸轉速相對較低，微小型機床的誕生就是為了解決這些問題。微小型機床不僅有助于提高空間利用率和降低成本，而且由于慣性減小，從而容易達到高速加工和高精度運動控制。目前，

2、許多研究工作都集中在建造與小型零件尺度相匹配的小型機床，并且已有不少有關小型機床設計原型的報道，然而在小型化機床結構設計方法方面的報道并不多見。
　　本文針對自行研制的五軸小型精密數控銑床，從空間誤差控制和結構動態(tài)性能控制兩方面進行機床結構設計參數分析和動態(tài)特性分析。
　　首先，建立了基于剛體運動學的五軸小型機床系統(tǒng)空間誤差模型，采用基于損失模型的穩(wěn)健設計方法，以機床實際設計參數和局部幾何誤差為控制因素和噪聲因素，以正交試驗

3、為工具安排了多組仿真試驗；通過對試驗結果的統(tǒng)計與分析評價了各設計參數對空間誤差的影響及其穩(wěn)健性。
　　然后，采用有限元分析軟件ANSYS對機床整機進行結構靜動態(tài)特性分析，并對機床整機的動態(tài)特性作出評價，通過逐步縮短運動鏈的方法，找出重力作用下對刀具裝夾處變形影響最大的部件，并提出修改建議，其中重點研究了零件結合部對裝配體結構動態(tài)特性的影響。
　　最后，采用試驗模態(tài)分析的方法對分析結果進行驗證，分析了仿真結果和試驗結果出現偏差