数控机床横梁式进给系统动态特性分析.pdf

声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明研究生签名：』习矗- 、≥口，≯年弓月冲日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理研究生签名：猁铲年；月辫徊硕士学位论文数控机床横梁式进给系统动态特性分析摘要I I I I II l lUlI I II I IU n l l l l lI II Y 2 5 2 0 7 4 3进给系统作为机床最终机械执行部件，其性能影响着零部件的加工精度横梁式进给系统是机床进给系统中不可或缺的一种，因此有必要对其进行系统地研究研究了横梁式进给系统的结构和受力特点，并对其主要零部件进行了受力计算，根据计算公式采用M A T L A B 软件进行曲线绘制，结果显示，工作状态下，滑块受力随着导轨跨距增加而减小，随着工作台相对丝杠轴线的铅垂高度的减小而降低。

根据横梁式进给系统的结构特点提出了远程加载的简化建模方法，该模型便于计算且简化合理，模态计算频率最大相差为2 ．0 8 H z 研究了单双丝杠、丝杠安装位置、导轨跨距、丝杠跨距、横梁结构对横梁式进给系统动态特性的影响规律研究表明双丝杠比单丝杠的横梁式进给系统抗扭转能力强1 8 ．9 ％；丝杠安装在十字滑座质心处比安装在导轨中间合理；导轨跨距7 3 5 ．5 m m 时比3 7 5 ．5 m m 时抗倾覆能力高3 3 ．9 ％；丝杠跨距1 0 6 7 m m 时比5 6 7 m m 时抗扭转能力高2 5 ％：O 字型筋板的横梁静动态特性比米字型、井字型、w 型好，且O 字的个数控制在使0字的宽高之比为l 时，得到的横梁性能最好以S G M 5 0 A 横梁式进给系统为例进行验证性研究，对该进给系统的立滑板进行了 自由模态试验与自由模态有限元分析，两者误差在0 ．7 ％8 ．9 ％之间，说明立滑板简化合理；用远程加载的建模方法进行S G M 5 0 A 横梁式进给系统模型建立，对其进行了有限元计算和模态试验，两者误差在0 ．7 ％q ．4 ％之间，验证了有限元模型的正确性 关键字：横梁式进给系统，动态特性，丝杠跨距，导轨跨距，横梁结构A b s t r a c t硕士学位论文A b s t r a c tA st h ef i n a lm e c h a n i c a le x e c u t i n gc o m p o n e n t so fC N Cm a c h i n et o o l ，t h ef e e ds y s t e md i r e c t l ya f f e c t st h em a c h i n i n gq u a l i t yo fm e c h a n i c a lp r o d u c t s ．B e a m —t y p ef e e ds y s t e mi sa ne s s e n t i a lf e e ds y s t e mo fg a n t r yt y p em a c h i n et o o l ，S Oi ti sn e c e s s a r yt oc a r r yo u tas y s t e m a t i cs t u d y ．T h es t r u c t u r a la n dm e c h a n i c a lf e a t u r eo fb e a m - t y p ef e e ds y s t e mi ss t u d i e d ，a n dt h ef o r c ea n a l y s i st ot h em a i nc o m p o n e n t so fs y s t e mi sc a r r i e do u t ．B a s e do nt h ec o m p u t a t i o n a lf o r m u l a s ，M A T L A Bs o f t w a r ei su s e dt oC H I V ep l o w i n g ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h es t r e s so fs l i d e r sd e c r e a s e sa st h er a i ls p a ni n c r e a s e so rt h ev e r t i c a lh e i g h to fw o r k t a b l er e l a t i v et os c r e wa x i sr e d u c e s ．A c c o r d i n gt ot h es t r u c t u r a lf e a t u r eo fs y s t e m ，r e m o t el o a d i n gm e t h o di sp r o p o s e dt os i m p l yt h em o d e lo fs y s t e m ，w h i c hi sn o to n l yf a c i l i t a t et h ec a l c u l a t i o n ，b u ta l s ot h es i m p l i f ym o d a li sr e a s o n a b l e ，a n dt h em a x i m u md i f f e r e n c eo fc a l c u l a t e dm o d a lf r e q u e n c i e si s2 ．0 8 H z ．T h ed i s c i p l i n e so fs i n g l ea n dd o u b l es c r e w ，s c r e wm o u n t i n gp o s i t i o n ，g u i d er a i ls p a n ，s c r e ws p a na n db e a ms t r u c t u r eh o wt oa f f e c tt h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so fb e a m - t y p ef e e ds y s t e ma r es t u d i e d ．I tt a m so u tt h a tt h ed o u b l e —s c r e wa n t i - t o r s i o nm o m e n ta b i l i t yi s18 ．9 ％s t r o n g e rt h a ns i n g l e ··s c r e w , t h a tt h eb e a m ·- t y p ef e e ds y s t e mh a st h eb e s ts t a t i ca n dd y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c sw h e nt h es i n g l e —s c r e wm o u n t i n go nt h ec r o s ss l i d em a s sc e n t e r ，t h a tt h ea n t i - o v e r t u r n i n gm o m e n ta b i l i t yi si m p r o v e d3 3 ．9 ％b yi n c r e a s i n gg u i d er a i ls p a nf r o m3 7 5 ．5 m mt o7 3 5 ．5 m m ，t h a tt h ea n t i —t o r s i o nm o m e n ta b i l i t yi si m p r o v e d2 5 ％b yi n c r e a s i n gs c r e ws p a nf r o m5 6 7 m mt o1 0 6 7 m m ，t h a tt h e0 一s h a p e di st h eb e s tr i b b e dp l a t es h a p eo n0 一s h a p e d ，‘木- s h a p e d ’，‘# - s h a p e d ’a n d ‘W —s h a p e d ’，a n dt h a tt h eb e a mh a st h eb e s ts t a t i ca n dd y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c sw h e nt h eh e i g h tt ow i d t ho ft h e ‘0 ’c l o s e st o1 ，w h i c hm a k e st h e b e a md y n a m i cp e r f o r m a n c er e a c ho p t i m a ls t a t ew h e nt h eb e a mi nac e r t a i nt h i c k n e s sr a n g e ．S G M 5 0 Ab e a mf e e ds y s t e mi su s e da sa ne x a m p l ef o rv e r i f i c a t i o nr e s e a r c h ．F r e e d o mm o d a lt e s ta n df i n i t ee l e m e n ta n a l y s i si sc o n d u c tt ov e r t i c a ls l i d ep l a t eo ft h ef e e ds y s t e m ，t h ee r r o rb e t w e e n 0 ．7 ％t o8 ．9 ％．w h i c hp r o v e st h a tt h es i m p l i f ym o d e lo fv e r t i c a ls l i d ep l a t ei sr e a s o n a b l e ．R e m o t el o a d i n gm e t h o di su s e dt om o d e l i n gt h ef e e ds y s t e m ，t h e nt h em o d a lt e s ta n df i n i t ee l e m e n ta n a l y s i si sc a r r yo u t ，t h ee r r o rb e t w e e n0 ．7 ％t o4 ．4 ％，w h i c hi n d i c a t et h a tt h ef i n i t ee l e m e n tm o d e lo fb e a m —t y p ef e e ds y s t e mi sc o r r e c t ．K e yw o r d s ：b e a m —t y p ef e e ds y s t e m ，d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c s ，g u i d er a i ls p a n ，s c r e ws p a n ，b e a ms t r u c t u r e儿目录硕士学位论文目录摘| 耍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IA b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯。