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伯特利數(shù)控 加工中心 鉆攻中心

前言：

現(xiàn)代加工中心正在向現(xiàn)代加工中心的方向發(fā)展。現(xiàn)代加工中心轉(zhuǎn)速可達到2 000 r/min以上，快移速度60rn/rnin以上并且定位精度不超過3 pm。這些參數(shù)決定了加工中心必須有更高的剛度:工作臺是加工中心的重要組成部分，其剛度不僅影響著加工中心的幾何精度和加工精度⁰,而且影響著加工中心的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，提高工作臺的剛度是提高加工中心整體可靠性的有效方法：⁰對工作臺進行了靜動力學分析，對該工作臺進行拓撲優(yōu)化以提高工作臺系統(tǒng)的固有頻率；劉光浩等^H對ZK5150型鉆床的工作臺進行有限元靜動態(tài)分析，在滿足剛度不下降的前提下對其進行輕量化設計;楊飛等^6]對立式加工中心的工作臺系統(tǒng)進行模態(tài)分析，對其結(jié)構進行了改進，提高了各階的固有頻率；王傳祥等⁰用有限元分析在承受大載荷時,TJ16213CNC鏜銑加工中心工作臺的變形與應力，為驗證加工中心工作臺設計的合理性與進一步的優(yōu)化提供了可靠的理論依據(jù)。

筆者以上述研究成果為依據(jù)，將工作臺的靜剛度作為研究對象，提出了以提高剛度為目標的優(yōu)化方案,選擇了幾種主要影響參數(shù)作為獨立隨機變量，分析各參數(shù)的隨機變化對優(yōu)化后工作臺剛度可靠性的影響，以為提高工作臺剛度可靠性提供參考：

1工作臺的優(yōu)化1.1建模

文中以某公司的THM46I00高精密臥式加工中心工作臺為研究對象進行建模分析，由于其內(nèi)部結(jié)構較為復雜，建模時對影響較小的微小特征部件進行合理簡化，簡化后的模型如圖I所示：

工作臺支撐采用轉(zhuǎn)盤軸承結(jié)構，工作時采用液壓夾緊裝置進行夾緊。工作臺的材料為灰鑄鐵HT250,彈性模量為113 <;Pa;泊松比為0.28;密度為7 200 kg/m³;抗拉強度為240 MPa;抗壓強度為820 MPa。工作臺采用自由網(wǎng)格劃分方式，網(wǎng)格劃分模型如圖2所示：

1.2有限元模型的驗證

對轉(zhuǎn)臺進行模態(tài)試驗，將試驗的結(jié)果與有限元分析的結(jié)果相對照，以驗證有限元模型的正確性。

被測轉(zhuǎn)臺采用懸吊的安裝方式以模擬自由狀態(tài)，其懸吊頻率為1 Hz左右：如圖3所示^使用橡皮繩將轉(zhuǎn)臺吊在剛性較好的支架上，轉(zhuǎn)臺保持水平,，該試驗所采用的測試方式為多點激勵、多點拾振的多輸入、多輸出（MM0)法。

通過試驗與有限元分析，得到了轉(zhuǎn)臺模態(tài)前6階的試驗值與計算值，如表1所示：經(jīng)過計算可以得出，試驗值和計算值之間的誤差小于】0% ,并且振型基本—致：因此，可以證明該建模方法基本正確，該模型可用于后續(xù)優(yōu)化工作。