【正文】 結(jié) 論本論文的主要工作 加工中心已經(jīng)成為了近幾年來發(fā)展的熱點(diǎn)內(nèi)容，加工中心目前正朝著高速、高精度、高穩(wěn)定性的方向發(fā)展，對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能的要求也是越來越高。采用智能尺寸進(jìn)行網(wǎng)格分割，選取的劃分單元的精度為4劃分網(wǎng)格后的底座模型如圖314所示：圖314 底座網(wǎng)格劃分模型（4）定義邊界條件底座是安置在加工中心箱體上的，在模態(tài)分析中，認(rèn)為底座底面是和箱體連接固定不動(dòng)的。工作臺(tái)的材料屬性如下：表33 工作臺(tái)材料屬性彈性模量/GPa泊松比密度/Kgm31357300（3）單元的選擇和網(wǎng)格的劃分在工作臺(tái)的建模過程中依然采用Solid 92實(shí)體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。失穩(wěn)所造成的直桿喪失軸向支撐能力，很可能會(huì)造成零部件或者整個(gè)系統(tǒng)的破壞，造成生產(chǎn)安全等問題。故載荷僅為摩擦力。物體理論上有無窮階模態(tài)，振動(dòng)是這無窮階模態(tài)的疊加。 滾珠絲杠簡化后的模型如圖31所示：圖31 滾珠絲杠簡化模型（2）定義材料屬性根據(jù)ANSYS模態(tài)分析需要，定義彈性模量和材料的密度。ANSYS基本功能包括：結(jié)構(gòu)分析（靜力分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、特征屈曲分析、專項(xiàng)分析等）、熱分析、電磁分析、流體分析、耦合場分析等[22]。最終雙驅(qū)動(dòng)直線進(jìn)給系統(tǒng)的總體裝配圖如下所示：圖211 整體裝配效果圖3 雙驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的有限元建模與靜動(dòng)態(tài)分析 有限元及ANSYS簡介 有限元方法簡介有限元法是是近似求解一般連續(xù)域問題的一種數(shù)值方法，最初是用于對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，后來很快就廣泛應(yīng)用于如電磁場、流體力學(xué)等各種連續(xù)域問題；有限元法適應(yīng)于任意復(fù)雜的幾何區(qū)域，可以處理不同的邊界條件，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在20世紀(jì)中葉以來，有限元法以其獨(dú)有的計(jì)算優(yōu)勢得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用[22]。m(7) 彈性變形測量定位精度時(shí)，機(jī)床不切削。故距離l=900+150=1050mm=。伺服電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢系數(shù)KM指的是：伺服電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢與角速度之比。考慮到要方便排放碎屑，在底座上面凹槽部分上下打通，方便碎屑排放。故需要設(shè)置成筋板結(jié)構(gòu)。 工作臺(tái)設(shè)計(jì)工作臺(tái)是零件加工的場所，是采用鑄造技術(shù)，自行設(shè)計(jì)制造。一般情況下加工中心均是采用兩根導(dǎo)軌條，每條導(dǎo)軌上有兩個(gè)滑塊。：空載加速轉(zhuǎn)矩是指：執(zhí)行部件從靜止以階躍指令加速到最快進(jìn)給速度時(shí)需要電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，這個(gè)轉(zhuǎn)矩不得超過伺服電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax[5]。 Nm，許用最高轉(zhuǎn)速為5400 r/min，均滿足要求。m ()故最大切削力矩：T = Tf +Tp = N表 21 絲杠的支承方式本例中選取“兩端固定”的支承方法。L=60nm+h106=60225015000106=2025 ( 106r) ()絲杠的當(dāng)量載荷：Cm=32025= kN ()所選的滾珠絲杠，其額定動(dòng)載荷Ca不得小于此值Cm，即Ca≥Cm。所以絲杠的實(shí)際平局載荷Fm*= Fmτ，最大載荷Fmax*=Fmaxτ。0級(jí)精度的絲杠V300=。這里選定脈沖當(dāng)量為a=。 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)交流何服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速ndmax有2000r/min，3600r/min ，4500r/min，6000r/min，不等。 本文研究內(nèi)容進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是加工中心的重要組成部分，進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，靜動(dòng)態(tài)的特性如何將會(huì)直接的影響到加工中心的加工精度。為了更好的去適應(yīng)高速化高精度化的要求，改進(jìn)并提高滾珠絲杠的靜態(tài)動(dòng)態(tài)性能，一些學(xué)者和專家考慮將傳統(tǒng)的單滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，改為采用雙滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。大連理工的戴曙總結(jié)了一套關(guān)于數(shù)控機(jī)床直線進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法以及其中比較重要的傳動(dòng)部件和滾珠絲杠及絲杠支承的計(jì)算設(shè)計(jì)方法。一個(gè)國家數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和水平已經(jīng)成為了衡量一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化程度和綜合國際競爭力的重要指標(biāo)[2]。本文以雙滾動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)直線進(jìn)給進(jìn)給系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)目前國內(nèi)外機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)的研究狀況進(jìn)行了簡單介紹；利用三維造型軟件Pro/e，對(duì)雙驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的組成部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)及裝配；并基于有限元的分析方法，利用ANSYS軟件對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的重要部件如工作臺(tái)、底座和滾珠絲杠進(jìn)行了模態(tài)分析，并對(duì)滾珠絲杠做了靜力分析，并進(jìn)行了壓桿穩(wěn)定的校核；在最后對(duì)“支撐部分壁厚對(duì)模態(tài)各階頻率的影響”做了分析。到目前為止，以數(shù)控技術(shù)為主要代表的現(xiàn)代化制造技術(shù)已經(jīng)成為美國、日本和歐洲等先進(jìn)工業(yè)國家競爭的焦點(diǎn)。東北大學(xué)的邱國富對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的特性進(jìn)行了研究，并建立了進(jìn)給系統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并用ANSYS及Simulink對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的特性進(jìn)行了分析和動(dòng)態(tài)性能的仿真[11]。由大連機(jī)床廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的VHT系列五軸聯(lián)動(dòng)立式車銑復(fù)合加工中心的Y 軸方向即采用的是雙絲杠驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。（3）利用三維造型軟件Pro/e，對(duì)雙驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的組成部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)及裝配。先試選電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為nmax=4500r/min，則：絲杠導(dǎo)程：Ph=1000Vmaxnmax=1000424500= （）在反饋裝置中，目前有兩種：（1）用測速發(fā)電機(jī)作為速度反饋；用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置反饋；（2）利用編碼脈沖編碼器同時(shí)作為速度和位置反饋，后者應(yīng)用目前較為廣泛 [3]。傳動(dòng)系統(tǒng)總體如圖22所示：圖22 傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖伺服電機(jī)3與滾珠絲杠5通過聯(lián)軸器4聯(lián)結(jié)。首先，計(jì)算本例中工作負(fù)載造成的絲杠的當(dāng)量載荷Cm。絲杠的最高轉(zhuǎn)速為4500r/min。額定動(dòng)載荷為Ca=64 kN，大于計(jì)算結(jié)果。角接觸軸承的40TAC72A型推力角接觸軸承(內(nèi)徑40mm，外徑72mm，寬度15 mm)。所選伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩大于25 Nm2 ()根據(jù)交流伺服電機(jī)要求，負(fù)載慣量 ≤ 電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量10（倍）。m2，滿足要求。tac=2π4500 Tmax= s () s即可。在實(shí)際工作中，考慮到受力位置是不斷變動(dòng)的，所以采用平均載荷對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌進(jìn)行分析，在這里認(rèn)為平均受力點(diǎn)為工件中心。選擇T型槽尺寸為：A=28mm、B=50mm、C=20mm、H=48mm、P=100mm。具體結(jié)構(gòu)如圖27所示。其中0級(jí)絲杠V300=。伺服系統(tǒng)的Ks=8 1/s（Ks為系統(tǒng)增益，由試取后經(jīng)過驗(yàn)算得到），取Kvo =28=16 V/V。m ()（3）絲杠軸承的軸向剛度 Kba絲杠軸承為40TAC72A型，查文獻(xiàn)得兩列組合型的軸向剛度Kba為1230 N/181。m () (8) 定位誤差任意300mm長上的定位誤差，等于滾珠絲杠的誤差V300 加上彈性變形δ，即3+= 181。有限元分析中分析的對(duì)象已經(jīng)不再是原始對(duì)象，而是由大量的單元以某種的方法聯(lián)結(jié)而成的離散對(duì)象。所以在進(jìn)給系統(tǒng)的模態(tài)分析中，需要分析前幾階的模態(tài)。非常適合不規(guī)則形狀的結(jié)構(gòu)特別是曲線邊界的擬合。由于模型是對(duì)稱模型，計(jì)算結(jié)果有重根，重根的模態(tài)振型是相互對(duì)稱的，運(yùn)算結(jié)果中重根算作一個(gè)模態(tài)振型，其中5階模態(tài)有3個(gè)重根，不但有徑向的振動(dòng)，還有軸向的振動(dòng)。 N/181。若規(guī)定穩(wěn)定的安全系數(shù)為大于5。約束設(shè)置如圖所示（約束部分用紫色標(biāo)出）：圖311 工作臺(tái)約束設(shè)置（5）模態(tài)分析求解設(shè)定analysis type為modal分析，進(jìn)行求解運(yùn)算。(a)一階振型 (b)二階振型(c)三階振型 (d)四階振型(e)五階振型 (f)六階振型圖316 底座各階模態(tài)振型圖各階模態(tài)振動(dòng)頻率如下表所示：表36 底座各階模態(tài)振動(dòng)頻率階數(shù)123456頻率（Hz）102711021135119513001354 模態(tài)對(duì)比分析模態(tài)分析是結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及設(shè)備故障診斷的重要方法，而支撐的肋板部分又是影響各階模態(tài)頻率的重要因素。主要完成了以下工作：(1)本文以雙滾動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)直線進(jìn)給進(jìn)給系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)目前國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)的研究狀況進(jìn)行了簡單介紹，闡述了已取得的研究成果以及仍存在的不足。汪老師在