【正文】 ....................... 1 數(shù)控車床的發(fā)展 .............................................................................................. 2 課題的實用意義 .............................................................................................. 3 主要研究內(nèi)容 ........................................................................................................ 3 CK6132 數(shù)控車床簡介 ......................................................................................... 4 第二章 數(shù)控車床的主傳動設計 .................................................................................... 4 機床主傳動變速系統(tǒng)的參數(shù) .................................................................................. 4 機床主傳動功率 ................................................................ 錯誤 !未定義書簽。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、深厚的學術造詣、寬厚待人的品格使我 受益匪淺 ,將永遠是我學習的楷模 ,并且將對我今后的學習工作產(chǎn)生積極的影響。． 主軸組件的模態(tài)分析 主軸的固有頻率與主軸的質(zhì)量分郝有關，當主軸上無工件時的固有頻率比主軸上夾持工件時高；提高主軸的支承剛度，可以提高主軸的同有頻率；車床在加工過程中使用尾座支撐工件，可顯著提高主軸組件的固有頻率。根據(jù)不出現(xiàn)切削自激振動的條件判定，CK6132數(shù)控車床的切削穩(wěn)定性較差。 第頁共 34 頁 主軸的靜態(tài)性能。 （ 2） 電動機的 電動機轉速范圍為 1440— 379r／ min，變頻器的頻率范圍為50Hz 一 13Hz。通過 分析計算得到以下結論： （ 1） 主軸電動機功率偏小。 第六章總結 數(shù)控車床主傳動 CK6132 數(shù)控車床主傳動采用通用變頻器和普通異步交流電動機驅動。 第頁共 34 頁 圖 主軸組件的第一階振型 圖 主軸組件的第二階振型 第頁共 34 頁 圖 主軸組件的第三階振型 圖 主軸組件的第四階振型 第頁共 34 頁 圖 主軸組件的第五階振型 圖 主軸組件的第六階振型 第頁共 34 頁 圖 主軸組件的第七階振型 圖 主軸組件的第八階振型 第頁共 34 頁 圖 主軸組件的第九階振型 圖 主軸組件的第十階振型 模態(tài)分析結果與分析 振型的大小只是一個相對的量值 (位移相對值 ),它表征的是各點在某一階固有頻率上振動量值的相對比值 ,反映該固有頻率上振動的傳遞情況 ,并不反映實際振動的數(shù)值。 查看列表中的信息確認無誤后，單擊 OK 按鈕，開始求解。在 (,0)的端面上施加 UX的一個約束。 4. 施加邊界條件 Main Menu:SolutionDefine LoadApplyStructuralDisplacementon node命令，選擇后端面所在的軸承，坐標為（ ， ），施加 UY,UZ 的的二個約束。 Main Menu:SolutionAnalysis TypeAnalysis Options 命令，打開 Modal Analysis 設置對話框，要求進行模態(tài)分析設置，選擇“ Block Lanczos”，在 nodes to expand 文本框中輸入 10，單擊 OK 按鈕。 CK6132 數(shù)控車床主軸組件的模態(tài)分析 ① 分析模型與主軸組件的剛度分析相似，只是不加力載荷。 ①對結構和流體自由度有效， ②結構具有常數(shù)的剛度和質(zhì)量結果 ③沒有阻尼，除非選用阻尼和 QR阻尼方法 ④結構不能施加隨時間變化的力、位移、壓力或溫度。 第頁共 34 頁 圖 主軸組件在切深方向的變形 第五章 基于 ANSYS 的 CK6132 主軸的模態(tài)分析 主軸的模態(tài)分析 模態(tài)分析的目的是確定結構的振動特性（結構的固有頻率和振型），結構的振動特性，是結構動態(tài)設計的重要參數(shù)，也是更詳細的動力分析（瞬態(tài)動力分析、諧響應分析、譜分析）的基礎。 ②第二工況時的主軸組件的剛度 : 主軸組件的剛度規(guī)定為在主軸端部的剛度，從圖 中，取其中間值－，主軸組件的剛度為： 54/ 107N/m。 要求 CK6132 車床穩(wěn)定性一般時極限切削寬度 blim=。若要求車床切削穩(wěn)定性好，則 blim≥ 。刀具材料 — 硬 質(zhì)合金， γ =60 α =50。 車床的切削穩(wěn)定性如下： 工件材料 —— 45 鋼，懸臂安裝，橫向切削。設計機床主軸時，總要進行剛度驗算，用有限元法分析計算主軸組件剛度是一種有效的方法．主軸組件由軸承、主軸、軸上傳動零件、卡盤和工組成，在分析主軸組件的剛度時，忽略軸上傳動零件， 主軸的第一工況和第二工況齒輪在主軸上的位置不一樣，因此分別對兩工況下的剛度進行 ANSYS 分析，主軸的第三工況屬 工件的精車階段，主軸組件的變形將直接影響工件的加工精度，為此，對工件在切深方向的位移進行分析。 CK6132 主軸組件組件剛度分析 主軸組件是機床重要組成部分之一，主軸組件的工作性能，對工件的加工質(zhì)量和機床生產(chǎn)效率均有重要影響。包括列表、圖示分析結果，也可以動態(tài)顯示振動模型或其他分析圖形。 CK6132 主軸分析時，采用的是稀疏直接求解器 (Sparse Direct Solver)。還提供了基于迭代求解法的 JGG（ the Jacobi Conjugate Gradient solver ）求解器、 PGG(the Preconditioned Conjugate Gradient solver) 求解器、 ICCG(the Inplete Cholesky Conjugate Gradient solver)求解器。主軸的受扭狀態(tài)，等效為一端固定，另一端作用一力偶的模型（如圖 所示）。在 CK6132 主軸力載荷步中，切深抗力和進給抗力施加在工件的切削點處，主切削力移到工件下方，該力平移產(chǎn)生的力矩在轉矩載荷步中處理，齒輪上的作用力等效為 Y坐標方向、 Z坐標方向的的力和一力偶，其中力施加于主軸的力載荷步，力矩在轉矩載荷步中處理（圖 ）。在轉矩載荷步中，主軸與齒輪接觸處的斷面上的所有節(jié)點施加約束 UX=0、 UY=0、 UZ=0。 1)施加約束或邊界條件 約束是定義一個結構的固定部分，確定結構上那些部分的那些自由度為 0。 CK6132 主軸網(wǎng)格劃分后的模型為圖 圖 CK6132 主軸網(wǎng)格 第頁共 34 頁 ②加載求解 加載求解一般分為三個部分，即施加約束條件、施加載荷以及求解計算。單元的劃分很方便，只須在相關的線或面上定義出單元的長度或要劃分的比例， ANSYS 會自動形成單元及節(jié)點，也可以用自適應網(wǎng)格劃分自動生成網(wǎng)格。 5）網(wǎng)格的劃分 結構幾何模型建立后，在將它分成小網(wǎng)格以供后續(xù)計算。對于有些單元必須輸入實常數(shù)，而對于有些單元則不需要輸入實常數(shù)， solid95 實體單元就不需要輸入實常數(shù)。 包括桿、梁、板、殼、實體等 200 種單元可供選擇． CK6132 主軸分析 第頁共 34 頁 選用的是 Solid95 實體單元。CK6132 主軸利用 AUTOCAD 繪制三維模型，利用 ANSYS 的接口把 AUTOCAD 繪制的三維模型導入到 ANSYS 中進行育限元 分析。 主軸 ANSYS 分析的一般過程 ①建立模型 1）建立 ANSYS 分析模型 在進行靜力分析時為了較好的反映實際工況，將把卡盤和工件（工件尺寸Ф 60mm 90mm ）一并考慮。為了分析車削加工出來的的零件的直線度誤差，精車加工（切削用量：n=1190r/min,ap=,f=，電機輸出功率 ），該工況稱為主軸的第三工況。 m) 效成作用于主軸的力偶（ N） 主切削力（ N） 進給切削力（ N） 切深切削力（ N） 第一工況 1249 454 112 1556 3750 1500 1500 第二工況 1200 437 54 750 1800 720 720 第三工況 428 156 19 27 642 257 257 CK6132 主軸靜力分析 CK6132 主軸分別有高速和低速兩個齒輪（ Z=45 和 Z=90）傳入運動和動力，在主軸計算轉速下工作，運動和動力由低速齒輪（ Z=90）傳入，此時齒輪對主軸的作用力最大（切削用量： n=238r/min,ap=6mm,f=，電機輸出功率 ），所以將該情況作為主軸的一種工況對主軸進行分析，本文中稱為主軸的第一工況。 表 主軸 組件的阻尼比 主軸組件的結構 阻尼比 ζ 說 明 滾動軸承 雙列向心短圓柱滾子軸承，向心推力軸承 ~ 指主軸前軸承。考慮到主軸組件是機床系統(tǒng)在抗振性方面的薄弱環(huán)節(jié)，因此近似地就把主軸系統(tǒng)的阻尼比代入式中的 ζ ，計算出來的 K就作為主軸組件的剛度要求。這時的 Kab最大，即允許的 blim最小，這是偏于安全的。在設計機床時，考慮到實際使用時的切削用量是各式各樣的，所以取穩(wěn)定性的下限來決定極限切削寬度玩。 Kab 降低則 blim 將增加。逐步降低。 mm），由試驗決定 ,見表 ； blim—— 該機床要求的極限切削寬度（ mm）； ζ —— 阻尼比，見表 ； β —— 變動的切削力 P 與工件切削表面垂線的夾角見表 ； 第頁共 34 頁 φ —— 刀具的主偏角（度）。則 Py=Pcosβ 。機床主振動方向一般也不在 Y 向。即假設三者都在 Y 方向。在設計機床時，可以根據(jù)機床的尺寸和性能，事先規(guī)定一個最大切削寬度，從而求得對機床的剛度要求 K=Kabblim/2ζ (1+ζ ) 表 切削 45 鋼時的 Kab 和 β 值 切削速度v(m/min) 50 100 200 每轉或每齒進給量（ mm） 切削系數(shù)（ N/μ m ②根據(jù)不出現(xiàn)切削自激振動的條件 自激振動穩(wěn)定性可用極限切削寬度 blim來判定。臥式銑床工作臺寬 B=200mm 和 250 mm時， K=100N/μ m； B=320mm 時， K=120N/μ m。如果主軸上裝有電動機轉子（內(nèi)連式電動機），則轉子處的撓度不得超過電動機轉子與定子之間的氣隙的 1/10。有的工廠認為在額定載荷下，最大撓度）， ymax≤ ，最大傾角 θ max≤ 。 有些文獻推薦了一些主軸剛度的數(shù)值。 m2/rad) () 式中 MN—— 作用的鈕矩（ N因此，鉆床主軸的剛度指標是扭轉剛度 KM。 K=P/δ (N/μ m) （ ） 雖然多數(shù)機床可以用彎曲剛度作為衡量主軸組件剛度的指標，但也有例外。結果均用彩色云圖、矢量圖和列表來顯示。前者用于整個模型 在某一載荷步（時間點）的結果。