基于ANSYS的高速加(jiā)工中心有限元分析

高速加工中心是近年來機床發展的熱(rè)點之一。随着加工中心向着高切削速度(dù)、高進給速(sù)度和高加工精度的方(fāng)向發展,對其工作性能的要求越來越高,不僅要求加工中心具有良好的靜态特性,而且(qiě)要(yào)具(jù)有良好的動态(tài)特性。為此,對加工中心進行(háng)整機靜動态特性分析(xī)已成為設計的必要(yào)環節。本文(wén)分析了焊接型和鑄造型兩種高速加工中心的主(zhǔ)要結構特(tè)點,利用(yòng)有限元(yuán)分(fèn)析軟件ANSYS 分别(bié)建立了焊接型EQD18 加工中心和鑄造型PM50A 加工(gōng)中心的整體有限元(yuán)分析模型,對加工中心存在的兩種不同類型的(de)結合面,即螺栓聯接(jiē)的固定結合面和導軌聯接的運動結合面,采(cǎi)用用戶(hù)自定義單元進(jìn)行模拟; 對加工中心(xīn)驅動X、Y、Z 軸高速移動的傳動絲杆,分别采用杆、梁單元進行模拟,并對比分(fèn)析了兩種模拟方(fāng)法對加工中心固有頻率的(de)影響,通(tōng)過實驗表明(míng)采用杆單元進行模拟更(gèng)符合實際情況(kuàng)。通過靜力分析,模态分析和諧(xié)響應特性分析得到加工中心在不同工(gōng)況下的靜(jìng)剛度、動剛度、固(gù)有頻率以及相應的振型(xíng)等理論數值。并(bìng)将EQD18 加(jiā)工中心的有限元分析(xī)結果與實驗數據進行了對(duì)比分析,證明了采用的有限元(yuán)模型能較好地模拟實際情況,研究成果為高速加工中心的設計提供了可靠的(de)理論依據。

    高速加工(gōng)中(zhōng)心不斷提高的工作性(xìng)能是模具制造(zào)業得以和高精度加工模具的重要前提。在驅動技術的推動(dòng)下，湧現出結構創新(xīn)、性能優良(liáng)的衆多不同類型的高速加工中心。90年代中(zhōng)後期出現的三軸高速加工中心現已發展到五軸高速加工中心。在驅(qū)動方式(shì)上，已從(cóng)直線運動（X/Y/Z軸）的伺服電機(jī)和滾珠絲杠驅動發展到目(mù)前的直線(xiàn)電機驅動，回轉運動(dòng) （A和C軸）采用了直接驅動(dòng)的(de)轉矩電機(jī)，有的公司并通過直線電機和轉矩電機使加(jiā)工中(zhōng)心發展成全(quán)采用直接驅動的五軸加工中(zhōng)心。顯著(zhe)提高了加工中心的行程(chéng)速(sù)度、動态性能和定(dìng)位精度。  

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