并联机床颤振特性分析

• 作 者: 公平
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 颤振 并联机床 稳定性极限图 模态试验 一致性

颤振是高速加工稳定性的重要影响因素,颤振的发生极大地限制了高速加工的效率和精度。并联机床是发展为高速加工机床的一个潜在选择方案,有研究表明并联机床在工作空间各位置下的动态特性具有高度一致性。因此,从并联机床的固有结构出发来研究机床颤振特性对于高速加工机床的开发以及对颤振的预测和控制具有重要意义。本课题主要研究了并联机床在工作空间各位置下的颤振一致性问题。首先,本文详细的分析了再生型颤振产生的机理,对Autintas的颤振稳定性理论进行了深入的理解,用matlab编写了颤振稳定性极限图的求解程序,该程序可以实现的功能是:在输入机床模态参数和切削工艺参数的条件下预测机床加工的稳定性。并在此程序的基础上分析了机床结构参数以及工艺条件对加工稳定性的影响。然后,本文对EXE700并联机床各个主要组成部件进行了简化和修改,在ProE中建立了并联机床整机的实体模型,将其导入有限元分析软件ANSYS中建立了并联机床在工作空间多个位置下的有限元模型,采用了耦合自由度的方法对机床中存在运动副进行了模拟。对建立的机床的有限元模型进行模态分析,找到了影响加工特性的主要振型和频率,在模态分析的基础上求解了机床刀尖点在单位激振力下的响应,用曲线拟合的方法从频率特性曲线中提取了刀尖点垂直方向的模态参数,并设定切削条件之后计算各位置下机床的稳定性叶瓣图,比较其一致性。最后,本文对并联机床的刀尖点进行激振试验,用LMS.Test.Lab提取了刀尖点的模态参数,计算了机床在各个位置姿态下的稳定性极限图以检验有限元中计算的结果。经以上研究和分析,得出了一些初步的结论,为以后的进一步研究提供了理论和方法。