2017年5月23日

加工中心的動態性能及其優化(下)

海天精工加工中心鉆攻中心前言：3.2.5電液相對激振器同圖24所示是一種緊湊的電液相對激振器結構，寬度僅80mnu安裝測試極其方便。從圖中可見,激勵柱塞的右端油腔由液壓單元保持20MPa以內的靜壓力（相當于7 000N的靜態力），而在柱塞中部的左右環形面施加由電液伺服閥控制的動壓力，所產生的最大動態力可達1 500N。激振器的最大動態力不僅取決于液壓系統的壓力，還與整個加工中心動態性能測試系統的剛度有關。當加工中心柔度較大時，在同樣液壓壓力下產生的動態激振力較小。此外，由于受到電液伺服閥動態性能的限制，激振力也是激振頻率的函數。當頻率超過150Hz時,動態激振力明顯降低。柱塞的運動幅度與激振頻率和液壓單元的流阻相關，當頻率為150Hz時，激振力約為750N,柱塞行程約為±6mm。激振頭位于激振器柱塞的左端，其外周貼有應變片，用于測量激振力的大小和波形。3.2.6電液絕對激振器同電液絕對激振器是借助一定質量的激振塊在加速度變化時所產生的動態力對加工中心部件激勵，以類似“地震”的逆原理進行工作，其典型結構如圖25所示。從圖中可見,電液伺服閥控制進入柱塞左右環形腔的液壓油流變化，使柱塞桿及其兩端的激振塊往復快速移動。這_運動的反作用力通過固定在加工中心工作臺上的激振器底板傳給加工中心，對加工中心進行動態激勵。柱塞桿在受力狀態下的變形借助應變片測出，并轉化為反映動態激振力的電信號。激振的頻率范圍為0Hz~500Hz,振幅最大行程±l〇mm,激振質量塊有4種不同規格,可以組合成不同大小的激振質量。3.2.7壓電陶瓷激振器壓電效應是某些晶體材料能夠產生正比于在其表面所承受機械壓力的電荷特性,廣泛用于力傳感器。隨著新型逆壓電效應陶瓷材料的出現，對元件施加電壓也可使其外輪廓產生幾何變化,稱之為力變換器或壓電致動元件。德國物理儀器（PhysikInstrument^公司的壓電陶瓷激振器的工作原理和外觀如圖26所示[13]。圖26壓電陶瓷激振器的原理從圖中可見，逆壓電效應的力變換器有縱向疊堆式、橫向板式和薄膜式3種。縱向疊堆式力變換器的行程變化Ai是每個單元疊加的總和。最大可達300|xm,最大剛度可達2 100N/|xm,最大承載力3 500N。橫向板式力變換器的每個單元都可完成全行程變化AL,故行程范圍較小，僅為20|xm~45|xm,變換器剛度范圍為8N/njn~15N/(im,最大承載力100N,皆與疊堆式力變換器相差甚遠。薄膜式力變換器由鋼和陶瓷兩種材料合成，雖行程范圍較大，但剛度和承載力度都較小。疊堆式力變換器所需的激勵電源電壓高達1 000V,以實現大幅度的行程。板式力變換器的激勵電源電壓約100V,但所需電流較大。隨著功率放大器技術的進展，疊堆式和板式力變換器都可以作為加工中心動態性能測試的相對激振器,但能夠達到的最大幅值要比電液激振器小得多。3.2.8不同激振方式的比較[5]不同激振方式和激振器的技術特點比較見表5。采用電動、電液和壓電相對激振時，激振器安裝在刀具(主軸）與工件(工作臺)之間，加工中心處于靜止狀態。電動和電液激振技術成熟，應用廣泛。壓電激振最大靜態力很大，而動態力很小，限制了它的應用范圍。電磁激振可以在工件或刀具旋轉狀態下進行，但最高激振頻率和最大動態力都較低。電液絕對激振時,激振器通常固定在工作臺上，借助慣性力從外部對加工中心激振。必要時,工作臺可移動，主軸可旋轉，其特點是激振頻率較低。力錘激振裝置最簡單，使用方便,應用非常廣泛。其特點是僅能輸出脈沖非周期信號。電動、電磁、電液和壓電激振方式都可按需要輸出簡諧信號或隨機信號。3.3動態性能試驗分析案例M加工中心動態性能理論模型及其仿真的可信性取決于邊界條件&卩阻尼比等）的確定。這些邊界條件不僅與加工中心的結構和材料性能有關,還與機構的磨損、預緊力的變化和負載有關,只能通過實驗確定。因此，理論建模和測試兩者相互補充，不可偏廢。3.3.1模態測試分析模態測試分析是用實驗方法獲得加工中心的振型。韓國昌原大學對一臺落地鏜銑加工中心的立柱和主軸滑枕部件進行了動態性能分析和測試，包括模態的有限元分析和測試以及加工中心動剛度的評估。現將其作為典型案例加以簡要介紹。首先，將該加工中心部件結構進行了一定程度的簡化，忽略_些細節，并將立柱底部四角的節點固定，建立了含有17 976個節點和18 832個單元的有限元模型。借助有限元分析軟件求得一階到四階的固有頻率，分別為 59.51Hz、83.16Hz、92.64Hz 和 107.06Hz,同時獲得對應上述固有頻率的模態振型。然后，使用力錘對滑枕端部進行脈沖激勵，借助加速度計拾取振動信號，經過數據采集和分析獲得頻率響應函數和模態振型。其測試方法如圖27所示。海天精工備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用！結束語：加工中心動態性能對加工中心的加工效率和加工精度起到決定性的作用。自20世紀60年代以來，國內外學者進行了大量的理論研究，取得豐碩的成果。隨著計算機運算能力的快速提高，各種有限元分析軟件的功能日益完善和強大加工中心結構的動、靜剛度評估和模態分析等已經不是難題。問題在于邊界條件ft卩動態切削力、阻尼比證的合理選擇和確定。因此，建模和仿真結果的可信性還需要用實驗方法加以驗證。兩者相互補充和擬合，甚至多次反復擬合，才能對加工中心動態性能有深入的理解，并加以不斷改進和提高。機械結構的動態性能測試方法和儀器設備已經相當成熟。近年來,市場上有些專門用于加工中心動態性能測試的裝置和軟件，可以將頻率響應函數和相幅圖直接轉化為加工穩定性葉瓣圖，或者在線測量加工中心加工過程的動態性能。借助激振力錘測試機床動態性能是一種簡單而實用的方法，可在車間條件下應用，值得加以推廣。顫振是加工過程中形成的自激振動，對加工中心的加工效率和精度危害甚大。顫振是加工中心、刀具、工件和切削過程相互耦合而形成。顫振的形成不僅與機床結構、工作條件和受力情況有關，而且與刀具、工件的動柔度和質量以及夾緊方式有關。切削力是變化的動態力，加工中心出現振動在理論上不能完全避免。關鍵是如何將振動迅速衰減，不形成自激而導致或加劇顫振。歸納本章所述，影響加工中心振動形成的主要因素見表7,而抑制加工中心的主要措施見表8。從表中可見，在加工中心上采用被動阻尼器和主動阻尼器是抑制顫振的有效方法。借助穩定性葉瓣圖自動調節切削用量是實用而經濟的抑振措施。CNC加工中心是機電一體化復合系統。其動態性能取決于機電耦合的綜合系統。不斷改善和提高CNC系統的動態響應能力是重要的發展方向。例如，對加速度和加加速度的控制，提高位置測量和反饋系統的動態響應能力,都對抑制加工中心振動有很大的影響海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網絡，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！

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