數(shù)控機床爬行的建模仿真|加工中心
2.4爬行的建模仿真根據(jù)機床進給系統(tǒng)的簡化物理模型圖2.2,在ADAMS中建立模型時，應(yīng)用ADAMS中的幾何建模工具、約束工具和載荷建立了爬行的運動仿真模型[26~32]，如圖2.3所示，此模型所有的部件均為剛體，質(zhì)量分布均勻，其他各種裝配間隙和誤差均忽略不計。左面紅色的方塊代表驅(qū)動件（電機），右邊綠色的方塊代表工作臺，中間黃色的彈黌代表滾珠絲杠、軸承、螺母等傳動部件，最下面玫瑰色的長方體代表導(dǎo)軌。讓驅(qū)動件勻速向右運動，推動彈簧收縮，觀察工作臺的運動趨勢。由前面2.3對臨界爬行速度的推導(dǎo)可知，只有當(dāng)驅(qū)動速度大于爬行的臨界速度時，工作臺才不會出爬行，根據(jù)（式2.16)中推斷出的影響爬行的各個因子，改變爬行因子的參數(shù)來進行分析，可以得到不同的實驗參數(shù)和分析結(jié)果仿真圖。2.4.1不同驅(qū)動速度對爬行的影響表2.1模擬參數(shù)表 序號 系統(tǒng)的傳動剛度 系統(tǒng)的阻尼 工作臺質(zhì)量 靜動摩擦系數(shù)之差 驅(qū)動速度 1 1000N/mm IN.s/mm 15Kg 0.05 4mm/s 2 1000N/mm IN.s/mm 15Kg 0.05 6mm/s 3 1000N/mm IN.s/mm 15Kg 0.05 9mm/s 4 1000N/mm IN.s/mm 15Kg 0.05 lOmm/s 根據(jù)表2.1，將每組不同的參數(shù)輸入到模型2.3中，進行模擬仿真，可以分別得到速度和加速度仿真圖形，如下所示：比較圖2.4中的(a)、（b)、（c)和(d)圖，可以看出，圖2.4(a)在5s內(nèi)一直有速度波動，速度波動幅度最高達到75mm/s以上;圖2.4(b)在5s內(nèi)有波動，速度波動幅度達到50mm/s以上，相對于圖2.4(a)來說，爬行重復(fù)周期變短，速度波動幅度變小；圖2.4(c)在1.2s內(nèi)速度有波動，與圖2.4(b)比較看來，速度波動時間明顯變短，但是波動速度幅度有所增長；圖2.4(d)在0.5s內(nèi)速度有少量波動，速度波動幅度在75mm/s以下，過了0.5s以后迅速到達給定的驅(qū)動速度。由此可以說明，驅(qū)動速度越大，越不易產(chǎn)生爬行。從圖2.5中，我們可以看出，速度的改變導(dǎo)致加速度發(fā)生了顯著的變化。經(jīng)過分析可以得出，速度波動越大、波動的時間越長，加速度的波動范圍就越大并且波動時間也越長。在圖2.4(d)中爬行控制在0.5s以內(nèi)，所以圖2.5(d)中，加速度波動也在0.5s以內(nèi)，波動范圍不大。2.4.2不同靜動摩擦系數(shù)之差對爬行的影響表2.2模擬參數(shù)表 序號 系統(tǒng)的傳動剛度 系統(tǒng)的阻尼 工作臺質(zhì)量 靜動摩擦系數(shù)之差 驅(qū)動速度 l l000N/mm IN.s/mm l5Kg 0.04 I5mm/s 2 1000N/mm IN.s/mm l5Kg 0.06 I5mm/s 3 1000N/mm IN.s/mm l5Kg 0.1 I5mm/s 4 1000N/mm IN.s/mm l5Kg 0.15 I5mm/s ooooon^u^5-0-5-0-5-0-lys根據(jù)表2.2,將每組不同的參數(shù)代入到圖2.3中，進行模擬仿真，分別得到如下仿真圖形：圖2.6不同靜動摩擦系數(shù)之差下的ADAMS速度仿真圖圖2.6(d)中，速度在5s內(nèi)波動幅度達到220mm/s，而給定的驅(qū)動速度是15mm/s，出現(xiàn)了嚴(yán)重的爬行現(xiàn)象；圖2.6(c)比圖2.6(d)的爬行頻率有所增加，但爬行比較規(guī)律，且速度波動在126mm/s以內(nèi)，對加工的零件造成的影響比圖2.6(d)要小得多；比較圖2.6(b)和圖2.6(c)，圖2.6(b)速度波動時間減少到0.8s以內(nèi)，速度波動在120mm/s以內(nèi)，無論是爬行時間還是爬行幅度都相應(yīng)有所減少；圖2.6(a)比較好地把速度和爬行時間分別控制在了24mm/s和0.3s之內(nèi)，基本上抑制住了爬行。由此說明，靜動摩擦系數(shù)之差越小越好。下面是不同靜動摩擦系數(shù)之差下相對應(yīng)的加速度仿真圖：圖2.7不同靜動摩擦系數(shù)之差下的ADAMS加速度仿真圖由圖2.7可以看出，速度波動越大，加速度也會相應(yīng)的有較大的波動。2.4.3不同工作臺質(zhì)量對爬行的影響：表2.3模擬參數(shù)表 序號 系統(tǒng)的傳動剛度 系統(tǒng)的阻尼 工作臺質(zhì)量 靜動摩擦系數(shù)之差 驅(qū)動速度 1 1000N/mm IN.s/mm 10Kg 0.05 15mm/s 2 1000N/mm IN.s/mm 22Kg 0.05 15mm/s 3 1000N/mm IN.s/mm 3〇Kg 0.05 15mm/s 4 1000N/mm IN.s/mm 40Kg 0.05 15mm/s 在圖2.8(d)中，5s內(nèi)一直有爬行，爬行較規(guī)律，速度波動在Omm/s到130mm/s之間；圖2.8(c)比圖2.8(d)中的質(zhì)量減少10Kg,能明顯看出，產(chǎn)生的爬行次數(shù)減少；當(dāng)m=22Kg時，爬行控制在1.5s之內(nèi)，速度波動幅度較圖2.8(c)有緩解；圖2.8(a)中速度只在0.2s與0.3s之間波動了一次，最高速度在22mm/s之內(nèi)，基本上控制住了爬行。由此證明，工作臺質(zhì)量越小，對精工機床不出現(xiàn)爬行有幫助，越能保證精工機床的加工精度。圖2.9對應(yīng)的是不同工作臺質(zhì)量下加速度仿真圖。2.4.4系統(tǒng)的不同阻尼對爬行的影響表2.4模擬參數(shù)表 序號 系統(tǒng)的傳動剛度 系統(tǒng)的阻尼 工作臺質(zhì)量 靜動摩擦系數(shù)之差 驅(qū)動速度 l l000N/mm 0.006N.s/mm l5Kg 0.05 I5mm/s 2 l000N/mm 0.05N.s/mm l5Kg 0.05 I5mm/s 3 lOOON/mm O.lN.s/mm l5Kg 0.05 I5mm/s 4 lOOON/mm 5N.s/mm l5Kg 0.05 I5mm/s (d,在圖2.10中能夠看出，系統(tǒng)的阻尼越大，速度波動的時間越短，幅度越小，系統(tǒng)越穩(wěn)定。圖2.10(d)中只在0.2s和0.3s之間有一次跳動，速度最高達到22mm/s,己經(jīng)很好的控制住了爬行。下面是加速度模擬仿真圖：2.4.5系統(tǒng)的不同傳動剛度對爬行的影響： 表2.5 模擬參數(shù)表 序號 系統(tǒng)的傳動剛度 系統(tǒng)的阻尼 工作臺質(zhì)量 靜動摩擦系數(shù)之差 驅(qū)動速度 l 800N/mm IN.s/mm l5Kg 0.05 I5mm/s 2 750N/mm IN.s/mm l5Kg 0.05 I5mm/s 3 597N/mm IN.s/mm l5Kg 0.05 I5mm/s 4 500N/mm IN.s/mm l5Kg 0.05 I5mm/s 取四種不同的系統(tǒng)傳動剛度仿真結(jié)果表明，當(dāng)K=800時，系統(tǒng)很快達到穩(wěn)定的速度值，在工作臺運動平穩(wěn)前期0.2s?0.3s稍有速度波動；當(dāng)K=750時，系統(tǒng)速度波動幅度增加，但是0.5s后很快趨于穩(wěn)定速度值；當(dāng)K=597和K=500時，速度波動增大，爬行現(xiàn)象嚴(yán)重。從此圖可以看出系統(tǒng)的剛度對爬行的影響很大，系統(tǒng)剛度越小爬行越嚴(yán)重。(d)(c)根據(jù)圖2.13的加速度仿真結(jié)果，也可能夠看出，系統(tǒng)的傳動剛度越大，系統(tǒng)越穩(wěn)定，越不易產(chǎn)生爬行。本文采摘自“振動對精工機床進給系統(tǒng)爬行的影響”，因為編輯困難導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請注明！