重型数控机床静压导轨可动结合部动力学建模

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大重型机床静压导轨的静态性能及油膜流体仿真研究

ｃａｇｎｅｓｒｃｕｅｏｈｙｒｓｔｕｄｄｕｉｅｉＳｐｌ，ｅｎｗｇｉｅｃｕｄｂｓｄｉｈｎｉｇｔｔｔｒｆｔｅｈｄｏｔｉｇｉｅａｓｎａｎｗｏｕｐｙｔｅｄｏｌｅｕｅｈｕａｃｎｇｌｈｕｎ
ｔｅｔｒｔｂｅｉｄｏｗｅａｅｕｅｈｓｄｓ，ｃＲ／ＦＵＮ．ｒｍｅｄｓＤｈｕｎａｌＫｎｓｏｓａｓｄｉｔｉｅｉｓｈａＰＯＥ，ＬＥＴＦｏｔｅｉｏ３．ｆｆｒｒｉｎｇｕｓｎｈｎｇｆｍｄｌｄｔｅｉｔｎｒｅｄｍｎｉｎｆｗａａｙｉａｄｃｃｌｉｓｉｐｅｓｒｇｉｏａａｓ，ｏｅｎｒａｔｅ－ｉｅｓａｌｎｓｎａｕａｏｏｔｃｒｓｕｅｕｅｔｎｌｉｎａｈｅｌｈｏｌｏｌｓｌｔｎｆａｔｄｙｓｆｏｔｅｔｅｒｔａｃｃｌｉｎｉｌｉｎｉａａｚｓｈｔｉｐｒ￣ａｃｄｔｅｌ］ｗｆｅｄｒｍｈｏｅｃｌａｕａｏａｄｓａｏ，ｎｙｅｅｓｔｅｏｎｅａａｏｌｌｈｉｌｔｎｍｕｔｔｌｔａｃｆｎｈｗｆｏｉ
ＧｎｄＮｅｈｏｇｏ，ｔ，ａｊｇ２０，ｈｎ）ｏｇａＣＣＴｃｎｌｙＣ．ＬｄＮｎｉ０９Ｃｉａｏｎ１０
数控转台承受偏载荷的问题提出了在转台轴向布置平面导轨的方案。在以
改造，变静压导轨的结构，用新型的供油方式，新式导轨运用在转台改采将ＯＥ及ＣＤ仿真分析软件ＦＵＮ从导轨以及油膜的三维模型设计和导轨／ＦＬＥＴ，

静压导轨在重型机床设计中的应用_赵玉梅

4 练习过程常见错误
如何做好反身动作? 把握反身动作的尺度至关重要, 是每一个习舞者必须掌握的。在训练过程中常见的错误有以下几点:
一是忽视或没有反身动作, 导致动作生硬、不连贯, 转度不够不到位, 影响下一舞步的运作。
二是利用腰部以上, 甚至用肩膀和手臂机械地转动身体来完成 CBM, 从而导致男女舞伴技术和身体姿态变形。改正方法: 正确的 CBM 应来自于体内, 在自然的呼吸过程中加之主力腿膝盖的扭动, 从容协调地完成身体转动。这样不仅可以使男女舞伴的架型不变、姿势优美, 而且还可使他们保持良好的身体位置和身体相关位置。
8) , 这样就可准确把握好反身动作的尺度。b. 动作结束时身体要预留下一动作的反身动作转动角度。如 NAT U AL . SPIN T U RN 的第三步结束时, 脚尖指向逆舞程线方向, 但身体背向斜中央, 而不是背向舞程线, 这样有利于下一动作的衔接, 充分利用 CBM 使动作与动作之间连贯、流畅。CBM 往往在垂直位于主力腿运作, 它稍先于动力脚出步之前或几乎二者同时开始, 但它结束于这一舞步运行停止之前, 不可在舞步运行停止后还继续做 CBM, 否则就犯了 CBM 身体转度超过动力脚运行方向的错误。
Zhao Yumei
( T angshan H uading M echanism M anuf act ur ing, T angshan 063020)
Abstract: In this paper, the wo rking pr inciple as w ell as the ty pe, the adv ant ages and disadvantages o f hydro st atic g uidew ays ar e discussed in detail. M or eover it put s for war d a new idea about the application o f hy dr ostatic guideway s in designing heav y- duty cutt ing machines.

机床导轨结合部的有限元模型

1 结合部特性影响因素的处理方法
由于结合部的影响因素很多 , 单纯依靠解析或实验方法均不能全面考虑这些影响因素 , 而且
[3 ] Sinha R , Paredis C J J , Gupts S K, et al. Capturing Ar2 ticulation in Assemblies from Component Geometry. The ASME Design Engineering Technical Confereces ,Atlanta , Georgia , USA ,1998 [4 ] Sinha R , Paredis C J J ,Liang V C , et al. Modeling and Simulation Methods for Design of Engineering Systems. ASME Journal of Computing and Information Science in Engineering , 2001 , 1 (1) : 84～91 [5 ] 刘振宇 ,谭建荣 ,张树有 . 面向虚拟装配的产品层次
δ=
v w
e δ = N
( 3)
e δ = { u1 v1 w1 u2 v2 w2
… u6 v6 w6 } T
N = [ N1 I N2 I N3 I - N1 I - N2 I - N3 I ]
式中 , I 为三阶单位阵 ; N 为相应的插值矩阵。
在自然坐标系下 , 相对位移向量为
e δ δ = TN δ ′= T
( 4)
2 导轨结合部的有限元建模
机床的整机分析模型中 , 一般结构及导轨的实体部分可以用三维实体单元模拟 , 接触面间的接触特性则需要建立合适的接触单元模拟。本文采用六结点的等参数单元模拟结合部的接触特性 [4 , 5 ] 。图 1 是六结点等参数单元在自然坐标下的母单元的形状和直角坐标下的形状 , 单元的上下表面分别覆盖在导轨的上下接触面上 , 结点与实体单元的表面结点重合。

数控机床液体静压导轨结构的优化设计

数控机床液体静压导轨结构的优化设计摘要：数控机床的导轨性能对数控机床的加工中心有着直接的影响，常规材料制造的机床导轨产生的动力学与热力学无法满足现代的高精度零件加工，为了提高数控机床的加工精准度，采用液体静压导轨并对导轨进行了改进。

本文以某型号数控机床加工中心的液体静压导轨为研究对象，并对液体静压导轨进行了改进，通过合理的数据假设进行设计，从而增加数控机床加工的精准性。

首先强化液体静态导轨的内部结构，其次对数控机床液体静压导轨的性能进行分析，最后针对液体静压导轨表面进行设计，将U-V形沟槽与V形沟槽进行减阻对比。

实验模拟结果表明：液体静压导轨的静压变形最大值较小，导轨油垫进行了完善设计；U-V形沟槽在减阻上面有着显著的效果，可以有效地改善液体静压的综合性能，并对数控机床的导轨设计提供参考意见。

关键词：数控机床；液体静压导轨；结构设计引文：随着现代化发展越来越快，人们对生活和工作的现代化产品要求越来越便利，导致现在产品的做工需要更加精密，因此各行各业对精密数据机床的需求更加地迫切。

在这样的大环境下，我国科研人员研究出了具有独立产权的精密数控机床，并以此为基础进行了改进和完善，本文以液体静态导轨作为研究对象，通过对导轨的改进提高切削功能与刀具的寿命，并在导体表面进行了合理的设计和完善，采用对比手段进行对照，得出最佳的液体静态导轨设计方案，从而提高数控机床中心加工技术的精准性，为推进现代化科技发展奠定基础[1]。

1液体静压导轨的分析与结构设计1.1液体静压导轨分析液体静压导轨是一种卧式加工中心，其导轨表面能有效地减阻。

图1显示了卧式加工中心的结构图。

在机床加工时，采用液体静压导轨对立柱进行支撑、固定和引导，以减少立柱和床身之间的摩擦，从而传导刀具与工件的作用力，使数控机床加工更加的精准[2]。

图1 卧式加工中心结构示意图例如，在一个经典的车床加工过程中，其主要的加工程序中：切削量f=0.5mm/r，则切削速度 vc=150 m/min，其它的参数都是通过参考相关的设计手册得到的。

精密数控车床静压导轨性能仿真研究

随着现代机械零件精度要求的日益提高，我国航空航天、能源、军工、汽车制造业等行业领域对
２ＤｌｎＭａｈｎｏｌａｔｒ．ａｉｃｉｅＴｏｃｏｙ，ＤａｉｎＬａｎｎ６２ａＦｌｉｏｉｇ１６０．Ｃｉａ）ａ１ｈｎ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｅａｃｒｃｆｒｃｓｏｃｉｅｔｏｓｗｌｂｅｕｅｙｔｅｐｏｔｔｃｐｒｒｎｅｏｈｙｒｓｔｕｄｗｙｈｃｕａｙｏｅｉｉｎｍａｈｎｏｌｉｅｒｄｃｄｂｈｏｒｓａｉｅｏｍａｃｆｔｅｈｄｏｔｉｇｉｅａ，ｐｌｆａｃ
到各设计参数的最优取值。关键词：静压导轨；油腔压力；静态性能方程；承载能力；静刚度中图分类号：Ｔ５９３Ｇ１．文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ８１（０２０１３８２１）５— １４０４—
ＴｈｅＰｅｆｒａｃｉｌｔｏｔｙｏｈｄｏｔｔｃＧｕｉｗａｆＰｒｃｓｏＣＮＣｔｅｒｏｍｎｅＳｍｕａｉｎＳｕｄｆｔｅＨｙｒｓａｉｄｅｙｏｅｉｉｎＬａｈ
ａｄｔｉｆｃｏｃｕａｙｏａｈｄｓｎｐｒｍｅｅｌｂｎｌｚｄａｄｃｎｉｅｅｉｉｅｉｎｓａｅｔｓｅａｃｒｃｑｉ－ｎｈｓｅｆｔｒａｃｒｃｆｅｃｅｉａａｔｒｌｅａａｙｅｎｏｓｄｒｄｗｔｎｄｓｇｔｇａ￣ｅｔｃｕａｙｒｕｒｅｆｇｗｉｈｏｓｈｅｅｍｅｔＴｅｐｅｓｒｏｕａｏｅｐｃｅａｅｖｄｂｓｄｏｅｓｒｓｈａｔｒｓｉｓｏｅｇｉｅａｎｅｈｄｏｙａｃ．Ｔｅｎ．ｈｒｓｕｅｆｒｌｆｈｏｋｔｓｄｒｅａｅｎｔｔｓｃａｃｅｔｆｕｄｗｙａｄｔｙｒｄｎｍｉｓｈｎｍｔｗｉｈｅｒｉｃｈｔｈｔｅｂａｎａａｉｏｍｕａａｄｓｉｎｓｒｌｒｓａｌｈｄｂｓｄｏｅｔｃｏｈｒｃｅｉｔｑａｉｎａｄａｓｍｐｉｅｄｌａｈｅｒｇｃｐｃｔｆｒｌｎｔｆｅｓｆｍｕａｗｅｅｅｔｂｉｅａｅｎｒｓｉｔｒｃａａｔｒｉｅｕｔｉｌｄｍｏｅｓｉｙｆｏｓｒｓｃｏｎｉｆｗｂｉ．ＴｅｉｆｅｃｓｏｅｉａａｔｒｆｔｅｇｉｅｙａｄｔｅｒｓｒｔｒｏｅｓｔｅｏｍａｃｆｅｈｄｏｔｔｕｄｗａｅｅｕｌｈｎｕｎｅｆｓｇｐｒｍｅｅｓｏｕｄｗａｎｈｅｔｃｏｎｔｔｉｐｒｒｎｅｏｙｒｓａｉｇｉｅｙｗｒｔｌｄｎｈｉｈａｃｆｈｔｃｓｍｕａｅｙＭａｌｂｔｅｏｔｌｄｓａａｔｒａｕｓｗｅｅｇｔｎｉｌｔｄｂｔ，ｈｐｉｅｉｐｒｍｅｅｓｖｅｒｏｔ．ａｍａｎｇｌｅＫｅｗｏｄ：Ｈｙｒｓａｉｕｄｗａｙｒｓｄｏｔｔｇｉｅｙ；ＰｃｅｒｓｕｅＳａｉｅｆｒａｃｑａｉｎ；Ｂｅｔｎａａｉ；Ｓａｉｔｎｓｃｏｋｔｐｅｓｒ；ｔｔｐｒｏｃｍｎｅｅｕｔｏａｇｃｐｃｔｉｙｔｔｓｉｅｓｃｆ

大型数控转台圆形静压导轨的刮研方法

人型数撺转ｆ｝ ·般采川乐哉 … 度高、ｌｕＪ转精度高、运转稳的旆导轨，静轨的汕膜ｆ度乃ｒ增加其 … ，一般ｌ仃０．０３～０．０６ｍｍ，所以ｚＩｆ导轨ｆｆ『ｉ的ＪＪｌ１ｌ度要求较高。Ｉ｛】ｉ；『，静Ｊ
９Ｌｆ１９加ｒ发备人矧５厄法满足精度嘤求，一般果川埘６Ｊ『的加工办法求ｆｉｊ＿Ｆ。本文通过伙践总结 …
· 和｝１１ｆＪｌｌ肜导轨的ｌＪ们ｆｉ。
１．数控转台底座静压导轨平面度的测量与调整
人，数控转ｆＩ，１０Ｊ座一般ｋ度２ｍ以』 … 性较芷，
，通过埘ｆ：式＿ＪＪｌ】Ｉ：技术的研究， … 驯杯ＪＪ，找到ｒ
的ＪＪｌＪ工签数，摸索 ¨｛ｒ ·条新的柴｝ＩＩＩ饥缸体【Ｉ｛Ｉ轴扎７ＪＩ１工方法，为川炎零 ¨：的加Ｊ提供了何效的ｌ艺鉴于段，伏际牛产过稃ＩＩ１仃较人的指导意义。同时，
点『Ｊ１．…：制造｝支术与装备ｌ场，１９９９（Ｓ１）轨道辆制造㈨０研究与应川…．加丁（冷加【），２０ｌ６（１）：６６—
６８
【３ｌ张卡７｝ｌ式加术求金切削ＪＪ『ｌＩ发展趋势之 ‘ＩＮ１．ＬＩ１国丁、Ｉ¨｝｛，２００３．ＭＷ（收稿日期：２（）ｌ７ＩＩ２３）
所以、ｒ度的误差为：
０．０５６ｔ０．０６＝０．Ｉ】６ｍｍ

导轨结合部动力学建模仿真与试验研究

δ1
将丝杠分为两部分，所以轴向刚度由两部分的轴承与丝杠先串
γo δ2
联，再并联，最后与丝母组件串联构成，所建立的相应滚珠丝杠副的动力学模型，如图 5所示。
由此可得，进给系统的轴向刚度可由下式计算得：
图 4 单个滚珠变形图 Fig.4 Single Ball Deformation Diagram
2 2 k=
型力传感器等）其测试系统组成连接，如图 6 所示。实验现场拍摄照片，如图 7 所示。这里所涉及的激振试验旨在于获取较为准确的固有频率及相对应的振型，并和 ANSYS 建模仿真的结果作对
于导轨滑块刚度的计算，在计算螺母副刚度时需考虑由丝杠螺旋比，验证所建动力学模型的准确性。
升角所引起的接触力与弹性变形量的变化。
Dynamic Modeling Simulation and Experimental Research on Guideway Joint
LI Wei-yu1，JIANG Wan-sheng1，ZHAO Wan-hua2
（1.Northwestern Polytechnical University School of Mechanical Engineering，Shannxi Xi’an 710072，China； 2.State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering，Xi’an Jiaotong University，Shannxi Xi’an 710049，China）
在垂向的变形量得，即：kz =Fz /δz
（1）
式中：Fz —作用于单滑块上的垂向载荷；
床身
滑块导轨
δz —滚珠沿垂向的变形量。由赫兹接触理论可得，式（1）中的变形量 δz 即为 δ1 、δ2 之和

静压导轨在重型机床中的应用分析

中国科技期刊数据库工业 A
静压导轨在重型机床中的应用分析46
摘要：介绍静压导轨设计的基本要求以及设计原则，通过静压导轨应用于重型机床垂直导轨的应用实例，评价其效果。关键词：静压导轨；重型机床；精度；稳定性中图分类号： TG519.1 文献标识码： A 文章编号：1671-5799(2015)17-0169-01 1 导轨的类型导轨按其摩擦性质可分为滑动导轨和滚动导轨两大类。其中滑动导轨按其摩擦状态又分为静压导轨、动压导轨和普通滑动导轨。液体静压导轨在机床行业中得到了广泛的应用，前景十分乐观。它是将具有一定压力的油液经过进油孔送入导轨上开设的油腔中，形成承载的压力，将运动导轨微浮起，使两导轨间形成极薄的油膜，且油膜厚度基本保持恒定不变的一种纯液体摩擦的滑动导轨。此导轨无摩损，无静摩擦力，无低速爬行现象，但设计、制造，使用比较复杂。 2 导轨设计的基本要求（1）导向精度。导向精度是导轨副主要技术指标，它主要取决于导轨本身的几何精度及导轨配合间隙。一般精度高的导轨要求是 0.1 m /1000mm,所以，导向精度是指导轨自身形状的准确性。（2）精度保持性。精度保持性是指导轨在工作过程中保持原有几何精度的能力，主要由耐磨性决定。有些精密设备精度降低很快，甚至失效，耐磨是主要的因素。导轨磨损就要进行大修，很不经济，所以，提高导轨耐磨性是目前研究导向。（3）运动精度。包括低速运动平稳、无爬行、摆动、定位准确这几个方面。（4）足够的刚度。刚度不足不仅会降低导向精度还会加快导轨面的磨损，从而影响加工或测量的精度。它主要与导轨的类型、尺寸及导轨材料有关。（5）结构工艺性好。导轨的结构应简单、便于制造、检验和调整。（6）具有良好的润滑和防护装置。（7）热变形。当环境温度变化时，导轨的变形要尽量小。 3 液体静压导轨的设计原则 3.1 误差补偿原则（1）导轨间必须设置中间弹性环节，如流体膜等。（2）导轨间应有足够的预紧力，以便补偿接触误差。（3）导轨的制造误差应小于中间弹性体的变形量。 3.2 精度互不干涉原则制造和使用时导轨的各项精度互不影响。 3.3 具有一定的承载能力和油膜刚度在设计时，承载力必须达到机床导轨上导轨自重、工件重量、切削力等外力总和。油膜刚度必须达到在负载变化时油膜厚度变化量达到设计要求的限度。 3.4 导轨精度和油膜厚度液体静压导轨应保持两个相对运动的导轨面处于纯液体摩擦状态，同时应保证导轨具有良好的运动精度、高的油膜刚度，较小的油泵功率消耗，因此对静压导轨面的几何精度有一定的要求。要满足： ≦（1/2～1/3）h0 式中：（cm）—在移动件导轨面内的几何精度总误差。 h0（cm）—导轨的油膜厚度。中小型机床 h0=0.015～0.030mm 大型机床 h0=0.030～0.060mm 3.5 油腔数及其布置（1）一般沿导轨长度须设置多个油腔，为了使油膜均匀，每条导轨面在其长度方向的油腔数目不得少于 2 个。（2）移动导轨长度大于 2m 时，一般不超过 5～6 个，若长度小于 2m 时，油腔数目 2～4 个。直线运动导轨，油腔开在运动部件的导轨面上，圆周运动导轨，则开在固定部件上。 3.6 节流器的选择一般有毛细管、小孔节流、滑阀节流及薄膜反馈节流 4 种可选择设计。 4 工程实例当静压导轨应用于重型机床垂直导轨时，结构形式和供油方式对导轨的承载能力和油膜刚度都产生影响。由于重型机床垂直导轨所承受的载荷为正反方向水平载荷和偏载引起的颠覆力矩，而且载荷随切削力变化和移动件位置变化而变化，所以对油膜的承载能力和油膜刚度要求很高。因此垂直导轨应用静压技术，就要选择能够承受正反方向的载荷，油膜刚度高，承受偏载及颠覆力矩能力强的闭式静压导轨。采用恒流供油式静压导轨避免了采用恒压供油式静压导轨产生的诸如调整不便，不易控制，导轨稳定性差的问题。恒流供油式静压导轨为“一腔一泵”的供油形式，只要有足够的流量，就可以在油腔压力不均匀的条件下形成静压油膜，油膜的刚性好，承载能力强，所以恒流式静压导轨适合在导轨承载能力和油膜刚度要求都很高的重型机床垂直导轨副上应用。 4.1 各项参数、指标的确定 4.1.1 油腔布置每条导轨面在其长度方向的油腔数目一般 2～4 个.油腔一般设计在导轨副中较短的导轨面上，例如，横梁升降导轨副中油腔设计在横梁上。滑枕升降导轨副中油腔设计在溜板上。 4.1.2 导轨精度和油膜厚度导轨油膜厚度不宜过大，以免造成移动件运动速度不稳和爬行等现象，也不宜过小，以免造成导轨研伤和导轨加工成本的上升。对于重型机床一般控制在 0.03～0.06mm。对于导轨副中较长的导轨面，例如横梁升降导轨副中的立柱导轨，滑枕升降导轨副中的滑枕导轨需要机加工保证，导轨面精度需要控制在直线度误差 0.1mm/1000mm，导轨间平行度控制在 0.02mm/1000mm 以内。对于较短的导轨面，使用注塑复印成型技术进行加工。 4.1.3 静压导轨的供油系统是实现静压的重要环节所用到的液压元件主要有前置供油泵、溢流阀和给每个油腔供油的定量泵。机床液压系统主要由机床静压供油系统和机床液压控制系统两部分。静压系统所用的油液易受到外界污染（粉尘、金属屑以及油液中析出的杂质）。机床越大，循环的油越多，问题越容易产生。所以油品要与控制系统的分开，单独过滤。重型机床的静压系统对环境温度要求较高，一般不得超过 50℃。所用的油液冷却装置，可采用室温通调型油温控制机。 4.1.4 密封和回油系统龙门镗铣床滑枕导轨可采用密封条，在结构允许的条件下尽可能增加层数，并且要选择耐磨损耐腐蚀的材质，同时配置相应的回油系统。 4.2 应用效果评价（1）导轨寿命长，无机械磨损；（2）运动平稳，无低速爬行现象；（3）调试方便，只需磨削，刮研导轨面达到性能要求。随着现代工业水平的不断提高，高精度产品越来越多，静压导轨所需要的精度也越来越高，但静压导轨在实际运用中还有很多不足的地方，有待今后不断完善与改进。参考文献 [1]李炳健 .液体静压导轨在机床中的应用 [J] 2003 .9，山西机械 [2] 刘胜军 . 数控外圆磨床砂轮架闭式静压导轨的设计 [J] 2011.4 [3]孔凌嘉，王晓力 .机械设计[M] 2006.2 北京理工大学出版社 [4] 李嵩松 . 重型机床垂直导轨副应用恒流闭式静压导轨的设计[J]，2011.第 7 期制造技术与机床

浅析数控车床部件建模与动力学优亿设计

浅析数控车床部件建模与动力学优亿设计论文关键词:数控车床尾架动态设计优化设计论文摘要:分析了产品虚拟动态设计得一般过程,以数控车床关键部件一尾架为例进行研究.通过虚拟动态分析技术,确定了尾架系统是整机结构中得薄弱结构,存在动刚度严峻不足得咨询题.依照新车床得结构布局情况,对尾架结构进行改造.改造后得尾架由上下2部分组成,cae分析结果表明,其结构动刚度得到非常大得提高,为数控车床整机得动态优化莫定了基础.0前言机械结构虚拟优化设计是以计算机建模和仿真技术为基础,集计算机图形学、虚拟现实技术、机械动力学、有限元分析、优化设计等技术为一体,由多学科知识组成得综合系统技术,是机械结构动力学设计技术在计算机环境中数字化、图像化得映射.本文分析了机械产品虚拟动态优化设计得一般过程,以数控车床关键部件一尾架为例,建立了三维可视化得有限元cae模型,通过对模型进行结构分析,实现该部件结构得动态优化.1机械结构虚拟动态优化设计过程机械产品虚拟动态设计得一般过程是:先建立满足工作性能要求得产品初始cad模型(初步设计图样),然后对产品结构进行动力学建模和动态特性分析,再依照工程实际情况,给出结构动态特性得要求或预定得动态设计目标,按结构动力学“逆咨询题”方法直截了当求解设计参数,或按结构“正咨询题”分析法,进行结构改进设计,直到满足预期性能设计要求,从而获得一个具有良好静、动态特性得产品设计方案,如图1所示.结构动态设计得要紧内容包括:(1)建立一个切合实际得结构动力学模型;(2)选择有效得动态优化设计方法.2机械结构建模分析及优化实例以数控车床关键部件尾架为例进行研究.数控车床动态设计是在“正咨询题”处理方法得基础上进行得,数控车床共有零、部件800多个,其中对整机结构性能妨碍大得零、部件要紧有以下几个:床身、主轴箱、尾架等.为使整机具有良好得动态性能,必须对关键部件进行优化.为此,应先建立数控车床要紧部件得几何模型和满足其动力学特征得有限元模型,进行动态分析,依照动态分析得结果对原部件结构设计得薄弱环节进行动力学修改和结构分析优化,最终得到一个具有良好静、动态特性得产品设计方案.数控车床得尾架安置在床身得尾架导轨上,并可沿此导轨调整其纵向位置.尾架套筒得锥孔装有后顶尖,用以支撑工件.由于尾架顶尖与主轴箱卡盘得同轴度直截了当妨碍着车床加工零件得精度,因此,尾架得结构是否合理对保证车床加工高精度非常重要.如图2为尾架系统得有限元模型,考虑到实际情况,将尾架导轨与两导轨座作为一体处理,尾架体与导轨之间以互为接触单元为主,每个导轨座均布4个全约束点,系统共有单元7 049个.得到尾架系统前三阶振型如图3(a),3(b),3(c)所示.表1列出了尾架系统计算频率及振型特性.由分析可知,该尾架系统刚度非常弱,相当于简支梁,是整机结构中特别薄弱得部分.综合新车床得布局,考虑铸造工艺性,尾架得导轨直截了当与床身一体,优化后得尾架由上下2部分组成,如图4所示,其有限元模型如图5所示.建立改进尾架得有限元模型,系统共有2 210个体单元,对尾架上下2部分祸合12个节点,前三阶固有振型如表2所示.由表2可知尾架得频率得到了非常大得提高,振型也有了非常好得改善.3结语对某数控车床要紧部件尾架进行动力学建模与分析,寻出薄弱环节,并以部件得前三阶固有频率得提高作为结构优化设计得目标,针对薄弱环节进行改型设计,实现了尾架得动态优化.该方法能够应用于其他部件得动态优化,从而为改善数控车床整机得动态特性打下基础.。

机床主轴的动力学建模及优化设计

ｃａａｔｒｔｃａｄｈｗａｔｉｒｖｔｅｂｈｒｃｅｉｉｓｎｔｅ８ｙｏｍｐｏｅｈｍｙ
ＡＳＳｅｈｄｎｏｔｍｚｔｏ－ｄｓｎｅｈｏｏｙ．ＮＹｍｔｏａｄｐｉｉａｉｎｅｉｔｃｎｌｇｇ
ｏｔｚｄｓｎ；ｄｎｍｉｅｔｐｉｅｅｉｍｉｇｙａｃｔｓｓ
期，提高加』中心产品的发计水平。＝
１主轴部件的有限元建模
ＣＡ６４１０机床主轴为阶梯轴，可以简化为个线弹性系统．其运动微分方程可
以写为：
翻睡蠡
最大变形遍布于整个主轴，最大位移量为０．７ｍｍ。３５４９
１８３
维普资讯
式中，Ｍ］【、Ｋ］【、Ｃ］【分别为系统的总
体质量、阻尼和刚度矩阵；｛６（；｛（｝ｔ）、Ｒｔ）分别为节点的
ｌ
刖舌
｝几床主轴的性能正在向高转速、高精度、高刚度方向发展，通过对机床主轴动态特性的有限元分析，为改善机床主轴的静动态特性提供必要的理论依据和数据，不仅能在产品设计阶段就能对主轴部件动
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动力学建模及优化设计
吴化勇山东理工大学工程技术学院２５１５０２
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CK1416数控车床整机结合面动力学特性建模与仿真

CAD 园地C K1416数控车床整机结合面动力学特性建模与仿真Ξ东南大学　(210096)　纪海慧　卢　熹　张建润　孙庆鸿　陈　南南京数控机床有限公司　(210007)　孙序泉　汤本金　周永良　罗　狄　张志英　陈佩民摘要　影响机床动态设计和仿真精度的一个关键技术是在机床动力学建模过程中对结构结合面的处理。

本文提出了一种基于试验与参数优化组合的方法,解决了CK1416高速精密数控车床中界面的动力学建模问题。

该方法对于机床结构的动态设计和仿真建模具有普遍适用性。

关键词　结合面　动力学建模　优化对于机床类大型复杂的机械结构有限元建模,由于离散化误差、材料物理参数的不确定性、边界条件的近似处理以及动力学结合面参数估计不准等因素,使得有限元模型产生一定的误差。

而在动态设计中对模型影响最大的因素之一是零件之间的结合面的建模。

如何准确的识别机床结合面的接触刚度和接触阻尼,并能通过系统建模实现机床结构动态优化设计,一直是国内外动力学建模领域研究的难点和热点之一[1]。

本文提出以模态试验测试结果优化为目标,界面中接触单元的法向刚度和切向刚度及摩擦系数为变量的优化方法。

对有限元模型进行修正,逐步逼近,从而提高建模精度。

图1　CK1416数控车床CAD 模型图1所示是C K1416数控车床的模型(床身、主轴箱和主轴、尾架系统、十字拖板),它是将要开发设计的高速精密数控车床的原型。

对它的动力学建模与分析是开发新一代车床的理论基础。

该车床结构中有许多结合面。

如何准确描述这些结合面的特性将是建模的关键。

本文将以C K1416数控车床主轴箱和垫板连接件为研究对象,研究在有限元模型中建立带有螺栓结合面的建模方法和动态特性。

进而推广整机建模中去。

一、结合面接触状态和接触刚度的设定在结合面的模型建模中,将接触表面中的间隙处理为虚拟的接触单元,这样两个物体之间的接触系统就可以看作一个整体。

当对这种虚拟的接触单元的参数进行适当赋值后,它就能较为精确的反映大面积接触区域的特点。

精密数控车床静压导轨性能仿真研究

随着现代机械零件精度要求的日益提高，我国航空航天、能源、军工、汽车制造业等行业领域对于精密机床有非常迫切的需求。而开发具有自主知识产权的具有国际先进水平的精密数控机床，对行业的装备水平、加工产品质量的提高有重要作用和意义。 “精密数控车床 ” 是 “高档数控机床与基础制造装备” 科技重大专项的子课题，对数控车床的加工精度提出了微米级的要求。其精密车削加工除要求工作台具有亚微米级的重复定位精度外，还要有微量进给功能，这就需要根本性地改善导轨的摩擦特性和吸收振动的能力。而液体静压导轨优越的吸振能力能够增强硬切削的功能和增加刀具的寿命，并显著改善车削圆度和表面粗糙度，因而液体静压导轨无疑是精密［1 ］车床导轨的最佳方案。但是由于影响静压导轨性能的因素较多，通常的设计仅仅是依据经验来选择结构设计参数和节流器参数，对于各参数对导轨性能的影响缺乏整体的考虑，因而在设计阶段有必要根据静压导轨基本方程及流体力学来推导建立导轨的性能方程，利用计算机仿真技
收稿日期： 2011 － 02 － 24 作者简介：李文锋（ 1985 —），男，硕士研究生，研究方向为机电系统及液压系统控制。E － mail： qifeng22263@ 163. com。
第5 期
李文锋等：精密数控车床静压导轨性能仿真研究
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ps ps ps = = = Rc R h0 R c0 R c R c0 R h0 R c 1+ 1+ 1+ （） Rh R h0 R c0 R h R h0 R c0 R h
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［2 ］
此为闭式静压导轨的静态性能分析的基本方。

重型精密数控机床的静压导轨设计

重型精密数控机床的静压导轨设计简介在机床设备上经常使用滑动机构，其中静压导轨使用较广泛，特别是在立车上应用较多；现有静压导轨，其一般包括有浮动导轨、支撑导轨及供油系统，上述支撑导轨的导轨面上设有若干个油腔，借由供油系统，具有一定压力的润滑油从油箱导流出，通过油处理单元处理后，再经由分油单元的分流及节流作用，输入到所述导轨面上的油腔内，即可形成一层很薄的承载油膜，从而使浮动导轨与支撑导轨之间处于纯液体摩擦状态，摩擦系数较小，工作运动平稳，较好地消除了工作台低速运动的爬行现象。

然而，所述现有静压导轨的结构设计，由于未设有防护单元，其在工作过程中，浮动导轨不具有高稳定的压力支持，停止工作时，油腔内的油压在停止瞬间会较快地降低，从而使浮动导轨下降时与支撑导轨的导轨面间会产生一定的撞击力，不仅会影响浮动导轨在下降过程中的平稳性，而且还会大大缩短浮动导轨甚至整个静压导轨的使用寿命。

重型精密数控机床的静压导轨设计浮动导轨 1 支撑导轨 2 油腔 21 供油系统 3 油箱 31 油处理单元32油泵 33 电动机 34 油处理单元 35 压力保持单元 36 分油单元 37 压力调节单元 38 压力检测单元 39有浮动导轨 1、支撑导轨 2 及供油系统 3，支撑导轨 2 上与浮动导轨 1 相对应的导轨面上设有若干个油腔 21。

供油系统 3 包括有油箱31、油处理单元32、35、油泵33、电动机34、分油单元37、压力调节单元 38 及压力检测单元 39 ；其中，油处理单元 32 为滤油器，其设置在油箱 31 内，油处理单元 32 的出油端经由油泵 33 再分别与油处理单元 35 的入油端及压力调节单元 38 相连；油泵 33 由电动机34 驱动，油处理单元 35 为精密滤油器，其出油端与分油单元 37 的入油口相连，分油单元 37 设有多个分油出口，分别与支撑导轨 2 的若干个油腔 21 相连，分油单元37起到了分流及节流功效；所述压力调节单元38为溢流阀，其溢流口回接至油箱31 内，供油压力调节用，对应在分油单元 37 与油腔 21 相连的油路上还设有压力检测单元 39，其检测得的压力参数回馈至供油系统 3，以使压力调节单元 38 执行相应操作，最终实现压力调节作用。

机床动力学建模与仿真

机床动力学建模与仿真沈磊1, 丁晓红21.机械工程学院，上海理工大学，上海市2.机械工程学院，上海理工大学，上海市简介:针对某机床(如图1)动态性能不足，对整机进行结构优化，首先需要建立准确、有效的机床有限元动力学模型。

据文献统计[1]，60%-80%的刚度、90%左右的阻尼由各种结合部决定。

因此建立机床动力学模型的难点在于确立结合部的特性。

利用整机模态测试数据，借助Solid Mechanics 模块和Optimization 模块可以很好地完成机床的建模仿真。

计算方法:借助Solid Mechanics 模块进行机床的动力学建模，将整机的结合部简化(如图2)，添加一致对来模拟各个结合部，并给定初始的弹簧基础的刚度值K i 。

然后利用Optimization 模块建立优化数学模型，将简化结合部的刚度值作为设计变量，优化目标是让COMSOL 软件得到的整机固有频率接近于实验得到的固有频率，以此得到机床结合部准确的刚度值。

结果:优化后得到结合部的刚度值，并将实验测试的模态振型与COMSOL 软件仿真的模态振型进行比较(如图3)，其振型较为一致，同时仿真与实验的固有频率较为接近(如表1)，因此建立的有限元动力学模型较为准确。

•结论:借助COMSOL 软件并结合实验测试数据，建立了较为准确和有效的机床整机动力学模型，并得到了准确的各结合部刚度值，为后续机床的分析和优化建立了很好的基础。

参考文献：1.G.P. Zhang, Y.M. Huang, W.H. Shi, W.P. Fu, Predicting dynamic behaviours of awhole machine tool structure based on computer-aided engineering,International Journal of Machine Tools & Manufacture, 43 (2003) 699-706.图2.整机动力学建模图3.仿真与实验前2阶模态振型对比表1. 仿真与实验前5阶固有频率对比图1. 机床结构示意图X X X t = ()M +C +KF 31。

数控立式车床液体静压导轨的设计

ＤｅｉｎｏｄｒｓａｉｓｇｆＨｙｏｔｔｃＧｕｉｗａｏｄｅｙｆｒＣＮＣｒｉａｔｅＶｅｔｃｌＬａｈ
ＳＨＡＯｉｈｎ，ＳＯＮＧｉｕＺｈｃｅｇＬｈａ
（．ＬｔｅＡａｅｙ１ａｃｄｍ，ＤｌｎＭａｈｎｏｌｒｕ，ＤｌｎＬａｎｎ１０１ＣｉａｈａａｃｉＴｏＧｏｐｉｅａａｉｉｇ１６２，ｈｎ；ｉｏ
（矩平轨ａ形导）
（Ｖ形轨ｂ．导）平
闭式
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图１工作台导轨主要结构形式
（双形导ｃｖ轨）

（回轨ｄ转导）
图２工作台导轨基本形式
收稿日期：２１ — ２５０１０ —１作者简介：邵志骋（９３）１８一，男，主要从事重型立式车床液压设计工作。Ｅ—ｍｉＺ一９３３０１３ｃｍ。ａ：Ｓ１８０２＠６．ｏｌＣ
２１０２年４月
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴ０ＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＣＩＳ
Ａｐ．０１ｒ２２Ｖｏ．０Ｎｏ８１４．
第４】第８期【卷
Ｄ：１．９９ｊｉｓ．０１８１２１．８０３ＯＩ０３６／．ｓｎ１０ —３８．０２０．３
２ａａｅｈｏｏｙＤｖｉ，ＦＷＡＨｅｖｎｕｔｏ，Ｌｄａａｉｎｎ０３，Ｃｉａ．ＤｌｎＴｃｎｌｉｓｎＵａｙＩｄｓｙＣ．ｔ，ＤｌｎＬａｉｇ１２ｉｇｉｏｒｉｏ１６ｈｎ）

大重型机床静压导轨的静态性能及油膜流体仿真研究

ａｎｄＰｏｗｅｒ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ
ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ
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轨压力在一定范嗣内增大时．流髓增龄｛ｒ变大的趋势，而往加投２５ｔ偏心载衙时．基本保ｔ导线性父系；酬环形导轨压力一定（空载）．静Ｊ‘向心轴承压力在一定范围内变化时，流｛走增鞋仃奎夫的
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的八ｌ／８进行模拟分析，、及单个扇形油腔．．
趋势：ｆｆＩ＿『住ＪＪｕ载２５ｔ偏心载倚时，流量增鲢，ｆｒ减，ｌ，ｆｆ．Ｊ趋势；载衙加畦时．静慷向心轴承压力对浮起缱有一定稳定作川．闩曼ｌ：升趋势
万方数据
第１０期
张逸舟等：大重型机床静压导轨的静态性能及油膜流体仿真研究
（Ｉ）油膜厚度：
１０３
入油腔巾．在导轨面与被支撑件之间形成・一层油膜将两者完全隔，Ｆ符供油压力为ＪＩ】：，油腔压力Ｐ受油腔进油孔前的节流器进油液掰ｌＲ．：以及油腔封油面与相对支承件问的间隙＾所形成的ｍ
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万方数据
Ｎｏ．１０１０４
机械设计与制造
０ｃＩ．２０１２
３静压导轨油膜流体仿真模拟
３．１定压环形多油腔静压导轨数值模拟

双圈静压导轨在重型机床上的应用

双圈静压导轨在重型机床上的应用
王赵宇
【期刊名称】《流体传动与控制》
【年(卷),期】2016(000)005
【摘要】重点介绍采用恒流量供油的双圈静压导轨,在加工大型零件时可减小工作台的变形量,提高整机的加工精度,更好地控制被加工零件的形位公差.在供油结构上采用内外圈导轨独立供油,因大直径工作台的变形量较大,这样可以更好地控制内外圈导轨的浮升值.
【总页数】3页(P33-35)
【作者】王赵宇
【作者单位】齐重数控装备股份有限公司研发中心黑龙江齐齐哈尔 161005【正文语种】中文
【中图分类】TH137
【相关文献】
1.液体静压导轨在宝钢宽厚板双边剪上的应用 [J], 黄新
2.重型机床垂向导轨副应用恒流闭式静压导轨的设计 [J], 李嵩松
3.双电动机消隙驱动在大重型机床上的应用 [J], 刘志兵;孙志强
4.恒流供油式静压导轨在重型机床上的应用 [J], 朱明东;马宝顺;鲍长彬
5.静压导轨在重型机床设计中的应用 [J], 赵玉梅
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重型龙门导轨静压技术

得更加规范，为后续的网络安全防护与监督奠定良好的基了几点计算机网络安全管理的合理策略：注重计算机网络
础。具体来说，需要有关机构人员做到下述几点：第一，病毒的查杀与防护、提升计算机网络安全重视度并完善安
加强计算机网络安全管理的宣传与推广，使得广大民众相全管理制度、合理安装相应的防护墙。望此次研究的内容
使用的计算机设备安装合适的杀毒软件。对于企业而言，构建防火墙的手段，如同使计算机处于坚硬的壁垒当中，
做好定期的计算机全盘查毒与杀毒十分关键，能够谨防病让外部所有对计算机可能构成安全威胁的文件和数据信息
毒的侵袭。通常而言，利用病毒软件，能够扫描与查杀系均被拦截在外，达到谨防其对计算机产生不良影响的目的。
闭式静压导轨：在上、下导轨面上都开有油腔，可以承受双向外载荷，保证运动部件工作平稳。
按供油情况分为定量式静压导轨和定压式静压导轨
３计算机网络安全管理的合理策略
众所周知，计算机网络安全问题成为当前计算机应用
３．１注重计算机网络病毒的查杀与防护
与发展过程中的重大阻碍。为了确保计算机网络的安全性，
进一步加强对有关监督与奖惩制度的健全，从而使计算机［２］白连红，徐澍．计算机网络安全问题的分析研究【Ｊ】．中国
网络安全管控人员的工作积极性得到提升，保证计算机网新通信，２０１６，１８（１９）：１９７—１９８．
络的安全的同时，发挥出不同岗位工作人员的作用。
１静压导轨的分类按结构形式分为：开式静压导轨和闭式静压导轨开式静压导轨：压力油经节流器进入导轨的各个油腔，