基于均匀试验的加工中心立柱灵敏度分析
机床立柱结构动态特性分析及优化设计
216 Unsymm etric法
Unsymmetric 法 用 于 系 统 矩 阵 为 非 对 称 矩 阵 的
问题 。
在大多数分析过程中将选用 Subspace 法 、B lock
Lanczos 法 、Power Dynam ic 法 和 Reduce Householder
法 。Damped 法和 Unsymmetric 法只在特殊情况下才
Abstract: H igh2speed metal cutting has been turned to one of the essentials of modern machine tools. To a high2speed machine tool, it needs to have good dynam ic and static behaviors. Therefore, the research on the dynam ic and static behavior of machine2 building industry has been one of the important step s. App lies FEA ( Finite Element Analysis) to analysis the dynam ic behaviors of one numeric high2speed toolπs vertical pole, then makes an op tim ization2design on it. Key words: FEA; Modal analysis; M achine tool; Stiffness; Structural op tim ization
Structura l dynam ic behav iors ana lysis and optim iza tion2design of a mach ine toolπs vertica l pole
基于灵敏度分析的机床立柱轻量化设计
计 Ｉ。 文 献 Ｅ 运 用 ＡＮＳ ４ ］ ５］ ＹＳ软 件 对 加 工 中 心 立 柱 进 行 静 动 力 分 析 后 ， 出 了 内 部 筋 板 的 布 置 结 构 Ｅ。 给 ｓ ］
本 文 引 进 各 阶 模 态 所 具 有 的 权 重 因 子 。 以 立 柱 的
３ 两 种 方 法 的对 比
传 递 矩 阵 与 有 限 元 的 计 算 误 差 如 表 １ 。
表 １ 传 递 矩 阵 、 限元 计 算 差 别 有
的 计 算 值 偏 大 ，因 为 传 统 的 转 子 动 力 学 采 用 传 递 矩 阵 法 进 行 计 算 ，将 大 量 的 结 构 信 息 简 化 为 简 单 的 质 量 集 中 ． 于 模 型 的完整 性 和准 确度 要 差 于有 限元 法 。 对
导 向 部 件 ． 柱 的 质 量 是 机 床 节 约 材 耗 、 低 成 本 的 关 立 降 键 。 传 统 的 立 柱 采 用 类 比 的 经 验 设 计 法 和 普 通 的 铸 铁 材 料 ， 验 算 立 柱结 构 强 度 与 刚度 时 ， 了 可靠 起 见 ， 在 为 常 常 选 择 过 大 的 安 全 系 数 ，造 成 所 设 计 的立 柱 结 构 尺 寸 与 质 量 偏 大 。 目前 立 柱 的 优 化 已 从 静 态 发 展 到 动 态 设 计 阶 段 ，然 而 多 数 优 化 方 法 将 重 点 放 在 如 何 单 个 提 高 立 柱 的 前 几 阶 固 有 频 率 上 ［ 。 文 献 ［ ］ 立 柱 的 固 １ ”］ １以
量 为 ０．５８ ７ １ ７９ ｍｍ 。 １３ ． 机 床 立 柱 的 动 态 分 析
１ ）忽 略 模 型 中 的 小 特 征 ， 倒 角 、 台 、 角 等 ； 如 凸 圆
车铣复合加工中心Y轴立柱的受力分析及结构优化
车铣复合加工中心Y轴立柱的受力分析及结构优化苏宏志;李文祥;王建军;李小飞【摘要】在车铣复合加工中心Y轴立柱建模基础上,利用Solidworks Simulation 对模型进行有限元仿真和分析,完成了对立柱的结构优化设计,通过对机床的实际应用,证明了该有限元仿真和分析方法是一种有效的设计手段.%Based on modeling the Y-axial column of lathe-mill cutting center, the finite element simulation and analysis on this model is conducted with the Solidworks Simulation in this paper, and the structural optimization design of column is com-pleted. Through the practical application of the machine tool, it shows that the method of finite element simulation and analysis is an effective design means.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2015(028)006【总页数】2页(P23-24)【关键词】Y轴立柱;有限元仿真;结构优化【作者】苏宏志;李文祥;王建军;李小飞【作者单位】陕西工业职业技术学院数控工程学院,陕西咸阳 712000;宝鸡机床集团有限公司,陕西宝鸡 721013;宝鸡机床集团有限公司,陕西宝鸡 721013;宝鸡机床集团有限公司,陕西宝鸡 721013【正文语种】中文【中图分类】TG659复合化是数控机床一个普遍发展趋势,在现代机械加工中复合化数控机床发挥着愈来愈大的作用[1]。
车铣复合加工中心具有多轴联动功能,机床动力刀架配合Y轴移动能实现强力铣削,Y轴立柱作为动力刀架的一个重要支撑零件,必须对其进行最优化设计以减少机床在强力切削时的振动,使加工零件获得较高的加工精度和很好的表面粗糙度。
加工中心立柱动态特性分析与比较
一
图 ４ 测 试 系统 框 图
Ｆｉ ｇ ． ４ Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ Ｄｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ Ｔｅ ｓ ｔ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
（ ａ ） 立柱 Ａ
一
（ ｂ ） 立柱 பைடு நூலகம்
图 ６振型相关矩阵校验
Ｆｉ ｇ ． ６ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ Ｃｈ ｅ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ
Ｎｏ ． ３
Ｍａ ｒ － ２ Ｏ １ ４
机 械 设 计 与 制 造
１ １ ９
参考 文献
凰 凰
（ ｇ ） 立 柱 Ａ 四阶振 型 （ ｈ ） 立 柱 Ｂ 四 阶振 型
［ １ ］ 章正伟 ， 丰二中． Ｘ Ｋ ７ １ ７ 数控铣床立柱结构动 态特性 分析【 Ｊ ＿ ｊ ＿ 制造业
激励 点 。
测试点 的数 目、 位置的选择应考虑以下三方面的要求 ： （ １ ） 以减少漏掉模态为原则 ， 均匀分布测试点 ； （ ２ ） 保 证试验模态的可辨识性条件 ： 明确显示试验频段内所
有模 态振 型 的 特 征及 区别 ； （ ３ ） 测试 点 中应包 括 被 测试 件 的所有 结 构 点 ；
［ ２ ］ 夏玲玲 ． 基于结合面特陛的 Ｋ Ｖ Ｃ １ ０ ５ ０ Ｎ 立式加工中心整机动态性能研
究［ Ｄ ］ ． 南京： 南京理工大学 ， ２ ０ １ ２ ． ６ ．
（ Ｘｉ ａ Ｌｉ ｎ ｇ— ｌ ｉ ｎ ｇ ．Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ａ— ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ
ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍ ｎ ｏ ｆ Ｃ Ｎ Ｃｍ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｘ Ｋ ７ １ ７ ［ Ｊ ］ ． Ｍ ａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
数控加工中心立柱应变的快速测试方法
０ 引言
数控加工机床在当今制造业中发挥着越来越重要的作 用， 它正朝着高精度、 高速度、 高刚度的方向发展。 带立柱 的数控机床主要有数控钻铣床、 数控钻床以及数控加工中心 等。作为机床主要构件之一的立柱，既承载着主轴、刀具、 电机等部件的重量， 又要承受加工所产生的切削力， 其刚度 是影响加工精度的重要因素之一。 在机床定型检验、 工艺试 验以及设计改进中， 常常要检测机床立柱的应变， 以确定其 刚度是否达到设计要求。 本文将以Ｌ ７４ Ｈ 型数控加工中心的 １ 立柱为例，介绍一种快速实用的应变测试方法。
第 ２ 卷 第５ ２ ７ ０ ９ 期 ０ 一 ５ １９ ７１
荆注 甸 公 妙化
２ 测试数据与数据处理 ２
用上述方法对四个测试点进行应变测试， 每个测试点分 别施加三种大小不同的力。测试的原始数据如表 １ 所列。
蝶形垫片变形量与施加力 变形量 （ ） ｍ ｌ ｎ
０３ ．５
表１ 原始数据
图 ＩＬ ７ 型数控加工中心的结构图 Ｈ１ ４
２ 立柱的应变测试
２ 测试仪器与测试方案 ． １
由于胶基应变片具有很好的绝缘性和柔韧性， 弹性系数 大，膨胀系数小，蠕变和热滞后都很小，故本项测试选用 Ｂ １Ｏ３ Ａ型胶基电阻应变片，单片电阻值为 １９ ｗ 士 Ｅ ２ 一Ａ １６ ．
收摘日期： （６１一１ ２ 一１ ） Ｘ ２ 作者筒介： 汪海滨， 华中科技大学（ 。 武汉）
ｇＳ ６Ｕ ｅ ！ Ｆ ｔ ｎｍ６ Ｓ 阳ｍｅ ｔ ｆ ｔ６ ｍ８ ｈｎ Ｏ ！ ｏＦ ｅ Ｆ ｎ ６ ｌＯｂ Ｓ ｆ ｆ Ｓ旧ｉ ｕ ｏ ８Ｕ ｎ ｏ ｏｈ ｒ Ｃ ｉ６ｔＯＳｆ 阳ｆ ６ Ｃ ．
众ｙ ０ｄ ：Ｎ ａｈ ｅ ｅｔ ；Ｉ ｒ ｔ ｉ ｆ ｔ ｅｓｒｍ ｎ Ｗ ｒｓ Ｃｍ ｃｉ ｃｎ ｒＰｌ ； ｒｎｅ ｍ ａｕ ｅｔ ｎ ｅ ｌ ｓａ ； ｓ ａ ｅ
立式加工中心动力学分析及结构优化研究
立式加工中心动力学分析及结构优化研究罗和平;汲军;杨赫然;穆士博【摘要】研究了通过机床的动态特性分析进行结构优化的方法,提出了一种新的优化设计方案.针对对机床整机模态特性和谐响应特性,在有限元分析软件中对机床动态性能进行了仿真.分析结果表明,主轴箱和立柱为机床敏感部位,因此使用有限元分析软件对主轴箱进行拓扑优化,并且为立柱增加筋板.根据优化结果重新设计机床主轴箱和立柱结构,将优化后与未优化的机床的分析结果进行对比,结果表明机床的动态性能得到明显改善,主轴箱各阶固有频率提高10％左右,机床整机固有频率提高4％左右,x方向上的响应峰值减少约2％.【期刊名称】《重型机械》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】5页(P31-35)【关键词】立式加工中心;主轴箱;模态分析;谐响应分析;拓扑优化【作者】罗和平;汲军;杨赫然;穆士博【作者单位】沈阳机床股份有限公司,辽宁沈阳110142;沈阳机床股份有限公司,辽宁沈阳110142;沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TH1640 前言数控机床加工精度与机床结构、材料、伺服驱动系统、数控系统、加工过程有着密切联系。
现代数控机床向着高速、高精度、高性能的方向发展，对机床的动态性能提出了更高需求。
因此对机床动态性能深入细致的研究是必要的。
机床的动态特性是由其自身的质量、阻尼、刚度以及外部激励共同决定的。
对机床的动态特性研究包括了模态分析，谐响应分析等分析。
其中机床模态分析得到的结果是后面分析计算的基石，通常根据机床动力学分析结果来对机床进行优化设计达到改善机床的动态性能的目的。
近些年国内有许多针对机床的动态特性的研究。
其中文献［1］中研究了机床振动的基本理论，机床动力学建模与动态性能优化设计的方法；在文献［2］中针对机床立柱的结构动力学分析提出了一个新的基于拓扑优化方法的立柱结构设计，有效的提高了机床的动态特性；文献［3］对机床床身和立柱在有限元软件中进行了谐响应分析；文献［4］、［5］中分别使用 Ansys workbench和ABAQUS对机床工作台和夹具进行了结构优化设计；在文献［6］中，针对板条状结构提出了基于变密度理论固体各向同性微结构材料惩罚模型法的拓扑优化设计方法并且证明了该方法的实用性；文献［7］中将拓扑优化的方法进一步的推广到更一般的多物理及多学科的问题求解中，使得拓扑优化设计在工程中得到更好的应用；文献［8］在Hypermesh中完成了机床横梁的轻量化设计；文献［9］、［10］中分别在Ansys和Abaqus中对超高速机床主轴和立式加工中心进行了模态分析。
加工中心静刚度特性分析及实验研究[1]
![加工中心静刚度特性分析及实验研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/4c8af276a26925c52cc5bf45.png)
Sta tic R ig id ity Character istic Ana lysis and Exper im en ta l Research of M ach in ing Cen ter X IN Zh i2jie, ZHA I N ing
( College of M echan ica l Eng ineer ing and Automa tion, North Un iversity of Ch ina, Ta iyuan 030051, Ch ina ) Abstract: The influence to sta tic r ig id ity of mach in ing cen ter includ ing sta tic r ig id ity of ba ll screw、servo system、pr inc ipa l ax is and tools system、roll gu ide and so on is ana lyzed w ith theoretic ana lysis m ethod. Tak ing stand type mach in ing cen ter V ICTO R a s an exam ple, using num ber con trol and screw structure add ing force the sta tic r ig id ity of Z and X d irection between end surface of pr inc ipa l ax is and worktable is m ea sured. The result of m ea sure show tha t sta tic r ig id ity of mach in ing cen ter is not h igh in ev idence than comm on mach ine tool. Th is g ives an use for reference to design of mach in ing cen ter structure and system and cho ice of plann ing param eter etc. Key words: mach in ing cen ter; sta tic r ig id ity; factor of influence; exper im en ta l m ea surem en t
立式加工中心整机动态特性的测试与分析
本试验 采 用 45 6(&%478 "9)" 激 振 器 单 点 激 励， 激振信号为快速正弦扫频， 扫频范围设为 "9 - )99 :; 和 "9 - .99 :;， 激振器悬挂在激振器支架上。测振 点采用 . 个单向加速度传感器进行测点响应信号数据 采集。图 . 所示为整机模态测试照片。
况。激振点选择还要使激振力易于向结构的各个部位 传递， 避开结构薄弱环节， 而且要考虑安装方便性。
激振器的激励力和单向加速度传感器测得的响应 加速度都垂直于测量点位置的结构表面。只要在同一 方向上激振和拾振， 便能获得垂直于结构表面方向的 频率响应函数。由有限元模态分析知， 整机低阶振型 集中在立柱和主轴箱上， 立柱和主轴箱对整机的振型 影响较大， 因此考虑把测振点和激振点布置在立柱和 主轴箱上。第一阶振型为 “ 立柱 ! 向摆动” ， 考虑从立 柱后面沿 ! 向对整机进行激振， 即选择 +" 激振点 （如
图 $ 所示） 。同理从第三阶、 四阶、 六阶、 八阶振型， 考 虑从主轴箱侧面沿 " 向和下端面沿 # 向对整机进行 激振， 即选择 +) 和 +$ 激振点 （ 如图 $ 所示） 。采用单 点激励 （ 多激振点） 多点响应试验方法， 测振点布置遵 循反映振型的原则。根据图 ), 所示振型， 在立柱后端 0 振型， 在主轴箱侧面 面布置测振点 " - . 。由图 )/、 和下底面布置测振点 1 - ") 。激振点、 测振点布置如 图 $ 和表 ) 所示。
表 !" 计算分析模态
阶次 $ . A > B ! @ C 固有频率 ; <= .>- ?$ .? $ @A B. $ $" !! $ BB @! $ "@ ?" $ .$ ?. $ !A $"! $ C" 振型描述 立柱沿 " 向摆动 立柱沿 ! 向摆动 立柱、 主轴箱绕 # 轴扭摆 主轴箱沿 ! 向摆动 滑台沿 " 向摆动 主轴箱点头 滑台绕 # 轴扭摆 立强， 男， $"*& 年生， 工程师， 研究方向为 机械设计， 并获得实用新型专利 ! 项， 发表论文 ( 篇。
立式加工中心误差分析研究
立式加工中心误差分析研究1. 引言1.1 研究背景立式加工中心是现代制造业中常用的一种加工设备，它可以对工件进行精确的加工，提高产品的质量和效率。
立式加工中心在加工过程中会存在一定的误差，这些误差会影响加工的精度和稳定性，甚至会导致产品质量不合格或者加工效率低下。
对立式加工中心的误差进行分析研究具有重要的意义。
随着现代制造业对产品质量和加工精度要求的不断提高，立式加工中心的误差分析研究变得尤为重要。
只有深入分析立式加工中心的误差来源、研究误差分析方法，并采取相应的误差校正措施，才能有效地提高加工精度，保证产品质量，提高生产效率。
对于立式加工中心误差分析研究的开展具有重要的指导意义，可以为提高制造业的发展水平提供参考。
1.2 研究目的研究目的是通过深入分析立式加工中心的误差来源、误差分析方法和误差校正措施，探索其对加工精度和效率的影响，为提高立式加工中心的加工质量和效率提供理论和实践参考。
通过对误差分析结果的综合研究，找出立式加工中心存在的问题和瓶颈，并提出相应的解决方案和改进措施，以实现加工精度的精确控制和提升加工效率的目标。
通过案例分析，进一步验证和论证提出的误差校正措施和改进建议的有效性，为立式加工中心的实际应用提供可靠的支撑，促进相关技术的发展和推广，推动行业向着更高水平迈进。
1.3 研究意义立式加工中心是现代制造业中常用的高精度加工设备，其误差分析研究对于提高加工质量、降低生产成本、提升企业竞争力具有重要意义。
立式加工中心误差分析可以帮助企业了解加工过程中的误差来源，找出导致加工精度不稳定的因素，从而有针对性地优化加工工艺，提高产品质量。
通过误差分析方法的研究，可以为制造企业提供更科学的生产控制手段，实现高效生产与精准加工的目标。
对于误差分析结果的深入研究可以为企业提供根本性的解决方案，避免因误差积累而导致的生产事故和损失。
立式加工中心误差分析研究对于提高企业的生产效率、产品质量以及市场竞争力具有重要意义，是现代制造业发展过程中不可忽视的关键环节。
VMC1000L立式加工中心立柱性能分析与结构优化
VMC1000L立式加工中心立柱性能分析与结构优化作者：潘石群党建华陈攀来源：《中国新技术新产品》2015年第02期摘要：立柱是VMC1000L立式加工中心的关键零部件之一，本文采用ANSYS Workbench 软件对其进行仿真分析，通过分析结果梳理出零件的薄弱位置，并结合该“C”型机的结构特点和企业生产的实际情况提出了立柱的两个结构优化方案。
通过对该立柱的两个结构优化方案仿真分析结果对比，从而优选出相较原始立柱最大变形减小29.7%，且二阶、三阶、四阶模态的固有频率均有大幅度提升的最佳方案，实现了立柱的结构优化，并为类似零件的性能分析与结构优化提供了有效的方法和手段。
关键词：立柱；性能分析；结构优化中图分类号：TH122 文献标识码：A机床是机械制造的工作母机，是装备制造的基础设备，机床的工作性能是与其动态性能紧密相关的。
在一般情况下，提高机床的静刚度能使机床的动刚度得到提高。
鉴于静刚度主要取决于零件的材质、截面形状和尺寸等，所以机床静刚度与零部件的结构设计、制造、装配质量都有关系，它不仅影响机床的加工精度，还影响机床的动刚度。
立柱是VMC1000L式加工中心的关键零部件之一，其刚性和稳定性直接影响加工中心的工作状况和部件之间的相互位置关系及性能。
因此，对立柱性能分析与结构优化课题的研究，一方面可以根据仿真分析结果对比、优选出零件的最佳结构方案；另一方面也为类似零件的性能分析与结构优化提供有效的方法、手段和技术途径。
1 实体建模实体建模是有限元分析的基础，本文选用Pro/E 软件来建立VMC1000L立式加工中心立柱的三维实体几何模型，经合理简化，其三维实体模型如图1所示。
2 有限元方法建模在Workbench软件中导入立柱的三维实体模型（材料设置为HT250，各向同性、介质均匀，密度7300kg/ m3，弹性模量1.3e11Pa，泊松比0.25），通过自动生成默认网格的方式将网格划分为10节点的四面体单元solid187和20节点的六面体单元solid186（总节点数为125183个，总单元数为69176个，如图2所示），并在零件上施加约束和载荷，详细如图3所示。
龙门加工中心横梁关键尺寸灵敏度分析与优化
导 数 或偏 导数 ） ，然 后依 据 灵敏 度 值 的大 小 ，确定 结构 各设计 变量 对性能 指标 的影响程 度 ，从而通 过 调 整 设 计变 量 进 行 结构 的 改进 或 优 化设 计 Ｊ 。结 构的灵敏 度分 析结 果 ，能够 很直 观地 反映 出改进 结 构 哪些关 键尺寸 可 以显著 提 高结构静 动态 特性 。
０ 引言
横 梁 是 龙 门加 工 中 心 的 重要 部 件 之 一 ，它 的 静 动 态 特性 影 响着 龙 门加 工 中心 的加 工 精 度和 工
灵 敏 度 分 析 是 结构 性 能 函数 的变 化 对 结 构 设 计 参 数 变化 的敏 感 性 。结 构 静 动 态 特性 灵 敏 度 分 析 的 基 本原 理 是 ：首 先 运 用 数 学 方法 建立 设 计 变 量 与性能 指标 的函数关 系，根据 函数关 系计 算 出结
中图分 类号 ：Ｔ Ｈ １ ６ ；Ｔ Ｇ６ ５ 文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ （ 下） －Ｏ ｌ １ Ｏ —Ｏ ３
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｔ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ８ （ 下） ． ３ ３
１
匐 似
龙 门加工中心横梁关键尺寸灵敏度分析与优化
Ｓｅｎｓｉ ｔ ｉ ｖｉ ｔ ｙ ａｎ ａｌ ｙ ｓｉ ｓ ａｎｄ ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｇａｎ ｔ ｒ ｙ ｍ ａｃｈｉ ｎｉ ｎ ｇ ｃｅｎｔ ｅｒ ｃｒ ｏｓｓ ｂｅａｍ
杨 玉 萍 ，张 森 ，季 彬彬 ，邱 自学
Ｙ ＡＮＧ Ｙｕ ． ｐ ｉ ｎ ｇ，ＺＨＡＮＧ Ｓｅ ｎ ，Ｊ Ｉ Ｂｉ ｎ ． ｂ ｉ ｎ ，Ｑ Ｉ Ｕ Ｚ＿ ＿ ｘ ｕ ｅ
基于EFAST的三轴立式加工中心几何误差敏感性分析
式中+BA " 0 )----- 初始位形时A系与8系之间的 刚体位姿变换
(j. , 5 , k.)--- 在B系下点L的位置坐标
根据旋量 [36 *,在忽
时，串联机
构的各关节在B系下分别进行
！#、！、•••、
!”后,将各关节 加以组合,即得
联机构正
向运动学的指数积为
2n!n +ba( !)之叫泌…e +ba (0)
结果表明，误差补偿后机床精度得到明显提高，沿：轴、Y轴和Z轴方向的平均补偿率分别达到60% &66%和74% ,
验\ 了水艾方法的O行性、Hi:确性和有效性
关键词:［轴也式加工中心'旋量理论；牯数积；几何iH;敏感性分析
一
中图分类号：TII161
文献标识码：A
文章编号：1000-1298 ( 2021 ) 06-0407-1 1
敏感性分析，能够获得对机
影响较大的关键
性误差，敏 性分析结果可以作为机
的
重要
［20*%程 及其研究
了多种误差
敏感性分析和
方法，如Sobol法［21 *、Morris
法［22*、可 性
［23*和高阶矩
术〔24*等％
WU等［25 * 了多因素
和单因素参数试
验，将正交试验显著性检验结果的F值和参数化检
果的欧几 范数作为几何 全局敏：系
408
农业机 械学报
2021 年
edidency of error compensation of CNC machine tool, and con be further applied Jo the design and manufacturing stage of CNC machine Wot. Key words: three-axis vertical machining center ； screw theory ； product of exponential ； geometric error ；
加工中心立柱的静力学分析
ｌ ｎ ｅ ｈ ｏ ｕ ｉ ｉｉｙ ｗａ ｏ ｎｄ ｂ ｎ ｌｚｎ ｈ ｅ ｕ ｔ ．Ｔｈ ｒ ｂｙ，ｔ ｃ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅ ｔ ｅ ｒ ｌ ｂ ｅ ｆ ｕ ｄ ｔ ｎ ｆｕｅ ｅ ｓｔ ｅ ｃ ｌ ｍｎ ｒｇｄ ｔ ｓ ｆ ｕ ｙ ａ ａ ｙ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｅｅ ｉ ａ ｒ ｖｄ ｈ ｅｉ ｌ ｏ ｎ ａ ｉ ａ ｏ ｗｈ ｃ ｓ ｈ ｌ ｆ ｌｔ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｆｔ ｅ ＮＣ ｃ ｎ ｎ ｅ ｔ ｒ ｉｈ ｉ ｅｐ ｕ ｏ ｔ ｅ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ｈ ｍａ ｈｉ ｇ ｃ ｎ ｅ． ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ｌ ｍｎ；ｉｉｅ ｅｅ ｎｔ ｓ ａｉ ｎ ｌ ｓｓ ｄｅｏ ａ ｉｎ ｙｗｏ ｄ ： ｏ ｕ ｆ ｔ ｌｍｅ ； ｔ ｔｃａ ａｙ ｉ ； ｆ ｒ ｔ ｎ ｍ ｏ
Байду номын сангаас
ｕ ｍｎ， ｓ ｈ ｉｉ ｌｍｅ ｔｄ ｓｇ ｏｃｅ ｔ ｈ ｅ －ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｄ １ ｆｃ ｌｍｎ ｉ ｒ／ ｎ ｎ ｌｚ ｔｗｉ ｗｅｕ ｅｔｅｆ ｔ ｅｅ ｎ ｅｉｎ ｔ ｒａｅａｔｒｅｄｍｅ ｓ ａ ｎｅ ｏ ｍｏ ｅ ｏｕ Ｐ ｏ Ｅ ａ ｄ ａ ａｙ ｅｉ ｔ ｏ ｎ ｈ
（． １ 兰州 理 工 大 学 ａ数 字制 造 技 术 与应 用 省部 共 建 教 育 部 重 点 实 验 室 ；． 电 工 程 学 院 ， 肃 兰 州 ７０ ５ ； ． ｂ机 甘 ３ ０ ０ ２新疆工业高等专科学校 ， 疆 乌鲁木齐 ． 新 ８０９） ３ ０ １
摘 要 ： 立柱是加 工 中心的 重要 组成 部 分． 对 其特 点 利 用 有 限 元方 法， Ｐ ｏ Ｅ 中建 立 三 维模 针 在 ｒ／
型， 并利 用 ＡＮＳ ＹＳ软 件对 立柱进 行 静 力学分 析 ， 通过 有 限元 计 算得 到 了立柱在 重力和 切 削力作 用
浅析机械加工中心精度的检验
浅析机械加工中心精度的检验摘要：机械加工中心作为一种具有高度机电一体化特点的产品类型，其能够通过不同工序设计自动完成刀具更换、自动对刀、改变转速等多项工序流程，同时适宜用于钻削、镗削、铣削、铰削等多种加工方式的需求，对于降低工业零件装夹时间、提升工业零件加工精度等均有非常良好的效果，是提升工业产品生产过程中经济效益与生产质量的重要产品。
而加强机械加工中心精度的检验并及时根据其检验结果调整机床精度，对于改善当前机械加工中心使用过程中的加工质量、确保生产调度与加工任务分配的合理性具有非常积极的作用。
基于此，本文将针对机械加工中心精度的具体要求以及检验技术进行简单的分析总结。
关键词：机械加工中心；精度；检验；要求机械加工中心指的是具备刀库且具备自动换刀功能，能够对工业零件一次装夹之后进行多道工序加工的数控机床。
而购买机械加工中心是企业发展过程中一项耗费成本较高的投资内容，尤其是越先进的机械加工中心其耗费的成本越高。
当前我国范围内机械加工中心在实际采购过程中多以解体方式发给用户，通过现场安装调试的方法确定其是否符合技术标准方能完成验收。
同时研究结果显示：大部分已经处于使用进程中的机械加工中心其在一段时间的使用过程中，均会处于非正常使用状态且必须再次接受相应的精度检测，以此明确当前机械加工中心使用过程中存在的误差，根据其误差问题与原因采取及时有效的调整措施，如此才能保证机械加工中心使用过程中的生产精度，提升机械加工中心的使用效率。
基于此，本文将针对机械加工中心精度的具体要求以及检验技术进行简单的分析总结。
1.机械加工中心的常见精度要求机械加工中心依照其精度的具体等级可以分为普通级与精密级两种类型，针对机械加工中心的精度检验项目数量众多且超过30种。
当前我国法律法规中针对机械加工中心精度的检验项目、检验方法均提出了明确的规定和标准，例如《加工中心精度》、《加工中心精度附则》、《加工中心技术条件》、《金属切削机床精度检验通则》、《金属切削机床通用技术条件》等。
加工中心几何精度检验
加工中心几何精度检验检验项目主要有：各直线轴轴线运动直线度、各直线轴轴线运动的角度偏差、各直线轴相会垂直度检验、主轴的轴向窜动、主轴的径向跳动、主轴轴线与Z轴轴线运动间的平行度、工作台面的平面度等。
（1)X轴轴线运动直线度检测（a）在Z-X垂直平面内（b）在X-Y水平面内图8-1-7 X轴轴线运动直线度检测安装示意图根据国家标准可知，X轴轴线运动直线度检测允差为：X≤500mm时，允差为0.010mm；500mm＜X≤800mm时，允差为0.015mm；800mm＜X≤1250mm时，允差为0.020mm；1250mm ＜X≤2000mm时，允差为0.025mm。
局部公差要求为：在任意300mm测量长度上为0.007mm。
具体检测方法如下：①将平尺和机床工作台表面擦拭干净。
②将平尺沿X轴放置在机床工作台中间位置，找正平尺，使平尺与X轴平行。
③将磁性表座组装好并吸附在机床主轴箱上，将千分表安装在磁性表座表架上。
④移动机床坐标轴X轴，使千分表测头垂直触及平尺工作面。
安装示意图如图8-1—7所示。
⑤移动机床X轴并读取千分表的变化值，其读数最大差值则为机床X轴轴线运动直线度。
（2)Y轴轴线运动直线度检测Y轴轴线运动直线度检测实施步骤可参照X轴轴线运动直线度检测步骤，检测允差与X 轴相同，安装示意图如图8-1-8所示。
(a)在Y-Z垂直平面内（b）在X-Y水平面内图8-1-8 Y轴轴线运动直线度检测安装示意图（3)Z轴轴线运动直线度检测Z轴轴线运动直线度检测实施步骤可参照X轴轴线运动直线度检测步骤，检测允差与X 轴相同，安装示意图如图8-1-9所示。
.(a)在Z-X垂直平面内 (b)在Y-Z垂直平面内图8-1-9 Z轴轴线运动直线度检测安装示意图注意：对所有结构型式的机床，平尺、钢丝、直线度反射器都应置于工作台上，如果主轴能锁紧，则指示器、显微镜、干涉仪可装在主轴上，否则检验工具应装在机床的主轴箱上。
测量位置应尽可能靠近工作台的中央。
加工中心几何精度检测方法
在任意300测量长度上为0.007
a)和b)
精密水平仪或角尺和指示器或钢丝和显微镜或光学仪器
5.2.1.1.5，5.2.3.5，5.2.3.1.2，
5.2.3.2.1，和5.2.3.3.1
对所有结构型式的机床，平尺和钢丝或反射器都应置于工作台上。如主轴能紧锁，则指示器或显微镜或干涉仪可装在主轴上，否则检验工具应装在机床的主轴箱上。
检验方法
参照GB/T17421.1的有关条文
G17
工作台1)面和X轴轴线运动间的平行度：
1）固有的固定工作台或回转工作台或在工作位置锁紧的任意一个托板。
Y≤500：0.020
Y＞500～800:0.025
Y＞800～1250:0.030
Y＞1250～2000:0.040
平尺或平板角尺和指示器
5.4.2.2.1和5.4.2.2.2
a)和b)
精密水平仪或光学角度偏差测量工具
5.2.3.1.3，5.2..3.2.2，
和5.2.3.3.2
应沿行程在等距离的五个位置上检验，在每个位置的两个运动方向测取读数。最大与最小读数的差值应不超过允差。
对于a)和b)，当Z轴轴线运动引起主轴箱和工件夹持工作台同时产生角运动时，这两种角运动应同时测量并用代数式处理
G12
主轴轴线和Z轴轴线运动间的平行度：
a)在平行于Y轴轴线的Y-Z垂直平面内
b)在平行于X轴轴线的Z-X垂直平面内
a)和b)
在300测量长度上为0.015
检验棒和指示器
5.4.1.2.1和5.4.2.2.3
X轴轴线置于行程的中间位置。
a)如果可能，Y轴轴线锁紧；
b)如果可能，X轴轴线锁紧
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２ ０ １ ３年 ６月 第４ １ 卷 第１ １期
机床 与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＵ ＣＳ
Ｊ ｕ ｎ ｅ ２ ０ １ ３
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． １ １
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １—３ ８ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． １ １ ． ０ ０ ７
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内部结构进一步改进或优化 、降低质量 、提高固有频率 提供 依据 。 关键词 ：立柱 ；均匀试验设 计 ；多元线性 回归 ；灵敏度分析
中图分类号 ：Ｔ Ｇ ５ ０ ２ ． ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ １ —３ ８ ８ １（ ２ ０ １ ３ ）１ １ — ０ ２ ８— ３
Hale Waihona Puke （ Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｔ ｈ ｅ ｏ ｙ＆Ａ ｒ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ Ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ３ ８ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
基于 均 匀 试验 的 加工 中 心立柱 灵 敏度 分 析
杨常青 ，胡亚辉
（ 天津 理 工大 学天津 市复 杂 系统控 制理 论及 应 用重点 实验 室 ，天 津 ３ ０ ０ ３ ８ ４ ）
摘要 ：以大重型加工中心立 柱为研究 对象 ，基 于均匀试验设计 ，以立柱质 量及一阶 固有频率 为评价指标 ，分 析其结构 及影响 因素 。通过多元线性回归方程对影 响立 柱评 价指标 的设计变量进行灵敏 度分析 ，得 出各设计 变量对立柱质 量及一 阶 固有频率 的影响敏感程度 ，根据影响因素的灵敏度分析情况 及立 柱内部 的具体结构 ，对灵敏度 分析结果进行 评价 ，为立柱