基于重心驱动进给系统工作台动态性能分析.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术NO．92014年9月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueSept．2014文章编号：1001—2265(2014)09—0109—04DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．09．030基于重心驱动进给系统工作台动态性能分析术夏田，王志军，缑建文，朱本辉(陕西科技大学机电工程学院，西安710021)摘要：基于重心驱动理论对某十字滑台进给系统进行双驱改进，建立了双滚珠丝杠驱动工作台有限元分析模型。利用

2、ANSYSWorkbench对简化的有限元模型进行模态分析，以导轨间距为设计参数，分析了其对工作台固有频率和振型的影响，得出采用双驱驱动的工作台在进给方向和工作台垂直方向的刚度有明显的提高。进一步析比较了改进前后进给系统工作台在正弦干扰驱动力作用下的谐响应，仿真结果表明改进后的进给系统整体的动态性能有较大提升。关键词：重心驱动；进给系统；Workbench；动态性能中图分类号：TH122；TG65文献标识码：ADynamicPerformanceofFeedDriveSystemBaseonDCGXIATian，WA

3、NGZhi-jun，GOUJian—wen，ZHUBen—hui(SchoolofMechatronicEngineering，ShanxiUniversityofScience&Technology，Xian710021，China)Abstract：TheimprovementofacrossworktablefeedingsystemintoonewithdoubledrivebaseonprincipleofDrivenatCenterofGravity(DCG)，thenconstructingfinite

4、elementmodelsofthedoublefeedingsys—tem．Themodalanalysisofthefiniteelementmodelthathavebeensimplified，asguidedifferentspacingasadesignparameter，gaintheirinherentfrequencyandvibrationtype，reachaconclusionthattheimprove—mentstiffnessofworktableisimprovedobviouslyi

5、nthedirectionoffeedandvertica1．Further，throughthesimulationanalysisandcomparisonofimprovementandnon-improvementoffeedingsystemharmonicre-sponseundertheactionofthesinusoidalinterferencedrivingforce，theresultshowthattheoveralldynamicperformancehasimprovedalot．Key

6、words：DCG；feedingsystem；Workbench；dynamicperformance上任意一点P比较了改进前后谐响应的位移幅值，仿0引言真结果表明改进后对进给系统工作台位置精度影响大目前，机床高速、高精度、高效率的发展趋势，对机的进给方向(y轴)和垂直方向(z轴)动刚度有明显增床的进给系统提出了越来越高的要求。进给系统作为加。水平方向(轴)波动范围较小，可知工作台整体数控机床的重要组成部分，其动态性能是影响加工精动态性能有一定的改进。度的关键因素。直线电机、并联虚拟轴、重心驱动等1重心驱动进给系统

7、动力学模型新的驱动方式和理论，是改进进给系统的主要方法理论。其中，重心驱动可以克服传统进给方式中由于附针对y驱动轴方向的双驱进给系统，如下图1所加力矩而产生的偏振现象使得运行更为平稳、位置响示。主要有工作台、导轨、滑块、螺母和丝杠构成。A1、应精度更高，且改造成本低、技术相对容易实现，逐A2为丝杠作用力作用点，B1、B2、B3、B4为滑块与工作渐被推广应用。台的作用力作用点，G为工作台的重心。假设工作台以某高速数控机床十字滑台进给系统(1，轴)为基在力的作用下发生了一个小的位移，转角为、J8、。础，利用重心驱动理论对

8、其进行双驱改进，建立了有限忽略各方向的振动耦合，则根据通用的系统动力学方元分析模型，把工作台的动态位置响应作为研究对象，程可以得到工作台进给系统的动力学模型：考虑了丝杠与螺母结合面的刚度和阻尼对工作台的影MX+CX+KX=F(1)响，把导轨的间距作为设计的变量，通过模态分析确定式中，=[、Y,／3、]为位移和转角变量，M为质了550mm导轨安装